فیلترشنی
چیست؟
فیلتر
شنی با نام
انگلیسی (Sand Filter) به
مخزنهایی از جنس فولادی ، بتنی ، فایبر گلاس و … گفته میشود که تحت فشار اتمسفر
ساخته میشود. این مخازن اغلب به شکل استوانه ای و دایره ای و گاهی اوقات مربع شکل
ساخته میشوند. همانطور که از نام آن پیداست، در بستر آنها از شن و ماسه خالص
استفاده میشود.
به طور
معمول از فیلتر شنی برای حذف کردن انواع ذرات معلق فیزیکی و بیولوژیکی موجود در آب
و تا قطر 50 میکرون استفاده میشود. این ناخالصی ها میتواند شامل انواع مواد آلی،
پلانکتون ها، باکتری‌ها و ذرات حاصل از خوردگی ، گل، رنگ و موارد دیگر باشد. این
پاکسازی در مراحل اولیه سیستم های تصفیه آب صنعتی انجام میپذیرد. همچنین اغلب
اوقات پس از این فیلترها از فیلتر کربنی نیز در مسیر تصفیه آب استفاده میشود.
دستگاه
فیلتر شنی با فیلترکردن فیزیکی آب باعث حذف ذرات معلق موجود در آب می
شود. در این دستگاه، آب حاوی کدورت را از بستری که دارای دانه های شن و سیلیس می
باشد عبور میدهند. در اثر عبور آب از بستر شنی ، ذرات معلق آب بین ذرات شن و ماسه
گرفتار میشود و آب تقریبا عاری از مواد معلق و کدورت، بدست می آید. فیلتر های شنی
یکی از بهترین روش ها برای کاهش غلظت جامدات معلق در آب می باشند. این فیلترها
دارای بستری شامل یک یا چند نوع لایه، که هر لایه محتوی ذراتی از جنس سنگ ، گرانیت
و یا دانه های آنتراسیت هستند. دانه بندی و اندازه این ذرات نیز با هم تفاوت دارد.
فیلتر
شنی تحت فشار
فیلتر
شنی به عنوان یک گام مؤثر در روند تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد. چهار نوع
اصلی از این دستگاه وجود دارد: فیلتر شنی تحت فشار، فیلترهای گرانشی ، فیلترهای بالا رونده
(Upstream) و
فیلترشنی کند که هرچهار روش به طور گسترده ای در صنعت آب در سراسر جهان مورد
استفاده قرار میگیرد.
دو
مورد اول نیاز به مواد شیمیایی فلوکولنت (موادی که باعث تجمع انواع ذرات و مواد در
آب میشود) دارند تا بتوانند به طور موثر کار کنند. در حالی که فیلتر شنی کند می
تواند آب با کیفیت بسیار بالا با رفع پاتوژن از 90 تا 99 درصد (بسته به نوع
فیلترشنی)، و با طعم و بوی مناسب، بدون نیاز به مواد شیمیایی تولید کند. صافی شنی،
صرف نظر از اینکه در کارخانجات تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد، برای تصفیه و
پالایش آب در اماکن مسکونی و تجاری دیگر نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
از
رایجترین نوع فیلترهای شنی میتوان فیلتر شنی تحت فشار را نام برد.
این نوع از فیلتر اغلب در استخرها مورد استفاده قرار میگیرد. و میتواند در عین
انجام تصفیه ای مناسب ، سرعت بسیار زیادی دارد.
نحوه
کار فیلترشنی
نحوه ی
کار این نوع از فیلترها بدین شکل است که ابتدا آب کثیف و سنگین از لوله ورودی وارد
مخزن فیلتر میشود. با فشار پمپ ، آب به سمت پایین هدایت میشود. در حین گذر از بین
شن و ماسه های ریز موجود در فیلتر مواد زائد و اضافی و آشغالها در لابلای آنها
باقی میمانند. در نهایت آب تمیز از نازلهایی با سوراخهای بسیار ریز که در کف مخزن
تعبیع شده از آن خارج میشود.
همانطور
که ذکر شد فیلتراسیون شنی عمدتا برای حذف مواد معلق استفاده می شود. بازدهی
و عملکرد آن میتواند بین 50 تا 99.99٪ متفاوت باشد. بسته به اینکه آیا مواد کمکی
دیگر (مانند مواد منعقد کننده یا فلوکیولنت) استفاده می شود یا خیر. همچنین با
استفاده از آنها علاوه بر مواد معلق، COD، BOD، نیتروژن و فسفات، و همچنین فلزات غیرحلال
نیز از پساب حذف می شوند.
مزایا
و معایب استفاده از فیلتر شنی
مزیت
اصلی استفاده از صافی شنی استفاده از یک سیستم ساده است که در بسیاری از موارد می
تواند بازدهی بسیار بالایی داشته باشد. فیلتر شنی می تواند در مراحل مختلف مدیریت
آب قرار گیرد. به عنوان پیش تصفیه، به عنوان فیلتر جریان جانبی و به عنوان یک
فیلتر نهایی و تکمیلی. به صورت کلی میتوان گفت این فیلتر اغلب یک پساب با قابلیت
استفاده مجدد را فراهم می کند.
با این
حال، بعضی اوقات باید مواد شیمیایی برای بهبود عملکرد این فیلترها اضافه شوند. یکی
از اشکالات فیلتراسیون شنی پسابی است که هنگام شستشوی فیلتر ایجاد می شود. این آب به
شدت آلوده باید تصفیه و دفع شود. برای محدود کردن بار بر روی فیلتر، یک مرحله
اولیه ته نشینی برای فاضلاب های سنگین (دارای مقدار زیادی مواد معلق و دارای نشست)
اجرا می شود. این کار کمک می کند تا از شستشوی تکراری فیلتر جلوگیری شود.
کاربرد
دستگاه فیلتر شنی در تصفیه آب:
تصفیه
آب های با کدورت بالا
پیش
تصفیه دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO)
تصفیه
آب استخر
تصفیه
پیشرفته فاضلابهای صنعتی و انسانی
گرفتن
فلاکهای تصفیه شیمیایی
تصفیه
آب برج خنک کن از مواد معلق نفوذی از هوا به آب مانند گرد و خاک
تصفیه
آب استخرهای پرورش ماهی
عوامل
موثر بر کارکرد فیلتر شنی در فرآیند تصفیه آب
فیلتراسیون
روشی است که در آن با استفاده از لایه های متخلخل میزان ذرات معلق موجود در مایع
کاهش داده می شود. بسیاری از عوامل در کارکرد مناسب فیلترهای شنی موثر هستند.
مهمترین عوامل در کارکرد مناسب فیلترهای شنی و رسیدن به حداکثر راندمان به شرح زیر
می باشند:
1- دانه
بندی و شکل ذرات تشکیل دهنده بستر:
اندازه و شکل
دانه های بستر تاثیر عمده ای در کارایی فیلتر دارد. دانه بندی شن یا آنتراسیت بر
اساس دو عامل اندازه موثر و ضریب یکنواختی تعیین می شود. اندازه موئر اندازه ایی
است که 10% از ذرات داخل بستر، اندازه ای کوچکتر از آن و 90% از ذرات اندازه ای
بزرگتر از آن داشته باشد.
2- سرعت
عبور آب از بستر:
کیفیت آب فیلتر
شده بستگی چندانی به سرعت آب عبوری از روی بستر ندارد. ولی سرعت آب عبوری و میزان
ذرات موجود در آن رابطه مستقیم با مدت زمان بهره بردای بین دو شستشو و افت فشار آن
دارد. افت فشار در صافی نمایانگر مسدود شدن خلل و فرج بستر صافی است. افتی فشار
بستگی به زمان کارکرد و سرعت آب عبوری دارد.
3- روش
شستشوی فیلتر:
بر
اساس نوع و ابعاد فیلتر شستشو با استفاده از آب به تنهایی و یا شستشو با استفاده
از آب و هوا انجام می شود. در شستشو با آب باید سرعت و فشار آب در حدی باشد تا حجم
بستر را 15% افزایش دهد تا ذرات از هم فاصله گرفته و ذرات به دام افتاده از بستر
خارج شوند. در فیلترهای با سایز بالا آب به تنهایی توانایی بر هم زدن بستر فیلتر
را ندارد به همین منظور از هوا برای بر هم زدن بستر استفاده می شود.
فرآیند
بک واش (backwash )
کیفیت
فیلتراسیون فیلترهای شنی با جذب ذرات و مواد آلوده و نگهداشتن آن ها بروی سطح
سیلیس به مرور زمان از دست میدهند. و نیاز به احیا و نظافت خواهند داشت. عملیات بک
واش یا همان پس شویی در فیلتر شنی زمانی انجام میشود که نشانگرهای فشار در ورودی و
خروجی فیلترشنی افت را نشان دهند.
در
واقع هدف از این عمل رفع گرفتگی فیلتر است و به صورت دوره ای انجام می شود. در
انجام آن آب از سمت بستر، برعکس حالت عادی، به سمت فیلتر پمپ می شود. این کار برای
چند دقیقه ادامه پیدا میکند. نرخ جریان آب نیز بین 3 تا 10 متر مکعب بر متر مربع در
هر ساعت است. بر اساس میزان استفاده از فیلتر، به طور معمول هر چند روز یک بار
بکواش برای احیای سیستم لازم است.
انواع
بستر در ساخت فیلتر شنی
به طور
کلی میتوان دو نوع مختلف برای طراحی فیلتر شنی تصفیه آب در قسمت بستر آن در نظر
گرفت.
• بستر
یک لایه: در این نوع بستر فقط از یک نوع شن یا سیلیس برای پر کردن فیلتر شنی
استفاده می شود.
• بستر چند لایه:
در این نوع بستر از چند لایه شن یا سیلیس استفاده میشود. به این ترتیب میتوان از
چگالی های مختلف برای پر کردن بستر استفاده کرد.
نکته
قابل ذکر این است که دربسترهای چند لایه شاهد افت فشار کمتری خواهیم بود. علت آن
نیز نوع قرار گیری شن ها (از کوچک به بزرگ و بر حسب چگالی) است. با این روش از
تمام فضای بستر فیلتر برای حذف ذرات معلق میتوان بهره برد.