میکروفیلتراسیون در مرحله قبل از سیستم پیش تصفیه آب نصب میشود.
هدف از استفاده آن کاهش هزینه های فیلتر ممبران است.
جنس آن پلی پروپیلن است.
آلودگی ها در بیرون آن گیر افتاده و آب صاف شده از داخل به مرحله بعدی هدایت میشود.

میکروفیلتراسیون (Microfiltration) یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین فرآیندهای جداسازی غشایی است که برای حذف ذرات معلق، میکروارگانیسم‌ها، کدورت و مواد کلوییدی از آب و سایر سیالات استفاده می‌شود. این فناوری به دلیل راندمان بالا، مصرف انرژی کم، عدم نیاز به مواد شیمیایی زیاد و کیفیت فوق‌العاده تغذیه خروجی، در دهه‌های اخیر جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است.

اندازه حفره‌های غشاء MF معمولاً ۰.۱ تا ۱ میکرون است، به همین دلیل امکان حذف انواع باکتری‌ها، مواد معلق و برخی ویروس‌ها را فراهم می‌کند؛ اما برخلاف روش‌های نانوفیلتراسیون یا اسمز معکوس، قادر به حذف املاح محلول نیست و بیشتر برای حذف فیزیکی ذرات به کار می‌رود.

ساختار و نحوه عملکرد غشاهای MF

غشاهای میکروفیلتراسیون معمولاً از مواد پلیمری مانند PVDF، PES، پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن ساخته می‌شوند. این غشاها به دو صورت رایج وجود دارند:

1. غشاهای مسطح (Flat Sheet)

این غشاها ساختاری صفحات نازک دارند و معمولاً در دستگاه‌های آزمایشگاهی یا برخی سیستم‌های صنعتی کوچک استفاده می‌شوند.

2. غشاهای هالوفایبر (Hollow Fiber)

محبوب‌ترین و رایج‌ترین نوع غشا در سیستم‌های MF هستند. ساختار آن‌ها شبیه الیاف توخالی است که جریان آب از داخل یا خارج الیاف عبور می‌کند.
مزایای این مدل:

سطح تماس بسیار بالا
افت فشار کم
شستشوی آسان
راندمان فیلتراسیون بالا

مکانیسم جداسازی

مکانیزم اصلی میکروفیلتراسیون، جداسازی بر پایه اندازه (Size Exclusion) است. یعنی ذرات بزرگ‌تر از اندازه منافذ غشاء اجازه عبور ندارند.
در نتیجه سیستم MF بدون نیاز به واکنش‌های پیچیده شیمیایی، کیفیت آب را به‌صورت کاملاً فیزیکی افزایش می‌دهد.

انواع روش‌های جریان در سیستم‌های MF

1. جریان مرده (Dead-End Filtration)

در این روش، تمام جریان ورودی باید از منافذ غشاء عبور کند و هر آنچه بزرگ‌تر از آن باشد روی سطح غشاء جمع می‌شود.
این روش برای آب‌های با کدورت کم مناسب است.

2. جریان جانبی یا عرضی (Cross-Flow Filtration)

در این حالت بخش بزرگی از جریان موازی سطح غشاء حرکت می‌کند و فقط بخش کمی از آن فیلتر می‌شود.
مزایا:

کاهش گرفتگی غشاء
عمر بیشتر غشاء
مناسب برای آب‌های کدر و پررسوب

مزایای استفاده از میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارد، در بسیاری از صنایع جایگزین روش‌های سنتی مانند کلرزنی، ته‌نشینی یا فیلترهای شنی شده است. مهم‌ترین مزایای آن عبارت‌اند از:

1. مصرف انرژی پایین

برخلاف سیستم‌های فشار بالا مثل اسمز معکوس (RO)، سیستم MF با فشار بسیار کم کار می‌کند و همین موضوع هزینه انرژی را کاهش می‌دهد.

2. عدم نیاز به مواد شیمیایی زیاد

در بسیاری از موارد تنها شستشوی دوره‌ای غشاء کافی است و مواد شیمیایی مصرف بسیار پایینی دارند.

3. کیفیت خروجی بسیار بالا و یکنواخت

در میکروفیلتراسیون، کیفیت آب خروجی وابسته به کیفیت ورودی نیست و همیشه خروجی بسیار شفاف و یکنواخت ارائه می‌شود.

4. عمر طولانی غشاها

در صورت نگهداری صحیح، غشاهای MF می‌توانند تا ۵ تا ۱۰ سال عمر مفید داشته باشند.

5. امکان اتوماسیون کامل

سیستم‌های MF قابلیت کنترل اتوماتیک (اتوماسیون صنعتی) را دارند و به‌صورت هوشمند شستشو می‌شوند.

کاربردهای میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون در صنایع و بخش‌های مختلف استفاده می‌شود. مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

● تصفیه آب شهری

برای حذف کدورت، باکتری‌ها، جلبک‌ها و ذرات معلق.

● پیش‌تصفیه اسمز معکوس (RO)

یکی از مهم‌ترین کاربردهای MF، آماده‌سازی آب برای سیستم RO است. این کار باعث می‌شود:

گرفتگی ممبران RO کمتر شود
عمر ممبران افزایش یابد
هزینه شستشو پایین بیاید

● صنایع غذایی (شیر، دوغ، آب‌میوه و…)

در صنعت لبنیات، MF برای حذف باکتری‌ها و افزایش ماندگاری محصولات استفاده می‌شود.
در صنایع نوشیدنی نیز برای شفاف‌سازی و افزایش کیفیت کاربرد دارد.

● صنایع دارویی و بیوتکنولوژی

برای جداسازی میکروارگانیسم‌ها و تولید آب فوق خالص.

● استخرها و پارک‌های آبی

برای شفاف‌سازی آب و افزایش کیفیت سیستم گندزدایی.

● تصفیه فاضلاب

در سیستم‌های MBR (Bioreactor Membrane) غشاهای MF نقش اساسی دارند و باعث:

کاهش حجم لجن
افزایش کیفیت خروجی
کاهش نیاز به کلرزنی
می‌شوند.

تفاوت میکروفیلتراسیون با سایر روش‌های فیلتراسیون غشایی

برای درک بهتر جایگاه MF در میان تکنولوژی‌های غشایی، باید تفاوت آن با فناوری‌های مشابه را بررسی کنیم.

روش	اندازه منافذ	قابلیت‌ها	کاربرد
Microfiltration (MF)	0.1 تا 1 میکرون	حذف باکتری، ذرات و کدورت	پیش‌تصفیه RO، لبنیات، فاضلاب
Ultrafiltration (UF)	0.01 تا 0.1 میکرون	حذف ویروس‌ها، پروتئین‌ها	آب شرب، بیوتکنولوژی
Nanofiltration (NF)	0.001 تا 0.01 میکرون	حذف سختی، بخشی از املاح	تصفیه آب صنعتی
Reverse Osmosis (RO)	0.0001 میکرون	حذف ۹۹٪ املاح	آب شیرین‌کن‌ها

در نتیجه MF نسبت به UF یا RO ساده‌تر و ارزان‌تر است اما قدرت جداسازی آن نیز کمتر است و بیشتر برای حذف فیزیکی ذرات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اجزای اصلی یک سیستم میکروفیلتراسیون

1. پمپ تغذیه

برای ایجاد فشار لازم جهت عبور آب از غشاء.

2. هوزینگ ممبران

فیلترها داخل محفظه‌های ویژه نصب می‌شوند.

3. ممبران‌های MF

مهم‌ترین بخش سیستم که عمل جداسازی را انجام می‌دهد.

4. سیستم شستشوی اتوماتیک (Backwash + CIP)

برای جلوگیری از گرفتگی غشاء.

5. تابلو برق و سیستم کنترل

برای کنترل اتوماتیک جریان، فشار و شستشو.

روش‌های شستشوی غشاء MF

1. Backwash

در این روش فشار از جهت مخالف اعمال می‌شود تا ذرات جمع شده از سطح غشاء جدا شوند.

2. شستشوی هوا (Air Scouring)

تزریق هوا برای جلوگیری از تجمع ذرات و افزایش راندمان.

3. CIP – شستشو با مواد شیمیایی

شامل:

اسید برای رسوبات معدنی
سود برای رسوبات آلی
هیپوکلریت برای میکروارگانیسم‌ها

دلایل گرفتگی غشاء MF

کدورت بالای آب خام
تجمع لجن و جلبک
رسوبات آلی و معدنی
رشد بیولوژیکی
عدم شستشوی صحیح و منظم

برای جلوگیری از این مشکلات معمولاً از پیش‌تصفیه‌هایی مانند فیلترهای شنی و کربنی استفاده می‌شود.

معیارهای انتخاب سیستم میکروفیلتراسیون مناسب

برای انتخاب بهترین سیستم MF باید پارامترهای مختلفی بررسی شود:

● کیفیت آب ورودی

کدورت، TSS، میزان جلبک و… .

● دبی مورد نیاز

میزان آب مصرفی در ساعت یا روز.

● نوع کاربرد

مثلاً پیش‌تصفیه RO، صنایع غذایی یا تصفیه فاضلاب.

● نوع غشاء

مواد سازنده، اندازه منافذ و مقاومت مکانیکی.

● سطح فیلتراسیون

وابسته به دبی و کیفیت آب.

● نحوه شستشو و نگهداری

سیستم‌های با شستشوی خودکار معمولاً کارایی بالاتری دارند.

آینده فناوری میکروفیلتراسیون

با توجه به رشد صنایع غذایی، افزایش نیاز به آب باکیفیت و توسعه سیستم‌های MBR، انتظار می‌رود در سال‌های آینده استفاده از MF به‌صورت چشمگیری افزایش یابد. همچنین فناوری‌های جدید مانند غشاهای گرافنی و غشاهای خودتمیزشونده می‌توانند راندمان و عمر سیستم‌ها را بیشتر کنند.

جمع‌بندی

میکروفیلتراسیون (MF) یکی از بهترین و کارآمدترین تکنولوژی‌های غشایی برای حذف ذرات معلق، باکتری‌ها و کدورت از آب و سایر سیالات است. این روش به دلیل کارایی بالا، مصرف انرژی پایین، راندمان مناسب و قابلیت اتوماسیون کامل، در بسیاری از صنایع جایگزین روش‌های سنتی شده است.

از تصفیه آب شهری گرفته تا صنایع غذایی، دارویی و سیستم‌های فاضلاب، میکروفیلتراسیون نقش مهمی در بهبود کیفیت آب و فرآورده‌ها دارد. انتخاب یک سیستم MF مناسب می‌تواند هزینه‌های بهره‌برداری را کاهش دهد و کیفیت خروجی را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.