در بیشتر فرآیندهای صنعتی، آب تنها یک ماده مصرفی نیست بلکه نقش حیاتی در کیفیت محصول نهایی و عملکرد تجهیزات دارد. اما آب خام حاوی ذرات معلق، ترکیبات آلی، کلر، باکتری‌ها و مواد محلول است که می‌تواند به سیستم‌های حساس آسیب بزند. ازاین‌رو استفاده از فیلترها و تجهیزات فیلتراسیون، پایه اصلی در تصفیه آب صنعتی محسوب می‌شود.
دسته فیلتراسیون آب صنعتی مجموعه‌ای از فیلترهای مختلف را دربر می‌گیرد که هر کدام وظیفه خاصی در حذف ناخالصی‌ها دارند. رایج‌ترین آن‌ها شامل فیلتر شنی، فیلتر کربنی (زغالی) و فیلتر میکرونی یا کارتریجی است. هر سه این فیلترها در کنار فناوری‌هایی مانند سیستم تبادل یونی، آب شیرین‌کن به روش اسمز معکوس و ضدعفونی و گندزدایی آب، یک زنجیره کامل تصفیه را شکل می‌دهند که کیفیت آب را برای استفاده در صنایع مختلف تضمین می‌کند.
پیش از ورود آب به هر فرآیند صنعتی، باید ذرات معلق، رنگ، بو، کلر و سایر ترکیبات مزاحم حذف شوند. این مرحله که «فیلتراسیون» نام دارد، تضمین می‌کند تجهیزات بعدی مانند غشاهای RO یا رزین‌های تبادل یونی، طول عمر و کارایی بیشتری داشته باشند. در غیر این صورت، گرفتگی غشاها، افت فشار در سیستم، افزایش هزینه نگهداری و حتی خرابی تجهیزات اتفاق خواهد افتاد.
فرآیند فیلتراسیون در صنایع مختلف مانند تولید مواد غذایی، داروسازی، نیروگاه‌ها و صنایع نفت و گاز، کاربرد دارد. بسته به نوع آلودگی و کیفیت آب خام، از فیلترهای مختلف در ترکیب‌های گوناگون استفاده می‌شود که در ادامه بررسی می‌کنیم.
فیلتر شنی یکی از ابتدایی‌ترین و درعین‌حال پرکاربردترین تجهیزات فیلتراسیون آب صنعتی است. درون این فیلتر، لایه‌هایی از شن، سیلیس یا آنتراسیت قرار دارد که آب هنگام عبور از میان آن‌ها، ذرات معلق و مواد کلوئیدی را در بستر خود به دام می‌اندازد.
آب ورودی معمولاً از بالای ستون فیلتر وارد می‌شود و پس از عبور از لایه‌های فیلتر، در بخش پایینی جمع‌آوری و به مرحله بعدی هدایت می‌گردد. این فیلترها معمولاً در مرحله پیش‌تصفیه، پیش از فیلترهای کربنی یا سیستم‌های آب شیرین‌کن به روش اسمز معکوس نصب می‌شوند تا ذرات درشت‌تر حذف شوند.
فیلترهای شنی به‌طور دوره‌ای نیاز به شست‌وشوی معکوس دارند تا ذرات جمع‌شده در بستر خارج شوند و ظرفیت فیلتراسیون بازیابی گردد. طراحی درست سیستم شست‌وشو، انتخاب دانه‌بندی مناسب سیلیس و کنترل افت فشار از عوامل حیاتی در عملکرد پایدار این فیلتر به‌شمار می‌آید.
در کاربردهای صنعتی با حجم بالای آب، فیلتر شنی انتخابی اقتصادی و قابل اعتماد است. از نظر اقتصادی نیز قیمت فیلتر شنی نسبت به دیگر تجهیزات تصفیه، پایین‌تر است و با نگهداری صحیح، عمر بالایی دارد.
مرحله بعدی در زنجیره فیلتراسیون، فیلتر کربنی است که از بستر کربن فعال برای جذب مواد آلی محلول، کلر، رنگ و بو استفاده می‌کند. این فیلتر با استفاده از خاصیت جذب سطحی بالا، ترکیباتی مانند فنول‌ها، تری‌هالومتان‌ها و کلر آزاد را از آب حذف می‌کند.
زمانی که آب از فیلتر شنی عبور کرده و ذرات معلق حذف شده‌اند، فیلتر کربنی وارد عمل می‌شود تا کیفیت شیمیایی آب را بهبود دهد. وجود کلر و ترکیبات آلی می‌تواند به غشاهای سیستم‌های RO یا رزین‌های سیستم تبادل یونی آسیب برساند، بنابراین استفاده از فیلتر کربنی پیش از این مراحل ضروری است.
کربن فعال معمولاً از مواد طبیعی مانند پوسته نارگیل، زغال سنگ یا چوب تولید می‌شود. بسته به نوع ماده اولیه و شرایط فعال‌سازی، قدرت جذب و طول عمر فیلتر متفاوت خواهد بود.
در صنایع غذایی و دارویی که طعم و بوی آب اهمیت دارد، این فیلتر نقش حیاتی دارد. همچنین در بسیاری از خطوط تولید، حذف کلر برای جلوگیری از واکنش‌های شیمیایی ناخواسته ضروری است.
با گذشت زمان، سطح جذب کربن اشباع می‌شود و نیاز به تعویض یا احیا دارد. انتخاب ظرفیت مناسب فیلتر و پایش میزان کلر آزاد در خروجی، برای حفظ کارایی سیستم اهمیت زیادی دارد.
در صورتی که قصد راه‌اندازی چنین سیستم‌هایی دارید، بررسی گزینه‌های موجود در بازار و خرید فیلتر کربنی متناسب با ظرفیت و نوع کاربرد، قدم اول در طراحی بهینه سامانه فیلتراسیون است.
در مراحل نهایی تصفیه، زمانی که آب از ذرات درشت و مواد آلی پاک شده، فیلتر میکرونی یا کارتریجی وارد عمل می‌شود. این فیلترها قادرند ذرات بسیار ریز، در حد چند میکرون را حذف کنند و از ورود هرگونه ذره معلق به تجهیزات حساس جلوگیری نمایند.
ساختار فیلتر میکرونی معمولاً شامل محفظه‌ای فلزی یا استنلس استیل است که درون آن کارتریج‌های فیلتری با اندازه‌های مختلف (از ۱ تا ۵۰ میکرون) نصب می‌شوند. آب هنگام عبور از این کارتریج‌ها، از میان الیاف فشرده عبور کرده و ذرات ریز در سطح یا عمق فیلتر گیر می‌کنند.
در تصفیه‌خانه‌های صنعتی، این فیلتر معمولاً آخرین مرحله قبل از ورود آب به سیستم‌های حساس مانند اسمز معکوس یا تجهیزات استریل‌کننده است. به همین دلیل کنترل افت فشار، زمان تعویض کارتریج‌ها و انتخاب سایز میکرونی مناسب اهمیت زیادی دارد.
فیلترهای کارتریجی به‌دلیل طراحی ماژولار، به‌راحتی سرویس می‌شوند و در فضاهای کوچک نیز قابل نصب هستند. در عین حال، هزینه تعویض کارتریج‌ها در کاربردهای با دبی بالا باید در نظر گرفته شود تا سیستم اقتصادی باقی بماند. پیشنهاد می‌کنیم هنگام خرید فیلتر میکرونی خدمات پس از فروش، سایز میکرون، و ماژول نگهداری را به دقت بررسی کنید و برای دریافت اطلاعات دقیق با کارشناسان ایمن آب کاژه در ارتباط باشید.
در جدول زیر ویژگی‌های اصلی سه نوع فیلتر صنعتی به‌صورت خلاصه آورده شده است:
| نوع فیلتر | عملکرد اصلی | ویژگی برجسته | نکته کلیدی در طراحی |
|---|---|---|---|
| فیلتر شنی | حذف ذرات معلق و کدورت | ظرفیت بالا برای جریان زیاد | نیاز به شست‌وشوی معکوس و فضای بزرگ |
| فیلتر کربنی | جذب کلر و ترکیبات آلی | بهبود طعم، بو و کیفیت آب | اشباع تدریجی و نیاز به تعویض بستر |
| فیلتر میکرونی | حذف ذرات بسیار ریز | دقت بالا در پالایش نهایی | افت فشار و هزینه تعویض کارتریج‌ها |
ترکیب صحیح این سه فیلتر، یک سامانه فیلتراسیون کامل ایجاد می‌کند. معمولاً فیلتر شنی در ابتدای مسیر نصب می‌شود تا ذرات درشت حذف شوند، سپس فیلتر کربنی برای جذب مواد آلی و کلر به کار می‌رود و در نهایت فیلتر میکرونی، ذرات ریز باقی‌مانده را جدا می‌کند. این ترکیب، پایه اصلی بیشتر سیستم‌های تصفیه آب صنعتی مدرن است.
در سامانه‌های پیشرفته تصفیه، فیلتراسیون تنها بخشی از فرآیند است و معمولاً با فناوری‌های دیگر ترکیب می‌شود. پس از عبور از فیلترهای مدیایی، آب ممکن است وارد واحدهای سیستم تبادل یونی شود تا سختی آب کاهش یابد و یون‌های کلسیم و منیزیم حذف شوند.
در مرحله بعد، سیستم‌های آب شیرین‌کن به روش اسمز معکوس وظیفه حذف نمک‌ها و مواد محلول را برعهده دارند. در پایان نیز برای حذف میکروارگانیسم‌ها و عوامل بیماری‌زا، از فرآیندهای ضدعفونی و گندزدایی آب مانند تزریق کلر، ازن یا تابش UV استفاده می‌شود.
به این ترتیب، فیلتراسیون نقش ستون فقرات در زنجیره تصفیه را ایفا می‌کند و کیفیت نهایی آب را تعیین می‌نماید.
فیلترهای شنی، کربنی و میکرونی هر کدام بخش مهمی از سیستم فیلتراسیون آب صنعتی را تشکیل می‌دهند. انتخاب نوع فیلتر و ترتیب به‌کارگیری آن‌ها باید بر اساس کیفیت آب خام، نوع مصرف صنعتی، حجم جریان و هزینه نگهداری انجام شود.
در سیستم‌های بزرگ، ترکیب چند مرحله‌ای فیلتراسیون بهترین راندمان را ایجاد می‌کند. استفاده از فیلتر شنی برای حذف ذرات درشت، فیلتر کربنی برای جذب ترکیبات آلی و کلر، و فیلتر میکرونی برای پالایش نهایی، باعث می‌شود آب خروجی کیفیتی مطابق با استانداردهای صنایع حساس داشته باشد.
به‌طور کلی، فیلتراسیون پایه و نخستین گام در هر سیستم تصفیه آب صنعتی است و تضمین‌کننده عملکرد پایدار فناوری‌هایی چون سیستم تبادل یونی، آب شیرین‌کن به روش اسمز معکوس و فرآیندهای ضدعفونی و گندزدایی آب خواهد بود.
