فیلتر شنی

فیلتر شنی یا صافی شنی (Sand filter) یکی از قدیمی ترین و رایج ترین دستگاه های تصفیه می باشد که به منظور حذف ذرات معلق در آب با اندازه بیشتر از 100 میکرون کاربرد دارد. قیمت ارزان، راندمان و طول عمر بالا از جمله ویژگی های مثبتی هستند که باعث شده اند تصفیه آب با فیلتر شنی در مصارف خانگی و صنعتی کاربرد گسترده ای پیدا کند. انواع فیلتر شنی، روال کار، مزایا و معایب و هر آنچه که باید درباره فیلتر شنی بدانید را در ادامه معرفی خواهیم کرد.

انواع فیلتر شنی

فیلترهای شنی در سه دسته اصلی فیلترهای شنی تحت فشار، فیلترهای شنی سریع و فیلترهای شنی کند طبقه بندی می شوند. هر سه نوع به طور گسترده در صنعت آب و تصفیه فاضلاب در سراسر جهان استفاده می شوند.

فیلترهای شنی تحت فشار: به سبب سرعت بالا در فیلترهای شنی تحت فشار، این فیلترها رایج ترین نوع فیلترهای شنی می باشد. فیلترهای شنی تحت فشار برای حذف ذرات جامد معلق تا اندازه 100 میکرون مورد استفاده قرار می گیرند. جنس این فیلترها معمولا از جنس pp بوده و ماکسیمم ارتفاع مفید سیلیس در آن ها 100 سانتی متر است.

فیلترهای شنی سریع: فیلترهای شنی تند باعث حذف سریع ذرات معلق نسبتا بزرگ می شود. این فیلترها به دو دسته کلی فیلترهای شنی سریع فشاری و ثقلی طبقه بندی می شوند. این سیستم ها معمولا به عنوان پیش تصفیه و تصفیه تکمیلی مورد استفاده قرار می گیرند.

فیلترهای شنی کند: برخلاف فیلترهای شنی تحت فشار و فیلترهای شنی سریع که به پمپ و گاها مواد منعقدکننده نیاز دارند و تصفیه فاضلاب با استفاده از فرآیند فیزیکی صورت می گیرد، فیلترهای شنی کند فرآیندهایی بدون فشار هستند و از فرآیند بیولوژیکی برای جداسازی ذرات معلق از فاضلاب استفاده می کند. تصفیه فاضلاب در این روش به کمک میکروارگانیسم ها صورت می گیرد و و نیاز به مصرف برق ندارد.

فیلتر شنی آهسته

فیلتر شنی آهسته (Slow Sand Filter) بدون اضافه کردن مواد منعقد کننده مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد فیلتر شنی با بقیه فیلترهای شنی در تصفیه آب متفاوت است. سرعت جریان آب در این فیلترها به آهستگی انجام می شود در این صورت فعالیت بیولوژیکی بیشتر می شود. چند روز بعد این فعالیت ها باعث ایجاد لایه ای بیولوژیکی شومیتزدکی می گردد که می تواند باکتری های زیادی را از بین ببرد. فیلتر شنی کند یا آهنسته معمولاً برای تصفیه آب های خام و برای تولید آب شرب استفاده می شود. عمق فیلتر شنی کند معمولاً بین 1 تا 2 متر است. اندازه این فیلترها با توجه به مقدار آب ورودی یا همان دبی مشخص می گردد. فیلتر شنی آهسته به دلیل قدرت کم در انجام عمل فیلتراسیون به سطح بیشتری نیاز دارد و این از جمله دلایلی است که فیلتر شنی آهسته در اکثر موارد صنعتی جای خود را به فیلتر شنی تحت فشار می دهند.

فیلتر شنی تحت فشار

این نوع از فیلتر شنی یکی از پرکاربردترین و متداول ترین فیلتر شنی است. کاربرد وسیعی در صنایع تصفیه آب و فاضلاب استخرهای شنا و تفریحی دارد. فیلتر شنی تحت فشار در شکل، اندازه و جنس مختلف در بازار عرضه می شوند که متداول ترین آن ها فیلتر شنی تحت فشار عمودی یا دو سر عدسی است. که برای بدنه آن ها از ورق فولادی ST-37 یا گالوانیزه استفاده شده و برای عدسی های بالایی و پایینی آن ها که به روش دابل دیش معروف هستند باعث شستن شن و ماسه ای می شوند که عمل فیلتراسیون را انجام می دهند و پس از پاک سازی از داخل فیلتر شنی با دو لایه پوشش دارای اپوکسی و از خارج آن یک لایه ضد زنگ دارند و دولایه رنگ مخصوص رنگ زده شده اند. برای زیاد کردن کیفیت فیلتر و افزایش عمر فیلتر تحت فشار امکان سند بلاست کردن وجود دارد. مواد جامد معلق تا اندازه 100 میکرون را می تواند به راحتی حذف کند. ساختار آن به صورت یک مخزن استوانه است. جا نمایی نازل های آب جمع کن و آب پخش کن باید در بالا و پایین فیلتر نصب شوند، نازل کار پخش کردن در زمان تصفیه را بر عهده دارد. طراحی این فیلتر به صورتی است که آب با فشار 4 تا 5 بار بهترین عملکرد را در حذف مواد جامد محلول درون آب و رفع کدری ها را دارا باشد. برای تولید فیلتر شنی تحت فشار از ورق سیاه، گالوانیزه و در مواردی خیلی خاص از استیل 304 و 316 بسته به منطقه جغرافیایی و محل استفاده ، متفاوت است.تمام این ویژگی ها به این دلیل است که فیلتر توان تحمل فشار را داشته باشد. سرعت جریان آب در این نوع فیلتر به طور مساوی پخش می شود و عمل فیلتراسیون صورت می پذیرد. با توجه به اندازه شن و ماسه (اندازه دانه آن) ذرات با اندازه 40 میکرون را حذف می کنند. دبی جریان می تواند از 110 تا 150 لیتر بر دقیقه باشد و این مقدار برای واحدهای مختلف سیستم های تجاری متفاوت است.

طراحی و محاسبه فیلترهای شنی

برای طراحی و مهندسی فیلتر شنی فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شود که مهمترین آنها سرعت خطی آب در گردش است.

به طور معمول برای آب استخر، سرعت 20 متر در ساعت را برای سرعت خطی آب در گردش در نظر می گیریم.

همچنین نوع استخر از نظر عمومی یا خصوصی نیز در این محاسبات تاثیرگذار است.

فرآیند تصفیه نیز از نظر زمانی بین 3 تا 8 ساعت در نظر گرفته می شود.

برای مثال یک استخر شخصی با حجم 100 متر مکعب در نظر بگیرید. در این حالت تمام آب استخر باید حداقل به مدت 5 ساعت فیلتر شود. با این حساب لازم است 20 متر مکعب در ساعت توسط فیلتر شنی فیلتر شود. با در نظر گرفتن این موارد و با کمک جداول مهندسی می توان ابعاد فیلتر شنی مورد نیاز را محاسبه کرد.

عوامل موثر بر عملکرد فیلتر شنی

در فیلتراسیون فیزیکی عوامل زیادی در عملکرد صحیح فیلترهای شنی موثر است. مهمترین عوامل برای دستیابی به حداکثر راندمان فیلتراسیون به شرح زیر است:

اندازه دانه بندی و شکل ذرات تشکیل دهنده بستر فیلتر شنی

سرعت عبور آب از بستر: کیفیت آب تصفیه شده بستگی زیادی به سرعت عبور آب از بستر ندارد، اما سرعت عبور آب و تعداد ذرات معلق در آن با زمان عملیات ارتباط مستقیم دارد. بین دو شستشو و افت فشار در فیلتر شنی. افت فشار در فیلتر شنی نشان می دهد که منافذ بستر فیلتر توسط ذرات معلق و لجن جذب شده مسدود شده است.

روش شستشوی فیلتر: بسته به نوع و ابعاد فیلتر، شستشو تنها با آب و یا شستشو با آب و هوا انجام می شود. در شستشو با آب سرعت و فشار آب باید به حدی باشد که حجم بستر را 15 درصد افزایش دهد، ذرات جدا شده و ذرات به دام افتاده از بستر خارج شوند. در فیلترهای سایز بزرگ، آب به تنهایی قادر به ایجاد اختلال در بستر فیلتر شنی نیست، بنابراین از هوا برای هم زدن بستر فیلتر استفاده می شود. به همین دلیل تا 60 درصد از حجم کل فیلتر شنی با سیلیس پر می شود نه بیشتر.

البته باید توجه داشت که قدرت پمپ باید طوری انتخاب شود که فشار آب مزاحمت زیادی برای بستر سیلیس ایجاد نکند تا ناگهان سیلیس یا ماسه از فیلتر خارج شده و وارد بستر استخر شود.

دستگاه ازن چیست؟

گاز ozone با فرمول شیمیایی (O3) یکی از قوی ترین اکسید کننده های موجود در طبیعت به شمار میرود که بعد از تاثیر گذاری و انجام فرآیند هیچ باقیمانده ای برجای نگذاشته و به سرعت به اکسیژن دو اتمی (O2) تبدیل می گردد.

ازن دارای دو خاصیت بسیار مهم در ارتباط با محیط اطراف خود می باشد:

قدرت گند زدائی بالا
اکسید کننده بسیار قوی

دستگاه ازن چگونه کار می کند ؟

سه روش مورد استفاده دستگاه دستگاه ازن برای تولید ازن عبارتند از تخلیه الکتریکی، تابش اشعه‌های ماورای بنفش و الکترولیز آب با خلوص بالا. با استفاده از روش تخلیه الکتریکی ازن بیشتر با سطح مقطع کمتر الکترود به دست می‌آید.

در هر یک از این روش ها گاز اکسیژن موجود در هوا با استفاده از فرایندی خاص تبدیل به گاز ازون می گردد.

تاریخچه استفاده از ازن

استفاده از گاز ازن دارای سابقه یک قرن می باشد که اولین بار در سال ۱۸۴۰ توسط اچونبین از الکترولیز اسیدسولفوریک کشف شد و برای اولین بار در سل ۱۸۶۶ در گندزدایی آب توسط مارتینس به کار گرفته شد. تا قبل از جنگ جهانی که گاز کلر به صورت انبوه ساخته نشده و خواص شیمیایی و بیوشیمیایی آن مورد مطالعه قرار نگرفته بود ازن در تصفیه پساب ها کاربرد خود را نشان داده بود اما با حضور گاز کلر و ارزان بودن و تهیه ساده آن نسبت به کلر کاربرد ازن کاهش یافت.

دردهه ۸۰ میلادی متوجه شدند که وجود گاز کلر ترکیبات زنجیری را به ترکیبات حلقوی تبدیل می کند با بروز این مشکل توجه دوباره به ازن جلب شد و کاربرد مطمئن آن سبب گردید که در دهه ۸۰ کاربردهای دیگر این گاز مشخص شد که می توان از آن برای اکسیداسیون آهن و منگنز موجود در آب که عناصر بسیار خطرناکی در آب های آشامیدنی هستند به کار رود.

با توجه به گسترش استفاده از ازن و دستگاه ازنا در صنایع مختلف ، خصوصا صنایع زیست محیطی، طراحی و تولید اوزون سازهای با ظرفیت بالا مورد توجه شرکت های سازنده ازن قرار گرفته است.

انواع دستگاه ازن

دستگاه های ازن ساز را می توان بر اساس فاکتورهای متعددی گروه بندی نمود که از مهم ترین آنها، نحوه تولید گاز ازن می باشد. علاوه براین، این دستگاه ها دارای ظرفیت های مختلفی بوده و بر این اساس تنوع زیادی در آنها مشاهده میشود. از رایج ترین انواع دستگاه های تولید ازن برای تصفیه هوا و آب و فاضلاب با توجه به نحوه تولید گاز ازن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ازن ساز با پلاسما سرد: در این روش از یونیزاسیون برای تولید گاز ازن استفاده می شود.

ازن ساز با تخلیه الکتریکی: با ایجاد میدان مغناطیسی در لوله های تخلیه و انتقال هوا به آن گاز ازن تولید میشود.

تولید ازن با اشعه uv: در صورت تابش اشعه یو وی بر روی اکسیژن در نهایت ازن تولید میشود. این روش بیشتر برای تصفیه هوا مورد استفاده قرار میگیرد و در تصفیه آب کاربرد زیادی ندارد.

مکانیسم عملکرد دستگاه ازن

مکانیسم دستگاه ازن‌ساز بر اساس خاصیت اکسیدکنندگی است. این مولکول‌های ناپایدار که خاصیت اکسیدکنندگی دارند، دیگر مولکول ها را اکسید می‌کنند. همین ویژگی منجر شده است تا این ماده برای تصفیه در زمینه‌های مختلف مانند: تصفیه فاضلاب شهری، صنایع غذایی، تهیه آب آشامیدنی، صنایع کاغذ و نساجی استفاده شود.

مهم‌ترین فایده ازن ویژگی تمیز بودن آن است. در توضیح تمیز بودن می‌توان گفت هنگام اکسید کردن مواد تقریباً محصول جانبی تولید نمی‌کند. از سوی دیگر ازن بوی قابل تشخیصی دارد و به همین دلیل غلظت کم آن نیز قابل درک است. این مسئله باعث ایمنی کارکرد با ازن می‌شود. ازن قادر است باکتری، قارچ، بو و میکروارگانیسم‌هایی همچون ویروس را اکسید کند و از بین ببرد.

کاربرد دستگاه ازن در تصفیه هوا

از ازن جهت تصفیه و ضدعفونی هوای محیط کار و ساختمان ها استفاده می گردد. از ازن به دلیل داشتن نیمه عمر کوتاه یک ضدعفونی کننده مناسب جهت تصفیه هوا بیمارستان ها، ادارات، مکان های عمومی، هتل ها، قار ها و پایانه های مسافربری و … می باشد.

بهبود کیفیت هواو محیط کار

تصفیه هوا و تهویه مطبوع

حذف هر گونه بو درون محیط

از بین بردن کلیه ویروس ها و باکتری ها

از بین بردن قارچ ها و جلوگیری از تشکیل کپک ها

عدم تولید پسماند خطرناک و شیمیایی

مزایای استفاده از دستگاه ازندر مقایسه با کلر

استفاده ازدستگاه ازن برای تصفیه آب نسبت به کلر مزایایی دارد که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم:

افزایش توان ضدعفونی کردن و عدم تغییر طعم، رنگ و بوی آب

کاهش میزان مواد شیمیایی مورد نیاز جهت گندزدایی

تاثیر گذاری بر طیف گسترده ای از میکرو ارگانیسم‌ها

نابود کردن پاتوژن های مقاوم در برابر کلر

عدم تغییر در PH آب

سازگاری با محیط زیست و عدم تولید مواد زیان آور برای طبیعت

تاثیر دستگاه ازن بر روی ویروس کرونا

طبق مطالعات علمی، ویروس ها در اصل موجودات زنده ای نیستند و بیومولکول های پیچیده ای محسوب می شوند، که باید داخل ساختار زنده سلولی قرار بگیرند تا فعال شوند. کرونا( کووید ۱۹) ویروس در اصل جزو ویروس های پوشش داری محسوب می شود که در برابر استرس های فیزیکی – شیمیایی و تنش حساس است. بر این اساس این ویروس کرونا نیز در صورتی که در برابر غلظت مناسبی از گاز ازن قرار بگیرد، و مدت زمان تاثیر گذاری نیز به صورت علمی تعیین گردد، می توان ضد عفونی کردن با ازن را به شیوه ای موثر برای مقابله با این ویروس دانست.

در این شیوه ضدعفونی با ازن ، گاز منتشر شده از لایه بیرونی ویروس به داخل آن نفوذ می کند. پس از ورود به ساختار اصلی آن، که در اصل ماده ژنتیکی یا DNA ویروس است قرار گرفته و به آن آسیب جدی وارد میکند. فرایند آسیب دیدن پوشش بیرونی ویروس یا لایه بیرونی با استفاده از ضد عفونی کننده ازن، را اکسیداسیون می گویند. که در اصل احتمال دارد تا ۹۹% یا حتی بیشتر نیز منجر به نابودی ویروس گردد.

چربی گیر چیست؟

چربی گیرها در اندازه مختلف ساخته می شوند. این دستگاه در سایز کوچک برای مصارف خانگی و سایز بزرگتر در مکان های بزرگتر و سرویس دهی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. برای جلوگیری از ورود و انتقال روغن به سیستم فاضلاب یک مخزن در مسیر خروجی لوله های فاضلاب قرار می گیرد که همان چربی گیر است.

فاضلاب ورودی به چربی گیرها علاوه بر روغن و چربی معمولاً دارای مواد معلق و ذرات قابل ته نشینی است.از این رو در بخش اول با فراهم کردن یک محیط آرام شرایط لازم برای ته نشینی ذرات معلق و جدا شدن آنها از فاضلاب ایجاد می گردد و ذرات روغن و چربی به سبب وزن مخصوص کمتر نسبت به فاضلاب به سمت بالا حرکت کرده و بر روی سطح شناور می شوند.

روش کار دستگاه چربی گیری

فاضلاب ورودی به چربی گیر علاوه بر روغن و چربی معمولاً حاوی مقادیر بسیار زیادی از مواد معلق و ذرات قابل ته نشینی است. طرز کار سیستم جذب و دفع چربی ها بدین صورت است که داخل دستگاه به دو بخش تقسیم بندی شده است. از این رو در بخش اول چربی گیر با فراهم کردن یک محیط آرام و بدون اغتشاش شرایط لازم برای ته نشینی ذرات معلق و جدا شدن آنها از فاضلاب ایجاد می گردد. پساب فاضلاب ورودی وارد دستگاه شده و قبل از وارد شدن به از سبد آشغال گیر عبور میکند و جامدات درشت از آن حذف شود. به علاوه ذرات روغن و چربی به سبب وزن مخصوص کمتر نسبت به فاضلاب به سمت بالا حرکت کرده و بر روی سطح شناور می شوند. پس از ورود و بعد از سرد شدن پساب، چربی روی آب شناور میشود.

مراحل چربی گیری از فاضلاب

این سازه پیش ساخته از دو مخزن تشکیل شده و قبل از خروجی فاضلاب یا چاه قرار می گیرد. فاضلاب وارد مخزن اول میشود و ذرات نسبتا سنگین تر پس از مدتی در آن ته نشین میشوند. چربی و روغنهای موجود در پساب که دارای جرم حجمی کمتری از آب هستند بر روی آن قرار می گیرند. که این چربیها معمولا باید 15-10 روز یکبار تخلیه گردد خروجی مخزن دارای سیفونی است که تا حد امکان مانع خروج چربیها می شود. در مخزن بعدی این عمل تکرار خواهد شد و بدین ترتیب عمل حذف چربی و مواد معلق از فاضلاب صورت می پذیرد .

به سبب کارایی و هزینه کم روش شناور سازی ثقلی برای چربی گیری از فاضلاب، امروزه در اغلب موارد از این روش برای حذف چربی و روغن ها از فاضلاب استفاده می شود. در این روش تصفیه فاضلاب بصورت فیزیکی است که در پروسه نیاز به هیچ گونه تجهیزات الکترومکانیکالی وجود ندارد.

انتخاب چربی گیر در تصفیه فاضلاب

انتخاب روش چربی گیری و جداسازی روغن در تصفیه فاضلاب به عوامل متعددی بستگی دارد:

اگر حجم فاضلاب کم باشد و قطر دانه های روغن زیاد باشد و همین طور غلظت روغن نسبتا زیاد باشد، بیشتر از پکیج چربی گیر ثقلی شامل API و CPI در تصفیه فاضلاب یا پساب استفاده می شود.

اگر حجم فاضلاب و غلظت روغن زیاد باشد و قطر دانه های روغن کوچک باشد بیشتر از روش چربیگیر با هوای فشرده یا همان Dissolved Air floatation) DAF) در تصفیه فاضلاب استفاده می شود.

اگر ذرات روغن و چربی در تصفیه فاضلاب قابل هضم در فرایند بیولوژیکی باشند و غلظت روغن و چربی در پساب کم باشد از روش های بیولوژیکی استفاده می گردد. چون هرچه قطر دانه ها کم باشد قابلیت تجزیه پذیری آن ها بیشتر می شود. البته در فرایندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب برای دستیابی به راندمان مناسب بایستی غلظت میکروارگانیزمها 10 برابر غلظت روغن و چربی موجود در فاضلاب باشد

لزوم استفاده از چربی گیر در رستوران و آشپزخانه

همانطور که ذکر شد چربی گیر وسیله ای است که جهت جمع آوری چربی های موجود در فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد و معمولا آشپزخانه ها، رستورانها و غذاخوری ها از آن استفاده می کنند. جهت توضیح بیشتر باید گفت ساختمانهایی که فاضلاب تولیدی آنها دارای حجم زیادی از روغن و چربی می باشد و تمایل دارند از شبکه فاضلاب شهری استفاده کنند لازم است پیش از تخلیه فاضلاب به شبکه از چربی گیر استفاده نمایند تا چربی موجود در فاضلاب آنها جمع آوری شده و وارد شبکه فاضلاب نشود. علتش هم این است که ورود حجم زیاد چربی به داخل شبکه باعث می شود عملیات تصفیه فاضلاب با اختلال مواجه شود و به همین جهت آشپزخانه های صنعتی باید از چربی گیر استفاده نمایند تا چربی فاضلاب آنها وارد شبکه نشود.

چرا چربی‌ها نباید وارد فاضلاب شوند؟

الزام استفاده از چربی گیر: ورود فاضلاب‌های حاوی چربی و روغن به فاضلاب باعث رسوب ذرات چربی و روغن در دیواره لوله‌ها و اتصالات و بالتبع گرفتگی(Fouling) اتصالات می‌شود. از طرف دیگر در اکثر رستوران‌های بین شهری مستقیماً پساب آشپزخانه را به داخل چاه تخلیه می‌کنند. این امر باعث گرفتگی روزنه‌های دیواره چاه و در نتیجه کاهش قدرت جذب چاه می‌شود. بنابراین استفاده از چربی گیر جهت جداسازی و حذف ذرات چربی و روغن از پساب، قبل از ورود به شبکه فاضلاب امری ضروری می‌باشد.

برای تمیز کردن چربی گیر چه باید کرد؟

کف لگن را را تمیز کنید.

فیلتر را جدا کرده و بشویید.

لایه چربی شناور روی آب را بردارید.

دریچه عبور فاضلاب از لگن اول به دومی را بشویید.

فیلتر را در جای خود قرار دهید و در مخزن را ببندید.

در دستگاه چربی گیر در سیستم فاضلاب را با دقت بردارید