اولترافیلتراسیون یا فراپالایش تراوش از فیلتری است که قادر به عبور دادن ذرات بسیار ریز (اولترامیکروسکوپیک) از خود می‌باشد.
فراپالایش‌با بهره‌گیری‌از غشاها انجام و از این نوع‌غشا برای‌جداسازی ماکروملکول‌هایی با اندازه ۲۰ تا ۱۰۰۰ انگستروم استفاده می‌شود.
تمام نمک‌های حل شده و مولکول‌های کوچکتر از این محدوده از غشا عبور می‌کنند.
در این روش‌جداسازی کلوئیدها، پروتئین‌ها، موادمیکروبی بیماری زاو مولکول‌های آلی‌بزرگ که‌وزن مولکولی آن بین ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ است‌انجام می‌گردد.
سیستم اولترافیلتراسیون در فیلتراسیون محلولهای حاوی ذرات جامد معلق، باکتریها، و غلظت بالای ماکرو مولکولها مانند صنایع تولید آب آشامیدنی و تصفیه پس‌آب، جداسازی مخلوط آب در روغن، آب میوه‌ها، صنایع شیر و لبنیات و صنایع دارویی در قیاس با سایر سیستمهای مشابه در فیلتراسیون دارای ارجحیت می‌باشد.
در غشاهای اولترافیلتراسیون، علاوه بر اندازه مولکولها، جاذبه‌های بین اجزاء و غشا در فرآیند تاثیرگذار است.
اختلاف فشار اسمزی در دو طرف غشا با توجه به عبور نمک‌ها و یون‌ها از غشا خیلی زیاد نیست.
بنابراین‌فشار لازم‌برای انجام اولترافیلتراسیون در حدود ۲ تا ۷ بار می‌باشد که نسبت به فشار‌اعمالی در فرآیند‌نانوفیلتراسیون فشار کمتری است.
شار بدست آمده‌در اولترافیلتراسیون با توجه به اندازه‌حفره‌های غشا بیش ازنانوفیلتراسیون و اسمزمعکوس وکمتر ازمیکروفیلتراسیون است.
با توجه به خصوصیات شمرده شده از این فرآیند، می توان در عملیات تصفیه، تغلیظ و تفکیک استفاده نمود.
شرح فرآیند اولترافیلتراسیون UF جهت کاهش کدورت و TSS
درپکیج اولترافیلتراسیون UF با استفاده‌از غشاءهای میان‌تهی ازجنس PEMS (Hollow fiber membrane) عمل خالص‌سازی آب‌خام را انجام می‌دهد .
قطر حفرات روی سطح غشاء قادر به حذف ذرات معلق تا قطر ۰۲/۰ میکرون می‌باشد. از این رو ۹۹% از میکرو ارگانیزم ها ، باکتری ها و ذرات معلق توسط این غشاها به صورت فیزیکی حذف می‌گردند و کدورت آب خروجی کمتر از ۰٫۱ NTU خواهد بود.
در سیستم اولترا فلیتراسیون(UF)، آب خام که دارای کدورت بالایی می باشد، از طریق پمپ خوراک (Feed pump) وارد پیش تصفیه می شود. در پیش تصفیه ذرات درشت در حدود ۱۰۰~۱۵۰µm (و یا بزرگتر) از آن از آب جدا می شوند. سپس آب وارد اولترا فیلتراسیون (UF) شده و ذرات بزرگتر از ۱nm که عوامل تشکیل دهنده کدورت و TSS و میکروارگانیزم ها می باشند در آن به طور کامل بر روی صفحات اولترا فیلتر باقی می مانند. پس از حدود ۱ ساعت (و یا کمتر) اولترافیلتراسیون UF نیاز به شستشوی معکوس دارد. زیرا همانطور که گفته شده کلیه ذرات معلق بر روی UF باقی مانده است.
سیکل شستشوی‌معکوس به طور مستقیم به میزان کدورت آب بستگی دارد. درفرآیند شستشوی معکوس مراحل ذیل انجام می‌گیرد:
۱- هوادهی داخلی اولترافیلتراسیون (UF) و تخلیه محفظه ها.
۲- شستشو و شستشوی معکوس جهت ضدعفونی با مواد گندزدا (مانند کلر)
۳- شستشو و شستشوی معکوس با مواد شیمایی (با توجه به آنالیز آب) جهت جلوگیری از ایجاد رسوب.
۴- آماده سازی جهت استفاده مجدد از اولترافیلتراسیون UF به وسیله آب خام.
علاوه بر مواردفوق ازسیستم شستشوی‌درمحل(CIP) به صورت دوره‌ای جهت‌جلوگیری از رسوب واشباع شدن‌مواد معلق ومحلول، استفاده می‌گردد.
کیفیت آب ورودی به اولترافیلتراسیون UF جهت کاهش کدورت و TSS
تمامی سازندگان ممبران‌های اولترافیلتراسیون UF میزان حداکثر کدورت، TSS و همچنین COD ورودی به این قبیل دستگاههای تصفیه آب را ارائه داده‌اند تا در هنگام طراحی یک واحد تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF مورد توجه طراح این واحدها قرار بگیرد.
۱- میزان کدورت (turbidity) حداکثر ۳۰۰NTU باشد.
۲- کل اکسیژن خواهی شیمیایی یا همان COD بایستی کمتر از ۶۰mg/lit باشد.
۴- روغن و گریس (Oil & Grease) باید کمتر از ۲ mg/lit باشد.
۵- میزان کل ذرات معلق جامد (TSS) باید کمتر از ۱۰۰ mg/lit باشد.
۵- رنج مجاز pH بایستی بین ۲ الی ۱۱ واحد باشد.
میزان روغن و گریس و همچنین COD مجاز ورودی به سیستم اولترافیلتراسیون UF بایستی در طراحی واحدهای تصفیه پیشرفته فاضلاب که در خروجی تصفیه خانه های فاضلاب طراحی و نصب می گردند حتما مد نظر قرار بگیرد.
شستشوی واحد اولترافیلتراسیون UF
در یک پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF ، علاوه بر سیکل شستشوی معکوس و شستشو با مواد شیمیایی نیاز به شستشوی در محل یا همان CIP می باشد. این شستشو به مدت ۱ الی ۲ روز به طول می‌انجامد و پس از ۳ الی ۴ ماه کارکرد پکیج اولترافیلتراسیون (UF) انجام می گیرد.
هدف از انجام شستشوی در محل (CIP) پکیج اولترافیلتراسیون UF پاک کردن سطح ممبران‌ها از کلیه رسوبات املاح می‌باشد که در طول زمان به صورت یک لایه اشباع سطح ممبران‌ها را گرفته اند. با انجام این عملیات شستشوی در محل می توان از طول عمر ممبران‌ها اطمینان حاصل نمود.
مراحل شستشوی در محل یا همان CIP پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون (UF) شامل شستشو با مواد بازی و pH=11 و سپس شستشو با آب خالص در مرحله اول و سپس شستشو با مواد اسیدی و pH= 2 و در انتهای آن شستشو با آب خالص به عنوان مرحله دوم می باشد.
کنترل پکیج اولترافیلتراسیون UF
همانطور که ذکر شد هر پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون (UF) در یک سیکل تولید آب تصفیه شده، نیاز به عملیات شستشو و ضد عفونی دارد. به عنوان نمونه هر واحد اولترافیلتراسیون (UF) به مدت ۴۵ دقیقه آب تصفیه شده تولید می نماید و به مدت ۵ الی ۷ دقیقه شستشو و آماده سرویس در مرحله بعد می باشد. به هر روی راندمان واحد اولترافیلتراسیون UF بالاتر از ۸۰ درصد می باشد.
کنترل شیرآلات مربوط به جریانهای ورودی و خروجی و همچنین مسیر شستشو و هوادهی، با توجه به زمان بندی حساس و دقیق سیکل تولید و شستشوی اولترافیلتراسیون بایستی به صورت تمام اتوماتیک و با کمک PLC صورت بگیرد. به عبارت دیگر اپراتور بهره‌بردار هیچ نقشی در فرآیند شستشو و ضد عفونی ندارد و تمام این مراحل توسط سیستم PLC صورت می گیرد.
نتایج استفاده از پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF
نتایج عمده استفاده از پکیج اولترافیلتراسیون (UF) شامل این موارد می باشد:
۱- کاهش TSS یا همان ذرات جامد معلق.
۲- کاهش کدورت و رنگ آب یا پساب.
۳- از بین بردن کلیه عوامل میکروبی، ارگانیزم ها و میکروب و ویروس ها.
۵- کاهش یونهای دو ظرفیتی مانند کلسیم، منیزم و سولفات
۶ – حذف فلزات سنگین غیر محلول مانند آهن، کبالت، روی و نیکل.
۷- کاهش اکسیژن خواهی شیمیایی یا همان COD پساب یا فاضلاب.
۸- کاهش اکسیژن خواهی بیولوژیکی یا همان BOD پساب یا فاضلاب.
نگاهی به آینده با روش اولترافیلتراسیون UF
با توجه به کاهش جدی منابع آب زیر زمینی، کاهش نرخ بارش‌های سالانه و افزایش جمعیت در کشورو مواجه با کمبود جدی آب؛ بازگرداندن فاضلاب و پس‌آب‌های تصفیه شده به چرخه تولید و استفاده مجدد از آن یکی از راهکارهای مورد استفاده در اغلب کشورهای دنیا به منظور مدیریت منابع آب است.
در این میان با توجه به کارایی بالای پکیج اولترافیلتراسیون (UF) در تصفیه پیشرفته پساب و فاضلاب، امکان بازگرداندن آب به چرخه تولید وجود دارد، لذا باید مورد توجه جدی قرار بگیرد.
شرکت رز آب صنعت توانایی طراحی و تامین پکیجهای کامل اولترافیلتراسیون به عنوان یک سیستم تصفیه غشایی مقرون به صرفه با نصب سریع و سهولت در استفاده و همچنین به روز رسانی سیستمهای موجود با در نظر گرفتن مدولهای جدید و یا تغییر تنظیمات سیستم را داراست.
پکیجهای تامین شده توسط رز آب صنعت به صورت یک پارچه به همراه شاسی و متعلقات به صورت کاملاً اتوماتیک مجهز به انجام تست‌های پیوسته در طول شبانه روز و تمامی تجهیزات مورد نیاز جهت تصفیه آب ارائه می گردد.
