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.
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.
فیلتر شنی