نانوفیلتراسیون

نانوفیلتراسیون چیست؟

دستگاه نانوفیلتراسیون (Nanofiltration NF) یک سیستم پیشرفته در میان تجهیزات تصفیه آب است که با استفاده از غشاهایی با منافذ بسیار ریز در مقیاس نانومتر، وظیفه جداسازی ذرات میکروسکوپی و املاح را از مایعات بر عهده دارد. برخلاف سیستم‌ های اسمز معکوس که تمام املاح آب را به ‌طور کامل حذف می ‌کنند، این دستگاه به صورت هوشمند عمل کرده و تنها مواد آلی درشت، آلاینده‌ های شیمیایی، باکتری ‌ها و یون ‌های سنگین و چندظرفیتی مانند کلسیم و منیزیم) را از آب جدا می کند.
نمک ‌های تک ‌ظرفیتی سبک اجازه عبور از منافذ نانوفیلتراسیون را دارند.. به همین دلیل، این دستگاه در صنایع مختلف از تصفیه آب و فاضلاب گرفته تا صنایع لبنی و دارویی، به عنوان یک راهکار مناسب برای سختی‌ گیری بدون نیاز به مواد شیمیایی و جداسازی دقیق ترکیبات شناخته می ‌شود.

نحوه تصفیه آب با دستگاه نانوفیلتراسیون NF

فرآیند تصفیه آب دستگاه نانوفیلتراسیون در چند مرحله زیر انجام می شود:

• ابتدا آب وارد سیستم می ‌شود. قبل از رسیدن به ممبران اصلی نانوفیلتراسیون، مایع از فیلترهای پیش‌ تصفیه عبور می ‌کند تا ذرات معلق بزرگتر، کلر آزاد یا ذراتی که ممکن است به سطح غشا آسیب بزنند یا باعث گرفتگی زودرس آن شوند، حذف گردد.
• مایع پیش ‌تصفیه شده با فشار بالا توسط پمپ ‌های فشار قوی به سمت پرشر وسل‌ یا محفظه ‌های حاوی غشا هدایت می ‌شود. این فشار برای غلبه بر فشار اسمزی طبیعی مایع و مجبور کردن آن به عبور از منافذ نانومتری غشا ضروری است. این فشار بسیار کمتر از فشار مورد نیاز در سیستم ‌های اسمز معکوس است.
• مایع با سرعت و به صورت موازی از روی سطح غشاهای نانوفیلتراسیون حرکت می‌ کند. این حرکت متقاطع و زاویه ‌دار مانع از تجمع و رسوب سریع ذرات روی منافذ می‌ شود و به نوعی سطح غشا را در حین کار به طور مداوم تمیز می ‌کند.
• در حین عبور مایع با فشار از روی ممبران، ذراتی که اندازه آن‌ ها از منافذ غشا (1 تا 10 نانومتر) بزرگتر است یا وزن مولکولی بالایی دارند (مانند ویروس‌، باکتری‌، آلاینده ‌های آلی کوچک)، پشت فیلتر تجمع می کنند و نمی توانند عبور کنند.
• هم ‌زمان با حذف فیزیکی ذرات و آلاینده های ریز، بار الکتریکی منفی موجود در سطح ممبران وارد عمل می ‌شود. این بار منفی به شدت یون‌ های چندظرفیتی سنگین مانند کلسیم و منیزیم که عوامل سختی آب هستند را دفع کرده و آن ‌ها را به عقب حرکت می دهد. در این مرحله یون ‌های تک ‌ظرفیتی خنثی‌ تر مانند سدیم و کلرید از منافذ عبور می کنند.
• در آخرین مرحله، آب تصفیه شده که از غشا عبور کرده و فاقد آلاینده‌ و سختی است به سمت مخزن ذخیره هدایت می ‌شود. همزمان پساب غلیظ که حاوی تمام املاح و باکتری های جداسده از آب هستند، از سیستم خارج شده یا برای بازیافت مجدد وارد دستگاه نانوفیلتراسیون می ‌شود.

اجزای نانوفیلتراسیون NF

اجزای اصلی تشکیل ‌دهنده دستگاه نانوفیلتراسیون صنعتی عبارتند از:

سیستم پیش‌ تصفیه

قبل از اینکه آب وارد ممبران ‌های حساس نانوفیلتراسیون شود، باید ذرات معلق درشت ‌تر آن گرفته شود. این بخش شامل فیلتر شنی، فیلتر کربنی و در نهایت فیلتر کارتریج است.

پمپ فشار قوی

با توجه به این که نانوفیلتراسیون برای عبور دادن آب از منافذ بسیار ریز و نانومتری غشا نیاز به غلبه بر فشار اسمزی دارد، این پمپ فشار لازم برای فرآیند را تامین می ‌کند. پمپ های مورد استفاده در این مرحله از نوع طبقاتی عمودی و از جنس استیل ضدزنگ است.

ممبران نانوفیلتراسیون

اصلی ‌ترین جزء دستگاه ممبران های آن است که عملیات جداسازی یون و مواد آلی را در مقیاس نانومتر انجام می ‌دهد. این غشاها به صورت لایه ‌های کامپوزیتی لایه نازک ساخته شده و درون لوله ‌های مخصوصی پیچیده می ‌شوند تا بیشترین سطح تماس را با آب داشته باشند.

پرشر وسل

ممبران ‌های نانوفیلتراسیون به دلیل کارکرد در فشار بالا، نمی‌ توانند به صورت آزاد در دستگاه قرار بگیرند. آن ‌ها درون لوله‌ های استوانه ‌ای بسیار مقاوم از جنس فایبرگلاس یا استیل ضدزنگ به نام پرشر وسل قرار می ‌گیرند. این پوسته‌ ها وظیفه تحمل فشار بالای آب داخل دستگاه را دارند.

سیستم دوزینگ ترزریق مواد شیمیایی

برای جلوگیری از رسوب ‌گذاری املاح روی سطح ممبران‌ ها، از این سیستم استفاده می ‌شود. این بخش شامل یک مخزن و یک پمپ مترینگ برای تزریق دقیق است. وظیفه این سیستم تزریق ماده ضد رسوب یا آنتی ‌اسکالانت به میزان دقیق به آب ورودی است تا طول عمر ممبران‌ افزایش یابد.

سیستم CIP

به مرور زمان، غشاها دچار گرفتگی می ‌شوند و این سیستم بدون نیاز به باز کردن و خارج کردن ممبران ‌ها از داخل وسل شرایطی را فراهم می کند تا مواد شیمیایی شوینده درون سیستم حرکند کند. این کار باعث پاکسازی لایه‌ های رسوب و آلودگی ‌های روی ممبران می شود.

سیستم ابزار دقیق و مانیتورینگ

برای کنترل سلامت دستگاه و کیفیت آب، تجهیزات اندازه‌گیری دقیقی روی دستگاه نصب می ‌شود. فلومتر برای اندازه گیری دبی آب تصفیه شده، فشارسنج، هدایت سنج برای سنجش میزان املاح عبور کرده از ممبران از جمله ابزار دقیق های مورد استفاده در این بخش است.

تابلو برق و سیستم کنترل هوشمند PLC

تمام قطعات الکترونیکی، پمپ ‌ها و ابزار دقیق به یک تابلوی فرمان مرکزی متصل هستند. در نانوفیلتراسیون های مدرن و پیشرفته از یک سیستم کنترل PLC همراه با یک نمایشگر لمسی استفاده می ‌شود تا اپراتور بتواند به راحتی تمام مراحل کارکرد دستگاه، آلارم‌ ها و زمان شستشو را مدیریت و مانیتور کند.

شاسی و پایپینگ

تمام اجزای دستگاه بر روی یک سازه فلزی محکم از جنس استیل یا کربن استیل با رنگ اپوکسی به نام شاسی قرار می گیرد. لوله‌ کشی ‌های فشار بالا نیز از جنس استیل ۳۱۶ و لوله ‌کشی‌ های فشار پایین از جنس UPVC انجام می ‌شود تا در برابر خورندگی مقاومت کامل داشته باشند.

مشخصات فنی سیستم نانوفیلتراسیون

برای طراحی و ساخت دستگاه نانوفیلتراسیون صنعتی، بر اساس آنالیز آب ورودی و نیاز پروژه، مشخصات هر یک از پارامترها باید تعیین شود. برخی از مهم ترین مشخصات فنی سیستم نانوفیلتراسیون که در طراحی باید به آن توجه داشت در جدول زیر درج شده است:

مقایسه نانوفیلتراسیون با اسمزمعکوس و اولترافیلتراسیون

یکی از چالش های مهم در زمان خرید نانوفیلتراسیون، تفاوت آن با سایر فیلتراسیون های غشایی از قبیل اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون است. با توجه به اینکه هر یک از این سیستم ها کاربردهای خاصی دارند، در ادامه براساس فاکتورهای مختلف با هم مقایسه شده اند تا بتوانید بهترین گزینه را برای پروژه مورد نظر خود انتخاب کنید:

کاربرد سیستم NF

دستگاه NF به دلیل قابلیت جداسازی انتخابی ذرات، در بسیاری از صنایع که نیاز به جداسازی دقیق مواد بدون آسیب به بافت آن ‌ها دارند، استفاده می ‌شود. برخی از موارد کاربرد این سیستم عبارتند از:

• سختی‌ گیری بدون نیاز به دانه های رزین و مواد شیمیایی آب مرد نیاز بویلر، چیلر و غیره
• تغلیظ، نمک ‌زدایی و جداسازی اسید لاکتیک از آب پنیر در صنایع لبنی و فرآوری شیر برای تولید پودر آب پنیر
• تصفیه پساب و بازیافت آب صنعتی
• جداسازی، خالص ‌سازی و تغلیظ آنتی ‌بیوتیک ، آنزیم‌ و اسیدهای آمینه در صنایع دارویی
• حذف سموم کشاورزی و مواد آلی کلرینه و فلزات سنگین از آب آشامیدنی بدون از بین بردن مواد معدنی مفید آب
• پیش تصفیه سیستم ‌های اسمز معکوس برای افزایش طول عمر ممبران های RO
• مزایای تصفیه آب با نانوفیلتراسیون
• سختی ‌گیری پیشرفته بدون نیاز به مواد شیمیایی
• مصرف انرژی و برق به شدت کمتر در مقایسه با سیستم ‌های اسمز معکوس
• جداسازی گزینشی آلاینده ‌ها و عبور دادن املاح مفید و تک ‌ظرفیتی آب
• کاهش زیاد حجم پساب تولیدی و هزینه‌ های مربوط به دفع آن
• حذف کامل انواع باکتری‌، ویروس‌ و آلاینده های آلی
• طول عمر بالاتر ممبران‌ ها
• رنگ ‌زدایی و از بین بردن بوی نامطبوع آب با راندمان بالای ۹۰ درصد
• قیمت مناسب نسبت به سایر تجهیزات پیشرفته تصفیه

عوامل موثر بر قیمت نانوفیلتراسیون

قیمت دستگاه نانوفیلتراسیون NF صنعتی یک نرخ ثابت نیست، چون پارامترهای متعددی در قیمت گذاری آنها نقش دارند. مهم ترین عوامل موثر بر قیمت سیستم NF تصفیه آب عبارتند از:

• ظرفیت تولید دستگاه: برای افزایش ظرفیت دبی آب تولید شده توسط دستگاه باید تعداد ممبران و پرسر وسل بیشتری به کار رود. به همین دلیل افزایش ظرفیت دستگاه باعث بالا رفتن قیمت آن می شود.
• تعداد تجهیزات و مراحل پیش تصفیه: برای آب های آلوده تعداد مراحل پیش تصفیه افزایش پیدا می کند و تعداد بیشتری از فیلترشنی و غیره باید در دستگاه به کار رود. به همین دلیل نوع و تعداد تجهیزات به کار رفته در این مرحله قیمت دستگاه زا تغییر می دهد.
• برند و کیفیت ممبران ‌های نانوفیلتراسیون: ممبران‌ها حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد از هزینه کل دستگاه را به خود اختصاص می ‌دهند. این تجهیزات توسط برندهای مختلف با کیفیت و قیمت های گوناگونی ارائه می شوند که می توانند قیمت NF را تحت تاثیر قرار دهند.
• برند تجهیزات جانبی و ابزار دقیق: کیفیت قطعات به کار رفته در پکیج شامل پمپ فشار قوی، پرشر وسل، شیرآلات کنترل، پایپینگ و فلومتر ها، نوسان قیمتی زیادی ایجاد می‌ کنند.
• سطح اتوماسیون و سیستم کنترل PLC: دستگاه ‌های نانوفیلتراسیون می ‌توانند به صورت دستی، نیمه ‌اتوماتیک یا تمام ‌اتوماتیک طراحی شوند. استفاده از تابلو برق ‌های پیشرفته مجهز به PLC، نمایشگر لمسی و سنسورهای مانیتورینگ آنلاین، قیمت پکیج را افزایش می ‌دهند.
• تجهیز به سیستم CIP: اضافه شدن مخزن، پمپ تزریق و لوله ‌کشی‌ های اختصاصی برای فرآیند شستشوی ممبران‌ ها هزینه اولیه ساخت دستگاه را افزایش می دهد.
• نوسان نرخ ارز: بسیاری از اجزای داخلی این دستگاه وارداتی هستند و به همین دلیل نرخ ارز روی قیمت آنها تاثیر مستقیم دارد.
• تعداد واسطه های فروش: اگر خرید از تولیدکننده نانوفیلتراسیون را انتخاب نکنید، قیمت دستگاه افزایش پیدا می کند. چون واسطه ها باعث افزایش قیمت نهایی محصول می شوند.

برای استعلام قیمت نانوفیلتراسیون NF بدون واسطه و مستقیم از تولید کننده می توانید با کارشناسان فناوران صنعت تماس بگیرید.

نکات مهم در خرید سیستم نانوفیلتراسیون

• پیش از سفارش، یک آزمایش کامل از ترکیب شیمیایی، میزان سختی، نمک‌ و بار آلی آب ورودی به سازنده ارائه دهید. این پارامترها در طراحی و تعداد نوع و تعداد ممبران ها نقش مهمی دارند.
• قبل از خرید نانوفیلتراسیون ابتدا بررسی کنید که نرخ بازیابی دستگاه و نسبت آب تصفیه شده بر پساب چقدر است. هر اندازه این نرخ بیشتر باشد، دستگاه کیفیت بالاتری دارد.
• کیفیت، برند و نوع و تعداد ممبران ها را حتما قبل از خرید دستگاه بررسی کنید. مطمئن شوید که جنس لایه ‌بندی غشا با نوع مایع ورودی به دستگاه تناسب دارد.
• حتما دستگاه هایی را خرید کنید که مجهز به سیستم CIP هستند. چون غشاهای نانومتری به شدت مستعد رسوب هستند و بدون این سیستم، طول عمر آن ‌ها به شدت کاهش می ‌یابد.
• مدت زمان گارانتی و خدمات پس از فروش که تولیدکننده ارائه می دهد را بررسی کنید.

طراحی و ساخت نانوفیلتراسیون NF

فناوران صنعت سیروان تولیدکننده دستگاه نانوفیلتراسیون با طراحی سفارشی در ظرفیتهای متنوع است. تمام محصولات این مجموعه بعد از آنالیز کامل شرایط پروژه و ویژگی های سیال ورودی به دستگاه طراحی و سپس براساس استانداردهای روز دنیا تولید می شوند. جهت کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره رایگان قبل از خرید نانوفیلتراسیون می توانید با کارشناسان فروش فناوران صنعت تماس بگیرید.

سوالات متداول