پیوند: https://naabzist.com/index.php?cat=12

فیلتر شنی ؛ دستگاه فیلتر شنی

فیلتر شنی دستگاهی است كه با صاف نمودن (فیلتراسیون) فیزیكی آب باعث حذف  ذرات معلق موجود در آن نظیر گل، رنگ، مواد آلی، پالنكتون، باکتری‌ها و ذرات حاصل از خوردگیی  می‌شود. دستگاه فیلتر شنی به‌صورت استوانه‌های تحت‌فشار طراحی  می‌شوند. داخل ستون‌ها به‌وسیله شن سیلیسی و یا آنتراسیت پر می‌گردد كه معمولاً یک‌لایه ذرات درشت روی نازل‌ها جهت جلوگیری از گرفتگی و سپس یک‌لایه ذرات ریز بر روی آنها ریخته می‌شود. در اثر عبور آب از خلل و فرج بین ذرات شن، مواد معلق آب گیرکرده و آب تقریباً عاری از مواد معلق، در خروجی فیلتر شنی به دست می‌آید. البته جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج فیلتر شنی ، باعث افزایش افت فشار می‌گردد كه اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید صافی را شستشو داد.

فیلتر شنی| Sand Filter

فیلتر شنی جهت تصفیه آب های سطحی (رودخانه‌ها یا چاه‌ها) آب استخر، حذف رنگ‌ها، آب برگشتی برج‌های خنک‌کن، فیلتراسیون نهایی فاضلاب‌های صنعتی و انسانی، قیلتراسیون مصارف آشامیدنی و صنعتی (تصفیه‌خانه‌های شهر و صنعتی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. مشکلات ناشی از عدم استفاده از فیلتر شنی به‌عنوان مثال در استخرها، به علت باز بودن سطح استخر، چنانچه آب استخر متناوباً تعویض یا فیلتر نگردد، راكد ماندن و آلوده شدن آب به علت وجود مواد خارجی از قبیل برگ، خاک، گرد و غبار و رشد و تكثیر میکروب‌ها، انواع قارچ‌های میكروبی و تخم انگل‌ها باعث بیماری‌هایی از قبیل یرقان، تب‌های روده‌ا‌ی، اسهال خونی، بیماری‌های پوستی و غیره می‌گردد كه بخصوص در استخرهای عمومی باید این موضوع شدیداً مورد توجه قرار گیرد.

شرکت ناب زیست به عنوان تولیدکننده فیلتر شنی ، فیلتر شنی خود را بر حسب نیاز و بنا بر سفارش، مجهز به دستگاه‌ها و تجهیزات ذیل تولید می کند

پمپ

بلوئر

كمپرسور

شيرآلات

كنترلر

گيج

تابلو قدرت و فرمان

 

فیلتر شنی از دو نوع می‌باشند:

فیلترهای ثقلی GRAVITY FILTERS

فیلترهای تحت فشار PRESSURE FILTERS

با دو انتخاب مسیر آب از پایین به بالا UP FLOW و از بالا به پایین DOWN FLOW و به صورت دستی MANUAL و تمام اتوماتیک FULL AUTOMATIC قابل تهیه می‌باشد.

 

 

 

طراحی و محاسبه فیلتر شنی تحت فشار

برای طراحی فیلتر شنی استخر می بایست به فاکتور سرعت خطی آب توجه نمود. برای آب استخر معمولا سرعت خطی آب را 20 متر در ساعت در نظر می گرند و برای استخرهای مختلف با توجه به نوع استخر (خصوصی یا عمومی بودنش) بین 3-8 ساعت در نظر می گیرند. به بیان دیگر فیلتر شنی باید ظرفیت فیلتر نمودن کل آب استخر را در 6 ساعت ( برای مثال) داشته باشد.

 

برای مثال اگر حجم استخر خصوصی 100 مترمکعب می باشد بایستی از فیلتر شنی تحت فشار استفاده نماییم که بتواند در 5 ساعت کل حجم آب استخر را فیلتر نماید یعنی 20 مترمکعب در ساعت و سپس از روی جداول مهندسی ابعاد فیلتر شنی مورد نظر را انتخاب می نماییم.

شستشوی فیلتر شنی و جدول محاسبه

بعد از مدتی جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج فیلتر شنی ، باعث افزایش افت فشار می‌گردد كه اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید فیلتر شنی موردنظر را احیا کرد. احیا فیلترهای شنی مختلف روش های مختلفی دارد. احیا فیلتر شنی کند از طریق برداشت لایه 10 cm از بالایی آن انجام می شود. اما احیا فیلتر شنی تند (ثقلی و تحت فشار) از طریق شستشوی معکوس (Back Wash) انجام می شود. برای شستشوی معکوس فیلتر شنی ، شیر آب ورودی بسته شده و شیر شستشوی معکوس باز می گردد. جریان معکوس آب (از پایین به بالا ) باعث شناور شدن بستر و جدا شدن گل و لای و ذرات چسبیده به فیلتر شنی می شود. این آلودگی ها به وسیله جریان شستشوی معکوس از فیلتر خارج شده و فیلتر آماده سرویس دهی مجدد می شود. در فیلتر شنی بزرگ معمولا همراه آب از هوا نیز استفاده می شود تا اغتشاش در داخل فیلتر افزایش یافته و ذرات گل ولای بهتر از فیلتر خارج شوند. شدت جریان آب در شستشوی معکوس معمولا 1 الی 2 برابر جریان آب طراحی فیلتر است و جریان هوا (در صورت طراحی) حدود(m3 air/hr) 50 به ازا هر متر مربع از سطح فیلتر می باشد.

 

مکانیزم های فیلتراسیون در فیلتر شنی
حذف ذرات معلق و شناور آب به وسیله فیلتر شنی تحت مکانیزم های مختلفی صورت می گیرد که عبارت اند از:

 

مکانیزم غربالی:

همان طور که از نام آن پیداست، مکانیزم غربالی مانع از حرکت ذرات با قطر بزرگتر از لابلای منافذ با قطر کوچکتر شن ها می شود و به این ترتیب ذرات شناور در لا به لای منافذ شن ها حبس شده و هنگام شستشو توسط آب از فیلتر شنی خارج می گردند.

 

مکانیزم جذب سطحی:

ذرات معلق موجود در آب تحت تاثیر نیروهای واندوالسی، الکترواستاتیکی و جذب سطحی، جذب سطح شن ها شده و داخل خلل و فرج آن ها نفوذ می کنند. این نیروها باعث تثبیت ذرات معلق روی بستر شنی شده و مانع از شناور سازی مجدد آن ها می شوند.

 

انواع فیلتر شنی
فیلتر شنی کند (Slow Sand Filter)

فیلتر شنی ثقلی تند (Rapid Sand Gravity Filter)

فیلتر تند شنی تحت فشار (Rapid Sand Pressure Filter)

فیلتر شنی کند

فیلتر شنی کند نسل اول از فیلتر شنی بودند که اولین بار در سال 1804 در تصفیه خانه های اسکاتلند به کار برده شدند و به سرعت رواج یافتند به طوریکه تا اواخر قرن نوزدهم میلادی تمام تصفیه خانه های اروپا و آمریکا به این سیستم مجهز شدند. در فیلتر شنی کند همچنان که از نام آن پیداست سرعت جریان آب بسیار آهسته است، به طور متوسط این فیلتر شنی ها در روز به ازای هر متر مربع از سطح فیلتر تنها سه متر مکعب آب (3 m3/m2.day) را فیلتر میکنند که برای دبی های بالا احتیاج به مساحت بسیار زیادی (300-800 m2) برای استفاده از این فیلتر ها است. افت فشار و هزینه نگهداری این فیلترها کمتر از دو نوع دیگر است اما امروزه به دلیل سرعت کم و همچنین مساحت زیاد فقط در برخی تصفیه خانه های روستایی مورد استفاده قرار می گیرند و در مراکز صنعتی و تصفیه خانه های شهری جای خود را به فیلتر تند شنی داده اند.

 

فیلتر شنی تند ثقلی
این نوع فیلتر شنی از لحاظ ظاهری شبیه به فیلتر شنی های کند هستند اما در مساحت های به مراتب کمتر (40-100 m2) احداث میشوند. سرعت فیلتراسیون این فیلتر شنی در حدود 100-300 (m3/m2.day) است و برای تصفیه خانه های بزرگ آب توصیه میشوند. هزینه احداث این واحد ها بسیار کمتر از واحد های فیلتر کند شنی است اما با توجه نحوه شستشو، فاصله بین دو شستشو (12-72 hr) و افت فشار بیشتر نسبت به واحد های فیلتر کند شنی هزینه نگهداری و استهلاک در آن ها بیشتر است.

فیلتر شنی تند تحت فشار
با توجه به محدودیت فضا و سرمایه گذاری در تصفیه خانه های کوچک و مراکز صنعتی این نوع از فیلتر شنی توسعه پیدا کردند. سرعت بالای فیلتراسیون (100-300 m3/m2.day) ، اندازه مناسب (استوانه ای به قطر 1 الی 3 متر)، کیفیت بالای آب خروجی، شستشوی آسان و در نهایت هزینه کم احداث و نگه داری، این نوع فیلتر شنی را گزینه مناسبی برای استفاده در صنایع، کارخانه ها، استخرها، باغ ها و دیگر مراکز مشابه کرده است.

فیلتر شنی تند بصورت استوانه ‌های تحت فشار طراحی می‌شوند که داخل استوانه‌ بوسیله شن پر می‌گردد. جریان آب از بالا وارد شده و سپس با عبور از بستر شنی ذرات معلق،گل و لای، مواد آلی، رنگ، جلبک، باکتری و به صورت کلی TSS و کدورت خود را از دست میدهد. آب زلال و تصفیه شده از انتهای بستر توسط نازل ها جمع آوری شده و از سیستم خارج میشود. معمولا برای محافظت از نازل ها و نگه داری بستر شن یک لایه ذرات درشت روی نازل ها قرار میگیرد.

یکی از پارامترهای مهم در طراحی فیلتر شنی ، سرعت خطی آب ورودی به فیلتر شنی است. هر چه آب دارای کدورت پایین تری باشد لذا سرعت خطی پایین تری دارد و در نتیجه می توان از فیلتر شنی کوچکتری برای تصفیه آن بکار برد. برای مثال در استخرهای شنا سرعت خطی آب ورودی به فیلتر شنی را 20 الی 25 متر بر ساعت در نظر می گیرند.

جهت انتخاب فیلتر شنی بر اساس ظرفیت محاسبه شده می توان از جداول محاسبه فیلتر شنی استفاده نمود. در صنعت نیز فیلتر شنی کاربرد بسیاری دارد، زیرا آب بی کیفیت و دارای کدورت بالا می تواند لطمات جبران ناپذیری را به تاسیسات واحد صنعتی بزند.

فیلتر شنی در دو نوع فلزی و FRP عرضه می شوند، فیلتر شنی تحت فشار از جنس FRP برای سایزهای کوچک و فیلتر شنی با ظرفیت های پایین بهتر است، علت آن هم این است که فیلتر شنی نیازی به ارتفاع بستر ندارد و بیشتر برای ما در بحث فیلتراسیون سطح اهمیت دارد و به علت اینکه این نوع از مخازن با ابعاد مشخصی ساخته می شوند لذا برای فیلتر شنی های با ظرفیت بالا بکار نمی آیند.

ارتفاع مفید بستر سنگ سیلیس 105سانتی متر در مراجع ذکر شده است، که در فیلتر شنی های با ظرفیت پایین 70 سانتی متر و برای دبی های بالا تا 150 سانتی متر نیز استفاده می شود. در فیلتر شنی های تک لایه یا SINGLE LAYER استفاده از سه یا چهار سایز سنگ سیلیس مختلف توصیه می شود، دانه بندی سنگ های سیلیس به شرح ذیل است:

سایز درشت 8-10 که تقریبا 10 درصد وزنی کل سیلیس فیلتر شنی است.

سایز درشت5-8 که تقریبا 10 درصد وزنی کل سیلیس فیلتر شنی است.

سایز متوسط 3-5 که تقریبا 10 درصد وزنی کل سیلیس فیلتر شنی است.

سایز ریز 0.5 -1.5 که تقریبا 70 درصد وزنی کل سیلیس فیلتر شنی است.

نحوه ی شاژ سیلیس ها داخل مخزن فیلتر شنی نیز به گونه ایی است که در ابتدا سایز درشت را می ریزیم و سپس سایز متوسط و در آخر نیز سایز ریز را به داخل مخزن فیلتر شنی وارد می کنیم، زیرا عملا لایه های متوسط و درشت تنها وظیفه ی زهکشی آب از فیلتر شنی را بر عهده دارند و وظیفه ی اصلی فیلتراسیون را لایه ی ریز انجام می دهند.

جهت ساخت فیلتر شنی تحت فشار از نوع فلزی در ابتدا با توجه به قطر فیلتر ورق آهنی برش داده می شود و سپس توسط دستگاه نورد، مخزن گرد می شود. سپس برای بالا و پایین مخزن عدسی بریده می شود و سپس توسط دستگاه لبه زن عدسی های آن را درست می کنند و در گام بعد عملیات جوشکاری آغاز می شود. یک دریچه ی بازدید در بالا و یک دریچه ی دسترسی در پایین ایجاد می کنیم.

در گام بعد لوله های ورود و خروج را متصل می کنیم و شن های سیلیس را از بالا داخل مخزن می ریزیم و سپس آب ورودی را به فیلتر شنی باز می کنیم و توسط دفترچه ی راهنمای فیلتر شنی، دستگاه را استارت می کنیم.

فیلتر شنی برج خنک کن
فیلتر شنی که برای برج های خنک کن مورد استفاده قرار می گیرند بایستی دو ویژگی داشته باشند، یکی این است که از سیلیس درجه یک درون فیلتر استفاده نمود و آب با کیفیت بالایی استحصال شود و مورد دیگر این است ک سرعت خطی آب عبوری از فیلتر را 25 متر بر ساعت در نظر گرفته شود.

فیلتر شنی مورد استفاده برای فیلتراسیون آب برج خنک کن می تواند از جنس فولادی و کربن استیل و یا کامپوزیتی باشد و با توجه به ظرفیت فیلتر شنی جنس آن نیز تعیین می شود.

فیلتر شنی واحد مسکونی
به طور عمده در مناطق شمالی کشور که آب حاوی آهن و منگنز می باشد بایستی پس از اکسیداسیون یون آهن رسوبات تولیدی را توسط فیلتر شنی از آب مصرفی جدا نمود. در این حالت سرعت خطی آب عبوری را 10 الی 15 متر بر ساعت در نظر می گیرند. در حالتی دیگر، بسیاری از واحدهای مسکونی مخصوصا مسکن مهرهایی که در کنار رودخانه و یا آبهای سطحی احداث شده اند، آب کیفیت لازم را برای مصرف شرب ندارد و بایستی کدورت آب کاهش پیدا کند که این کار توسط فیلتر شنی تحت فشار انجام می گردد. در بسیاری از ساختمان ها بر سر راه لوله اصلی ورودی ساختمان فیلتر شنی را نصب می کنند.

فیلتر شنی به عنوان تصفیه ثالثیه فاضلاب

یکی از عمده ترین مصارف فیلتر شنی استفاده از آن برای فیلتراسیون پساب تصفیه شده تصفیه خانه ها می باشد. پساب خروجی از تصفیه خانه ها معمولا دارای کدورت بالایی هستند که از تجهیز فیلتر شنی فلزی برای کاهش کدورت استفاده می کنند. سرعت خطی آب ورودی به فیلتر شنی را در این حالت بین 7 تا 10 متر بر ساعت در نظر می گیرند و طراحی فیلتر شنی بر این اساس انجام می گردد. در بسیاری موارد از فیلتر کربنی پس از فیلتر شنی به عنوان تجهیز تکمیلی استفاده می کنند. شن سیلیس مورد استفاده در این فیلتر شنی ها در چهار سایز انتخاب می گردد که در برخی موارد از زغال آنتراسیت نیز بهره می گیرند.