تصفیه آب صنعتی شامل فرآیندهای مختلفی است که برای مدیریت و بهبود کیفیت آب مورد استفاده در محیط‌های صنعتی طراحی شده اند و اطمینان حاصل می‌کنند که استانداردهای عملیاتی، زیست محیطی و نظارتی مطابقت دارد. آب مورد استفاده در صنایع – چه برای خنک کردن، چه برای پردازش یا تمیز کردن – اغلب حاوی ناخالصی‌هایی است که می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند، تولید را مختل کند یا در صورت عدم تصفیه به محیط زیست آسیب برساند. درمان موثر نه تنها طول عمر ماشین آلات را افزایش می‌دهد، بلکه از شیوه‌های پایدار با امکان استفاده مجدد از آب و به حداقل رساندن آلودگی پشتیبانی می‌کند. روش‌های مورد استفاده بسته به نوع صنعت، منبع و کیفیت آب و کاربرد مورد نظر متفاوت است و به طور کلی شامل فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و مبتنی بر غشاء می‌شود.
روش‌های فیزیکی تصفیه آب
تصفیه فیزیکی آب شامل حذف مواد جامد معلق و سایر ناخالصی‌ها از طریق روش‌های مکانیکی، بدون تغییر ترکیب شیمیایی آب است. تکنیک‌های رایج شامل ته نشینی، فیلتراسیون و شناورسازی است. ته نشینی از گرانش برای ته نشینی ذرات سنگین در کف مخزن یا زلال ساز استفاده می‌کند و به آب تمیزتر اجازه می‌دهد تا از بالا کشیده شود. فیلتراسیون معمولاً با استفاده از فیلترهای شنی، فیلترهای چندرسانه‌ای یا فیلترهای کارتریج انجام می‌شود که ذرات را در حین عبور آب به دام می‌اندازند. شناورسازی، به ویژه شناورسازی هوای محلول (DAF)، حباب‌های هوا را معرفی می‌کند که به ذرات متصل می‌شوند و باعث می‌شوند که آنها برای حذف روی سطح شناور شوند. این روش‌ها به ویژه در مراحل اولیه تصفیه آب برای کاهش کدورت و آماده سازی آب برای پردازش‌های شیمیایی یا بیولوژیکی بیشتر مفید هستند. درمان فیزیکی اغلب مقرون به صرفه است، به تجهیزات نسبتاً ساده‌ای نیاز دارد و برای محافظت از فرآیندهای پایین دست در برابر گرفتگی یا سایش ضروری است. در حالی که مواد محلول را حذف نمی کند، نقش مهمی را در زنجیره تصفیه کلی با کنترل آلاینده‌های بزرگتر و قابل مشاهده‌ای ایفا می‌کند که می‌تواند بر کارایی سیستم‌های تصفیه پیشرفته تر تأثیر بگذارد.
روش‌های شیمیایی تصفیه آب
تصفیه آب شیمیایی به افزودن مواد شیمیایی خاص به آب صنعتی برای حذف آلاینده‌ها یا تنظیم خواص آن متکی است. فرآیندهای شیمیایی رایج عبارتند از انعقاد و لخته سازی، گندزدایی، خنثی سازی و اکسیداسیون. در انعقاد و لخته سازی، مواد شیمیایی مانند آلوم یا نمک‌های آهن برای بی ثبات کردن و تجمع ذرات ریز اضافه می‌شود و حذف آنها از طریق ته نشینی یا فیلتراسیون آسان تر می‌شود. ضد عفونی، اغلب با استفاده از کلر یا ازن، میکروارگانیسم‌های مضر را از بین می‌برد تا اطمینان حاصل شود که آب از نظر بیولوژیکی ایمن است. خنثی سازی سطوح pH را با استفاده از اسیدها یا بازها تنظیم می‌کند تا آب را برای تخلیه یا استفاده مجدد مناسب کند، در حالی که فرآیندهای اکسیداسیون (مانند پراکسید هیدروژن یا پرمنگنات پتاسیم) آلاینده‌های آلی را تجزیه می‌کنند و فلزاتی مانند آهن یا منگنز را حذف می‌کنند. تصفیه شیمیایی در هدف قرار دادن آلاینده‌های خاص همه کاره و موثر است، اما برای جلوگیری از استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی که می‌تواند آلودگی ثانویه ایجاد کند، نیاز به دوز و نظارت دقیق دارد. این به طور گسترده در صنایعی استفاده می‌شود که مشخصات کیفیت آب سختگیرانه است، مانند داروسازی، فرآوری مواد غذایی و تولید مواد شیمیایی. اگرچه تصفیه شیمیایی پیچیده تر و پرهزینه تر از روش‌های فیزیکی است، اما نقش مهمی در دستیابی به خلوص بالا و انطباق با مقررات زیست محیطی دارد.
روش‌های بیولوژیکی تصفیه آب
روش‌های تصفیه بیولوژیکی از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه آلاینده‌های آلی در فاضلاب صنعتی استفاده می‌کنند و آنها را به محصولات جانبی بی ضرر مانند دی اکسید کربن، آب و زیست توده تبدیل می‌کنند. این فرآیندها به ویژه برای تصفیه فاضلاب صنایعی مانند فرآوری مواد غذایی، خمیر کاغذ و کاغذ و داروسازی که سطوح بالایی از مواد آلی زیست تخریب پذیر وجود دارد، موثر هستند. دو رویکرد بیولوژیکی اصلی، تصفیه هوازی و بی هوازی است. درمان هوازی اکسیژن را برای رشد باکتری‌های هوازی که مواد آلی را هضم می‌کنند، معرفی می‌کند. سیستم‌های لجن فعال، فیلترهای چکنده و گودال‌های اکسیداسیون تکنیک‌های هوازی رایج هستند. از طرف دیگر، تصفیه بی هوازی در محیط‌های بدون اکسیژن اتفاق می‌افتد و به ویژه برای فاضلاب با مقاومت بالا مفید است و بیوگاز (عمدتاً متان) را به عنوان یک محصول جانبی ارزشمند تولید می‌کند. این روش در کارخانه‌های آبجوسازی، تقطیر و صنایع دامداری رایج است. درمان‌های بیولوژیکی معمولاً برای حجم زیادی از زباله‌های زیست تخریب پذیر سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه هستند، اگرچه به شرایط کنترل شده و نگهداری منظم نیاز دارند. این سیستم‌ها می‌توانند به دما، مواد سمی و بارهای زباله در نوسان حساس باشند، بنابراین نظارت دقیق ضروری است. به طور کلی، تصفیه بیولوژیکی یک راه حل پایدار است که از اهداف زیست محیطی پشتیبانی می‌کند و در عین حال نیاز به ورودی‌های شیمیایی را کاهش می‌دهد.
روش‌های تصفیه آب مبتنی بر غشاء
تصفیه مبتنی بر غشا شامل استفاده از غشاهای نیمه تراوا برای جداسازی آلاینده‌ها از آب بر اساس اندازه، بار یا ترکیب شیمیایی است. این روش‌ها شامل میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO) است که هر کدام از نظر اندازه منافذ و کاربرد متفاوت هستند. میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون معمولاً برای حذف جامدات معلق، باکتری‌ها و مولکول‌های بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرند و آنها را برای فرآیندهای پیش تصفیه ایده آل می‌کند. نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس قادر به حذف نمک‌های محلول، فلزات سنگین، ترکیبات آلی و حتی ویروس‌ها هستند و آنها را برای نیازهای آب با خلوص بالا در صنایعی مانند الکترونیک، داروسازی و تولید برق مناسب می‌کند. سیستم‌های غشایی راندمان بالایی را ارائه می‌دهند و می‌توانند کیفیت آب ثابتی را تولید کنند، اما به فشار عملیاتی بالا (به ویژه در RO) و تعمیر و نگهداری منظم برای جلوگیری از رسوب و رسوب نیاز دارند. پیشرفت در فناوری غشاء باعث بهبود کارایی و دوام انرژی شده است، با این حال نصب و راه اندازی سیستم‌ها نسبتاً گران است. با وجود هزینه، روش‌های غشایی برای صنایعی که به آب فوق العاده خالص نیاز دارند و برای تلاش‌های بازیافت فاضلاب، همسو با اهداف زیست محیطی و اقتصادی مدرن ضروری هستند.