فیلتر شنی

آب، این مایع حیات، زمانی ارزش واقعی خود را نشان میدهد که پاک، شفاف و عاری از هرگونه آلودگی باشد. اما چگونه میتوان به این کیفیت مطلوب دست یافت؟ فیلتر شنی یکی از کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین روشهای تصفیه آب است که با استفاده از ذرات شن و سیلیس، ناخالصیها، ذرات معلق و حتی بخشی از باکتریها را از آب جدا میکند.

فیلتر شنی به دلیل سادگی طراحی و نگهداری، مقاومت و طول عمر بالا، قابلیت فیلتراسیون مؤثر ذرات ریز و درشت و انعطاف پذیری در کاربردهای مختلف امروزه یکی از پرکاربردترین تجهیزات در تصفیه آب و فاضلاب می باشد.

فیلتر شنی چیست؟

دستگاهی است شامل یک مخزن فلزی، بتنی یا فایبرگلاس حاوی سیلیس در لایه بندی‌های مختلف یا شن که با عبور آب و بعضا پساب از لابلای آنها؛ گل و لای، کلیه ذرات معلق موجود در آب، رنگ، باکتریها، پلانکتونها و همه ذرات معلق بزرگتر از 50 میکرون حذف میشود. بر اساس مکانیزم عملکرد فیلترهای شنی به 3 روش تند یا سریع بواسطه نیروی پمپ نصب شده قبل از مخزن، کند یا آهسته بصورت ثقلی و تحت فشار یا رو به بالا همچون روش اول با نیروی پمپ البته بصورت از پایین به بالا آب را تصفیه میکنند.

فیلتر شنی یک سیستم تصفیه فیزیکی است که با بهره‌گیری از بستری از ذرات دانه ای (عمدتاً سیلیس، آنتراسیت یا گارنت) و با مکانیسم‌های مختلف جداسازی شامل الکتروشیمی سطحی، غربالگری مکانیکی و جذب فیزیکی، ذرات معلق و کلوئیدی را از سیال (عموماً آب) جدا می‌کند. بعضا درون صافی های شنی سریع و تحت فشار استفاده از مواد شیمیایی فلوکولانت ضرورت دارد تا بتوانند با راندمان بالا کار کنند. در حالی که فیلتر شنی کند میتواند آب بسیار با کیفیتی با حذف عوامل بیماری زا و میکروبی تا 99%، طعم و بوی نامطبوع ارائه دهد.

به طور گسترده، دو نوع فیلتر شنی برای جداسازی جامدات از مایعات وجود دارد:

• فیلترهای سطحی که در آن ذرات بر روی یک سطح قابل نفوذ درگیر می‌‌شوند.
• فیلترهای عمیق که در آن ذرات درون یک بستر متخلخل از مواد قرار می‌گیرند.

کاربردهای فیلتر شنی

• استفاده از صافی شنی در تصفیه آب شرب و خانگی جهت فیلتراسیون اولیه آب چاه، رودخانه و چشمه بمنظور حذف ذرات معلق از آب آشامیدنی
• کاربرد فیلتر شنی در استخرها و مراکز تفریحی آبی بمنظور تصفیه آب استخرهای شنا و فیلتراسیون آب جکوزی و پارکهای آبی
• استفاده از صافی های شنی در صنایع کشاورزی و آبیاری جهت تصفیه آب آبیاری قطره‌ای و تحت فشار و جلوگیری از گرفتگی نازلها در سیستم‌های آبیاری
• بکارگیری فیلتر شنی در صنایع غذایی و نوشیدنی بمنظور فیلتراسیون آب مورد استفاده در تولید نوشیدنی‌ها و تصفیه آب فرآیندی در کارخانجات لبنی و کنسروی
• استفاده از فیلتر شنی در صنایع پتروشیمی و نفت در راستای تصفیه آب تزریقی در فرآیندهای حفاری و فیلتراسیون آب مورد استفاده در کولینگ تاورها
• کاربرد فیلترهای شنی در صنایع دارویی و بهداشتی جهت پیش تصفیه آب مورد استفاده در تولید دارو و فیلتراسیون آب دیونیزه و آب مقطر
• استفاده از صافی شنی در تصفیه فاضلاب و پساب بمنظور حذف ذرات جامد از فاضلاب صنعتی و شهری و همچنین پیش تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس (RO)
• بکار بردن فیلتر شنی در صنایع معدنی و فلزی جهت تصفیه آب مورد استفاده در فرآیندهای شستشوی مواد معدنی و فیلتراسیون آب برگشتی در کارخانجات فولاد
• استقاده از فیلتر شنی در نیروگاه‌ها و تأسیسات حرارتی بمنظور تصفیه آب تغذیه دیگ‌های بخار (بویلر) و فیلتراسیون آب برج خنک کننده و سیستم‌های برودتی
• کاربرد فیلتر شنی در مصارف عمومی و شهری جهت تصفیه آب پارک‌ها و فواره‌های شهری یا استفاده در سیستم‌های آبخوری عمومی
• صنایع دریایی: پیش تصفیه آب شیرین‌کن‌های کشتی‌ها
• صنعت خودروسازی: فیلتراسیون آب مورد استفاده در خطوط رنگ و شستشوی قطعات
• مراکز پرورش ماهی و آبزی‌پروری: تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی و میگو
• سیستم‌های اطفاء حریق: فیلتراسیون آب مورد استفاده در اسپرینکلرها
• صنایع کاغذ و خمیرسازی: تصفیه آب فرآیندی در تولید کاغذ
• کارواش‌ها و شستشوی صنعتی: جلوگیری از رسوب در سیستم‌های شستشوی فشارقوی

مزایای فیلتر شنی

• راندمان بالای جداسازی ذرات معلق (حذف ذرات تا 10 تا 15 میکرون با بازدهی بیشتر از 90%)
• سادگی طراحی و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده
• مقاومت ساختاری بالا در برابر فشارهای عملیاتی (تا 10 بار در مدل‌های تحت فشار)
• انعطاف‌پذیری هیدرولیکی (قابلیت کار در دبی‌های متغیر با حفظ کارایی)
• سازگاری فیلترهای شنی با مواد شیمیایی مختلف (مقاوم در برابر درجه اسیدیته 2 تا 11)
• طول عمر عملیاتی طولانی (عمر مفید 15-20 سال با نگهداری مناسب)
• هزینه سرمایه‌گذاری اولیه پایین فیلتر شنی نسبت به سایر روش‌های فیلتراسیون
• کاهش انرژی عملیاتی (افت فشار معمول 0.2-0.5 bar در حالت استاندارد)
• قابلیت بازیافت کامل مواد فیلتر (سیلیس و آنتراسیت)
• عدم تولید پساب ثانویه در شرایط بهینه عملیاتی صافی های شنی
• پایداری عملکرد در بازه دمایی وسیع (0 تا 80 درجه سانتیگراد)
• قابلیت ارتقاء به سیستم‌های هوشمند با ادغام سنسورهای پیشرفته
• مقاومت در برابر شوک‌های هیدرولیکی و کیفیت آب ورودی
• عدم نیاز به اپراتور متخصص برای بهره‌برداری روزمره
• قابلیت ترکیب با سایر فرآیندهای تصفیه (پیش تصفیه یا پس تصفیه)

مکانیزم عملکرد فیلترشنی

این دستگاه با فراهم آوردن سطح بسیار زیادی از سیلیس با دانه بندی مختلف امکان آشغالگیری از آب را برای شما فراهم می کند. از آنجا که آب در طول مسیر پر پیچ و خم از درون ماسه‌های متخلخل جریان می‌یابد، ذرات نزدیک به دانه‌های شن درگیر می‌‌شوند. این ذرات میتوانند توسط یکی از روشهای زیر احاطه شوند:

• برخورد مستقیم
• نیروی واندر والس (نیروی واندروالسی به هر نیروی گفته می‌شود که به‌دلیل اختلاف در بار الکتریکی دو اتم یا مولکول نزدیک به یکدیگر به‌وجود بیاید.)
• جاذبه بار سطحی
• انتشار

در بعضی از کاربردهای فیلتر شنی، لازم است که قبل از تصفیه آب، جریان به سمت یک بستر ماسه‌ای هدایت شود تا اطمینان حاصل گردد که ذرات جامد حذف خواهند شد. این امر میتواند با یکی از چندین روش زیر حاصل شود:

1. با تغییر pH میزان بار سطحی روی ذرات و ماسه‌ها را تنظیم کنید.
2. انعقاد: اضافه کردن کاتیونهای بسیار پر بار (معمولاً آلومینیوم 3+ یا کلسیم 2+)
3. لخته سازی: اضافه کردن مقادیر کمی زنجیرهای پلیمری که پل ارتباطی بین ذرات جامد و شن و ماسه ایجاد نموده و اندازه آنها را بزرگتر می‌نماید تا درون لایه‌های شن و ماسه گیر کنند.

دو فرآیند مؤثر بر عملکرد یک فیلتر شنی، اشباع شدن و احیا هستند.

• اشباع: در شروع بکار، بازده فیلتر به طور همزمان با تعداد ذرات احاطه شده در محیط آن افزایش می‌یابد. این پروسه شروع اشباع نامیده می‌شود. در هنگام رسیدن سیستم به مرحله اشباع ممکن است آب کیفیت لازم را نداشته باشد. در این حین لازم است آب مجدد به سیکل فیلتراسیون فرستاده شود.
• احیاء: روشهای احیا، امکان مجدد استفاده از دستگاه را فراهم می‌آورد. در این مرحله مواد جامد انباشته شده از بستر جدا می‌‌شوند. در هنگام شستشو، آب (و هوا) به عقب پمپ می‌شود (بکواش). آب شستشوی برگشتی تا حدی ممکن است در جلوی فرآیند صافی مجدداً مورد استفاده قرار گیرد و فاضلاب تولید شده باید دور ریخته شود. زمان بکواش توسط مقدار کدورت در پشت فیلتر تعیین می‌شود. این مقدار نباید از یک آستانه تعیین شده تجاوز کند.

سیلیس و شن‌های ریزتر سطح بیشتری را فراهم میکنند و بنابراین نیاز بیشتری به شدت آب ورودی دارند. بنابر این به انرژی پمپاژ بیشتر برای انتقال مایعات در بستر شنی نیاز دارد. یکی از استانداردها این است که اکثر فیلتر شنی‌ها با فشار بالا، از دانه‌ها در محدوده 0.6 تا 1.2 میلیمتر استفاده میکنند. اگر چه برای کاربردهای تخصصی اندازه‌های دیگری نیز ممکن است مشخص شود.

ذرات بزرگتر از 100 میکرومتر تمایل دارند که منافذ بستر را مسدود کرده و آن را به یک فیلتر سطحی تبدیل کنند که به سرعت کور شده و جریان آن قطع می‌گردد. برای غلبه بر این مشکل از دانه‌های بزرگتر شن و ماسه استفاده می‌شود. اما در صورت وجود مقادیر قابل توجهی مواد جامد بزرگ در بستر، باید با فرآیندی مانند آپ استریم یا فشار رو به بالا این کور شدگی را برطرف نمود.

در فیلترهای شنی از ماسه الک شده، خرده کوارتز و شن برای تصفیه آب استفاده میشود. معمولا در این نوع دستگاه‌ها برای افزایش بازدهی سیستم از مواد منعقد کننده استفاده میشود. زیرا در صورت عدم بکارگیری یک ماده منعقد کننده این سیستم تنها برای جدا کردن مواد جامد درشت از آب در گردش موثر است.

برای بهبود قابلیت تصفیه عملکرد فیلترشنی در جذب ناخالصی‌ها، به ازای هر یک دهم متر مکعب، مقدار 125 میلی‌گرم ماده شیمیایی “آلوم” به آن اضافه می‌شود. آلوم در واقع همان سولفات آلومینیوم است که در بازار به نام زاج سفید نیز فروخته می‌شود. با افزودن آلوم به شن، ناخالصیهای بسیار ریزتری در داخل فیلتر به دام می‌افتد و منجر به بهبود عملکرد بهتر سیستم فیلتراسیون و در نتیجه تولید آب صاق تر و شفاف تر میشود.

عوامل موثر در افزایش راندمان عملکرد فیلترهای شنی عبارتند از:

1. سایز، درجه و خلوص سیلیس
2. نوع شستشو (توسط آب یا توسط ترکیب آب و هوا)
3. دمای آب
4. دبی و سرعت جریان آب عبوری از بستر
5. میزان تخلخل بستر
6. عوامل هیدرولیکی
7. شرایط بهره برداری
8. میزان مقادیر مواد آلی موجود در آب
9. انجام نوعی پیش تصفیه توسط دستگاه‌های اولیه تصفیه همانند سپتیک تانک و…

فیلتر شنی تحت فشار

رایج ترین نوع صافی شنی در جهان است که علت این انتخاب سرعت بالا در فیلتراسیون آب می‌باشد. دستگاه فیلتر شنی تحت فشار برای حذف مواد جامد معلق تا 100 میکرون میتواند استفاده شود.

در فیلتر شنی تحت فشار آب از بالای فیلتر وارد مخزن می‌شود. سپس به وسیله نازلهای آب پخش کن در کل سطح فیلتر به صورت یکنواخت پخش میشود. این کار باعث موجب خواهد شد تا کل سطح فیلتر درگیر عمل تصفیه گردد. به علاوه از تجمع مواد معلق جلوگیری شود. پس از گذر آب از لایه‌های سیلیس وارد قسمت پایینی فیلتر شنی میشود.

در این قسمت یک صفحه نازل تعبیه شده است که کل سطح صفحه نازل به وسیله نازلهایی با ضخامت 0.5 پوشش داده شده است. این صفحه نازل باعث میشود آب به صورت یکنواخت از کف مخزن جمع آوری شود. در زمان بک واش هم آب را به صورت یکنواخت به سمت بالای دستگاه هدایت کند. در فیلترهای شنی فایبرگلاس، نازل آب جمع کن به شکل خورشیدی است.

اصولا” جنس آب پخش کن و آب جمع کنهای درون فیلتر شنی تحت فشار را از مواد پلی پروپیلن فشرده انتخاب میکنند. همچنین ماکزیمم ارتفاع مفید سیلیس در این سَند فیلترها 100cm در نظر گرفته میشود. در این سیستمها اغلب 1/3 مخزن را خالی نگه می دارند. این باعث میشود تا سطح آزاد کافی جهت شناور بودن املاح معلق وجود داشته باشد. در صورتی که حجم بالای مخزن خالی باشد کمک زیادی به زمان بین 2 احیای دستگاه خواهد نمود.

فیلتر شنی تند

فیلتر شنی تند یک واحد کاملا فیزیکی برای تصفیه آب آشامیدنی است. این فیلترها ذرات معلق نسبتا بزرگ را حذف میکنند و از بازدهی بالایی برخوردارند. این فیلترها برای تولید آب شرب قابل اطمینان همواره به پیش تصفیه (معمولا انعقاد – لخته سازی) و تصفیه تکمیلی (معمولا گندزدایی با کلر) نیازمند میباشد. ساخت و راهبری این دستگاه‌ها نیز دارای هزینه می‌باشد. در عین حال برای استفاده از آنها نیاز به پمپهای قدرتمند، بک واش و شستشوی منظم و کنترل دقیق جریان خروجی پمپ خواهید داشت.

طراحی فیلتر شنی تند بر مبنای دو اصل فیزیکی اساسی می‌باشد.

1. ذرات معلق تقریبا بزرگ با عبور از میانه فیلتر بین دانه‌های ماسه و شن گیر میکنند (تنش مکانیکی).
2. مواد و ذراتی با اندازه‌های کوچکتر تحت تاثیر نیروی واندروالس بر روی سطوح دانه‌های شن میچسبند (جذب فیزیکی). در صورت نیاز به چسبندگی بیشتر میتوان از مواد شیمیایی کمکی (کواگولانت یا فلوکولانت) استفاده کرد.

در طول این فرآیندها به مرور زمان ذرات بیشتری در محیط داخلی فیلترشنی جمع میشود. این مورد باعث گرفتگی میشود راندمان دستگاه افت میکند. رسیدن دوباره به عملکرد استاندارد سیستم فیلتراسیون توسط شستشو و پاکسازی بستر فیلتر به وجود خواهد آمد. این فرآیند “بک واش” یا همان شستشوی معکوس نام دارد. در طی این مرحله جریان آب تصفیه شده به صورت برعکس و در جهت مخالف در دستگاه جریان پیدا میکند. شن مجددا معلق میشود و مواد جامد در سطح آب جدا و تفکیک میشوند.

در بیشتر مواقع برای ایجاد سهولت در فرآیند شستشو، هوای اضافی نیز به سیستم تزریق می‌شود. بلافاصله پس از این که بخش زیادی از ذرات از سیستم خارج شود آب بک‌واش تمیز خواهد شد. در نتیجه عملکرد و بازدهی فیلتر شنی به حالت اول باز خواهد گشت. بدیهی است که میزان قابل توجهی از لجن در طول این فرآیند تولید می‌شود که قبل از تخلیه به محیط نیاز به تصفیه دارد.

عمق بستر شن و ماسه توصیه می‌شود بدون توجه به نوع کاربرد در حدود 0.6 الی 1.8 متر (2-6 فوت) باشد. این مورد به حداکثر توان مورد نیاز دستگاه مرتبط می‌باشد. آیین نامه در مورد طراحی فیلترهای شنی سریع نشان میدهد که آنها باید با حداکثر سرعت 9 متر مکعب در مترمربع در ساعت (220 آمپر در گالن / فوت 2 در ساعت) کار کنند. با استفاده از توان مورد نیاز و حداکثر سرعت جریان، ظرفیت فیلتر شنی محاسبه می‌گردد.

نکته اصلی طراحی فیلتر شنی سریع این است که اطمینان حاصل کنید سیال به درستی در بستر توزیع شده و مسیرهای خروجی برای مایع وجود نداشته باشد که ماسه‌ها در آن شسته شوند و عملکرد فیلتر مختل شود.

فیلتر شنی تند معمولاً با فشار کاری 2 تا 5 بار (28 تا 70PSI) عمل می‌کنند. افت فشار در بستر شن و ماسه تمیز معمولاً بسیار کم است. با تشکیل مواد جامد روی بستر، این افت فشار اتفاق خواهد افتاد. این نوع فیلتر ذرات را به اندازه‌های بسیار کوچک ضبط و احاطه می‌کند و دارای اندازه قطع واقعی نیست که ذرات همیشه از آن عبور میکنند. منحنی برای راندمان کار و اندازه ذرات فیلتر، یک منحنی U شکل می‌باشد که رابطه بین اندازه ذرات و قدرت جذب ذرات توسط دستگاه را نشان میدهد.

فیلتر شنی کند

هر دو نوع فیلترهای شنی سریع و تحت فشار نیاز به پمپ و استفاده از مواد شیمیایی دارند (اصل لخته سازی). فلوکولانت (flocculent) استفاده شده از طریق یک اصل شیمیایی، مواد معلق و ذرات معلق را به دام می‌اندازد تا پوسته‌های بزرگی را تشکیل دهد که رسوبگذاری می‌‌شوند. رسوب گذاری به معنای این است که ذرات معلق حرکت را متوقف کرده و مستقر می‌‌شوند.

بر خلاف سایر روشهای تصفیه فیزیکی، فیلتر شنی کند از فرآیندهای بیولوژیکی برای تمیز کردن آب استفاده میکنند و سیستمهایی بدون فشار هستند. آنها میتوانند آب را تصفیه کنند و وجود میکروارگانیسم‌ها (باکتریها، ویروس‌ها، میکروب‌ها و غیره) را بدون نیاز به مواد شیمیایی و در صورت لزوم با استفاده از لایه‌ای از کربن فعال کاهش دهند. این مدل از فیلترها برای کار به برق نیاز ندارند.

یکی از سایر انواع مخازن تحت فشار که همانند این محصول در دو حالت فلزی و فایبرگلاس تولید شده و برای تصفیه آبهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد سختی گیر نام دارد.

شرکت مهندسی ناب زیست بنا به نیاز خریداران و کارفرمایان محترم آماده تولید انواع صافی شنی، فیلتر کربنی، فیلتر کربن اکتیو و… در سایزها و ابعاد مختلف استاندارد و یا سفارشی کارفرمایان، با استفاده از مرغوب ترین متریال موجود در کشور می‌باشد.

سرعت تصفیه در فیلتر شنی کند تغییر می‌کند. اما بزرگترین تفاوت بین صافیهای شنی آهسته و سریع، این است که لایه بالایی بستر شنی از نظر بیولوژیکی فعال است، زیرا در اینجا مباحث میکروبی مد نظر قرار دارد. عمق یا ارتفاع سیلیس ریزی توصیه شده و معمول در فیلتر شنی کند یا مدل آهسته 0.9 تا 1.5 متر است. لایه میکروبی در طی 10-20 روز از شروع عملیات تشکیل می‌شود. در طی فرآیند فیلتراسیون، آب خام میتواند از طریق محیط متخلخل شن و ماسه نفوذ کند و مواد آلی، باکتریها، ویروس‌ها و کیست‌ها را متوقف و به دام بیندازد.

روش احیاء در این نوع، خراش دادن نامیده می‌شود و برای از بین بردن ذرات خشک شده روی فیلتر بصورت مکانیکی استفاده می‌شود. با این حال بسته به سیستم نوعی، این روند میتواند در زیر آب انجام شود. یکی دیگر از عوامل محدود کننده آب فیلتر شده کدورت است. این مورد برای صافیهای کند، به 10NTU (واحدهای کدورت نفلومتریک) محدود شده است.

مدل فیلتراسیون کند گزینه مناسبی برای تصفیه با بودجه مالی محدود است. زیرا این روش تصفیه از هیچ ماده شیمیایی استفاده نمی‌کند و به تجهیزات مکانیکی کمی احتیاج دارد. با این حال، به دلیل رشد مداوم جمعیت در جوامع، فیلترهای شنی کند در حال جایگزینی با مدل نوع سریع هستند که بیشتر به دلیل طول دوره سرویس آن است.

استفاده از فیلتر شنی یکی از بهترین روشهای تصفیه برای کاهش غلظت جامدات معلق در آب میباشند. این فیلترها دارای بستری شامل یک یا چند نوع لایه شن میباشند. که هر لایه شامل ذراتی از جنس سنگ، گرانیت و یا دانه‌های آنتراسیت هستند. دانه بندی و اندازه این ذرات نیز متفاوت است.

در حین همین حرکت آب از بین شن و سیلیس موجود در مخزن، مواد جامد معلق و ناخالصی‌ها در بین دانه‌ها باقی می ماند. در نهایت آبی بدون ناخالصی و مواد اضافی از نازل‌های تعبیه شده در پایین ترین قسمت دستگاه خارج می‌شود.

این سیستمها از نظر نوع قرارگیری مخزن به 2 دسته تقسیم بندی میشوند و نکته بسیار مهم اینکه فیلتر شنی فایبرگلاس به هیچ عنوان بصورت افقی قابل استفاده نیست. چرا که در این صورت قیمت آن بسیار بالا خواهد رفت. صافی‌های شنی عمودی تا 65 مترمکعب در شبانه روز را پاسخگو خواهند بود و بعد از آن می‌بایست به سراغ مدل افقی رفت.

فیلتر شنی افقی

از مدل فیلتر شنی خوابیده معمولا برای کارهای صنعتی بزرگ مانند تصفیه خانه‌های آب شهری و کارخانجات صنعتی تولید نوشیدنی‌ها استفاده میشود. به طور معمول برای تصفیه آب با حجم بالاتر از مقدار دبی بیشتر از 63 متر مکعب در هر ساعت از این نوع فیلتر استفاده میشود. استفاده از مدل افقی از نظر کارایی برای حجمهای بالا و همچنین از نظر اقتصادی بصرفه تر از مدل عمودی میباشد.

در فیلتر شنی افقی به دلیل اینکه ظرفیت و حجم سیستم بالا میباشد و در نتیجه حجم سیلیس بکار برده شده در این نوع نیز زیاد میباشد به تبع آن ضخامت بدنه فیلتر برای تحمل فشار، بیشتر در نظر گرفته شود. به خاطر مسائل بیان شده وزن این سیستم نسبت به مدلهای عمودی بیشتر است. در نتیجه فونداسیونی که دستگاه روی آن قرار میگیرد باید از نظر مقاومت و تحمل وزن توسط متخصصان این رشته طراحی و اجرا گردد.

در هنگام بکواش سیستم، آب در جهت مخالف حرکت آب، یعنی از پایین به بالا وارد فیلتر میشود و باعث فاصله گرفتن ذرات بستر شنی از هم میشود. این باعث آزاد شدن ذرات آلاینده گرفتار شده در میان شن و سیلیس میشود.

به طورکلی در بکواش فیلتر شنی از دو روش بکواش فقط با آب و بکواش آب همراه با هوا استفاده میشود. در فیلترهای افقی به دلیل اینکه در حجمهای بالا مورد استفاده قرار میگیرد، آب به تنهایی نمیتواند عملیات بکواش را به خوبی انجام دهد. به همین خاطر از آب و هوا برای بکواش این سیستم استفاده میشود.

فیلتر شنی عمودی

فیلتر شنی عمودی همانطور که از نام آن پیداست، به حالت ایستاده به روی زمین قرار می‌گیرد و پایه‌ها بروی عدسی جوش می‌‌شوند. مدل ایستاده بالاترین تیراژ تولید را نسبت به نمونه‌های مشابه خود دارد و در بسیاری از کاربریها مورد استفاده قرار میگیرد. اساسا مدل افقی برای ظرفیتهای بسیار بالا تولید می‌گردد اما فیلتر شنی ایستاده برای ظرفیتهای سبک و نیمه سنگین (حداکثر تا 85 متر مکعب در ساعت نهایتا) تولید و عرضه می‌گردد.

هر تولید کننده ابعاد خاصی برای تولید خود در نظر می‌گیرد تا مخزن خود را با حداقل پرت ممکن تولید نماید. صافی‌های شنی عموما به شکل استوانه می‌باشند که در طراحی آنها حداکثر ارتفاع به یک و نیم متر محدود شده است. دلیل این امر عدم کارایی و بازده بیشتر در ارتفاعهای بالاتر است.

برای مثال یک فیلتر با ظرفیت گذر 5 متر مکعب در ساعت، دارای قطر 0.75 و ارتفاع 1.5 متر می‌باشد. فیلتر شنی عمودی 18 متر مکعب در ساعت دارای قطر 1.5 و ارتفاع 1.5 متر می‌باشد. با افزایش ظرفیت به جای افزایش ارتفاع جهت بزرگ تر شدن مخزن، قطر افزایش می‌یابد. به طوری که فیلتر تحت فشار ایستاده با ظرفیت آبدهی 33 متر مکعب در ساعت دارای قطر 2 متر و ارتفاع 1.5 متر خواهد بود. این مدل با دو نوع شیر کنترلی ساده و اتوماتیک با سایز لوله کشی متناسب سرعت جریان تولید می‌گردد.

اجزای فیلتر شنی

فیلترهای شنی بسته به نوع طراحی (عمودی، افقی، سریع، کند، تحت فشار یا ثقلی) ممکن است اجزای متفاوتی داشته باشند، اما در حالت استاندارد، مهم‌ترین بخش‌های یک فیلتر شنی عبارتند از:

1. بدنه که جنس آن فولادی (گالوانیزه یا اپوکسی)، فایبرگلاس، استیل ضد زنگ 304 یا 316 یا بتنی (در مدل‌های بزرگ) بوده و وظیفه نگهداری سیالات و محیط فیلتراسیون را بر عهده دارد.
2. لایه‌های سیلیس و شن در دانه بندی معمول 0.4 تا 1.2 میلی متر (بسته به کاربرد)، آنتراسیت برای جذب ذرات ریزتر، گارنت برای فیلتراسیون عمیق‌تر و کربن فعال در برخی مدل‌ها برای جذب کلر و مواد آلی
3. پایه و زهکش شامل نازل‌های پلاستیکی جهت توزیع یکنواخت آب و جلوگیری از خروج شن، لوله‌های مشبک بمنظور جمع آوری آب تصفیه شده و صفحه مشبک در مدل‌های قدیمی
4. شیرهای کنترل شامل شیر چند منظوره برای شستشو، فیلتراسیون، آبکشی و سیرکوله، شیر تخلیه جهت خروج پساب شستشو و شیر هواگیر بمنظور جلوگیری از هواگرفتگی فیلتر شنی
5. سیستم شستشوی معکوس شامل پمپ آب معکوس در راستای تامین فشار آب برای شستشو و لوله‌های برگشت بمنظور انتقال آب کثیف فیلترشنی به فاضلاب
6. تجهیزات جانبی فیلتر شنی شامل مانومتر جهت نمایش فشار داخل فیلتر، سوئیچ فشار بمنظور کنترل اتوماتیک پمپ، آشغال‌گیر برای پیش فیلتر برای ذرات درشت
7. در صافی های شنی پیشرفته؛ سیستم کنترل هوشمند شامل PLC یا تایمر جهت تنظیم زمان شستشوی خودکار و سنسور کدورت برای مانیتورینگ کیفیت خروجی

در فیلترهای شنی کند اجزای ساده‌تری وجود دارد شامل بدنه، شن، لایه بیولوژیکی و در فیلترهای تحت فشار تجهیزات کنترل فشار و شیرآلات پیچیده‌تر است.

نوع لایه بندی فیلتر شنی

فیلتراسیون شن و ماسه اغلب در تصفیه آبهای زیرزمینی برای از بین بردن آهن محلول استفاده می‌شود. آهن و منگنز موجود در آبهای زیرزمینی توسط هوادهی اکسیده می‌‌شوند و لخته‌های تشکیل شده متعاقباً در فیلتر شنی به دام می‌افتند. پس از مدت زمان مشخصی، فیلتر با ذرات اشباع می‌شود و باید تمیز شود تا از انسداد کامل آن جلوگیری شود. سند فیلترها با شستشوی هوا / یا آب تمیز می‌‌شوند.

در صورتی که در بستر از مواد با چگالی متفاوت استفاده شود ذرات لایه بندی شده و چند لایه مختلف تشکیل میدهند که باعث افزایش کارایی سیستم فیلتراسیون میشود. در زیر به بیان لایه بندی مرسوم در ساخت فیلتر شنی پرداخته میشود.

1. بستر یک لایه: اگر بستر فیلتر فقط از سیلیس و شن ساخته شود و ماده دیگری برای جدا کردن مواد آلاینده از از آب استفاده نشده باشد.
2. بستر دو لایه: در صورتی در بستر علاوه بر سیلیس ماده دیگری مانند گارنت یا آنتراسیت استفاده شود به بستر شنی، بستر دو لایه گفته میشود. آنتراسیت یک نوع ذغال طبیعی میباشد که از معادن به صورت یک کانی برداشت و بعد از آسیاب و شسته شدن مورد استفاده قرار میگیرد. آنتراسیت موادی همچون آهن، منگنز، چربی، روغن، کدورت و مواد آلی را از آب میگیرد و یا باعث کاهش غلظت این مواد در آب میشود. گارنت یک نوع سنگ میباشد که خاصیتی شبیه به سیلیس دارد. همچنین به علت دارا بودن سختی و پایداری بالا، در برابر فرسایش مقاوم میباشد.
3. بستر سه لایه و یا بیشتر: هر چقدر نوع ذرات تشکیل دهنده بستر بیشتر باشد کیفیت آب فیلتر شنی افزایش میابد. در بستر سه لایه که از سیلیس، آنتراسیت، گارنت و یا کربن اکتیو استفاده میشود، کیفیت آب به مراتب نسبت به فیلترهای یک یا دو لایه بیشتر میشود.

نصب و راه اندازی فیلتر شنی

مراحل نصب سند فیلترها به صورت کلی به صورت زیر است:

1. انتخاب مکان مناسب و آماده سازی فوندانسیون مستحکم برای استقرار دستگاه
2. قرار دادن درست و اطمینان از تراز بودن دستگاه در محل مشخص شده.
3. ریختن مواد بستر (شن یا سیلیس) در داخل مخزن و بستن دریچه دستگاه.
4. نصب لوله های ورودی و خروجی آب در قسمت اتصالات مشخص شده.

اولین نکته بهنگام راه اندازی و نصب فیلتر شنی دانستن این نکته است که در هیچ یک از مراحل ریختن سیلیس و یا مقاطع زمانی تعویض سیلیس نباید پمپ فیلتراسیون روشن باشد.

دقت کنید در هنگام ریختن سیلیس دانه‌ها به لوله وسط وارد نشود و همچنین نازل‌ها آسیب نبینند. بعد از باز کردن دوخت بسته‌های سیلیس آنها را داخل صافی بریزید و بشوئید. سپس سیلیسهای دانه بندی درشت را در زیر ریخته و بترتیب به سمت بالا دانه بندی ریزتر را روی آن بریزید و 33% از ظرفیت مخزن را خالی بگذارید.

پس از طی نمودن مراحل نصب موارد ذیل را انجام دهید:

1. ریختن مایع کلر از قسمت دریچه ورودی به داخل فیلتر (به ازای هر متر مکعب از حجم مخرن 15 گرم پودر کلر 70 درصد را در بصورت حل شده استفاده نمایید)
2. انجام هواگیری که از طریق ورود آب از پایین بستر صورت میگیرد باید انجام شود. (فشار آب از پایین باعث هدایت هوا به سمت بالا و تخلیه آن از بستر تانکر میشود) تکرار این کار تا زمانی که کلر به صورت کامل تمیز شود.
3. در نهایت باز کردن شیرها و شروع کارکرد عادی دستگاه.

لوله کشی فیلترهای شنی بصورت از بغل مخزن و از بالای مخزن امکان پذیر است؛ در سیستم لوله کشی از بغل، حتما باید یک عدد ساید کانکتور در محل نصب لوله به بدنه مخزن قرار گیرد. اما در لوله کشی از بالا نیاز به وجود این کانکتور احساس نمی‌شود. به طور کلی لوله‌کشی‌ها در هر دو حالت با لوازم UPVC انجام خواهد گرفت.

در کف فیلتر شنی سیلیس های دانه درشت با ابعاد 3-5 و 5-8 میلیمتر متناسب با نوع و سایز نازل تحتانی فیلتر و در ردیف بعد سیلیس به قطر 1-3 میلیمتر و در لایه بعد دانه های سیلیس به قطر 0/2 -0/8 ریخته می شود که لایه مذکور بیشترین تاثیر را در فرآیند جذب و تصفیه ذرات معلق در آب خواهد داشت. دو ردیف دیگر جهت عدم خروج سیلیس دانه درشت استفاده می گردد، نکته مهم این است که گاهی در برخی از فیلترها از یک ردیف سیلیس دانه درشت تر استفاده می شود تا از خروج سیلیس های لایه های دیگر به هنگام بکواش جلوگیری بعمل آید.

فیلتر شنی فایبرگلاس

در ساخت فیلتر شنی فایبرگلاس بجای مخازن گالوانیزه از مخزن FRP استفاده می‌شود. بدلیل محدودیت در ساخت مخازن فایبرگلاس، در ظرفیت‌های کوچک و ساخت فیلتر شنی مخصوص استخرهای شنا از آنها استفاده میشود. سیستم لوله کشی در فیلتر شنی فایبرگلاس بسته به ظرفیت آن و سرعت عبور جریان آب از فیلتر، تعیین می‌شود. مخازن FRP قابلیت تحمل فشارهای بالا مثل 6 بار در مصارف عادی، 10 بار در مصارف صنعتی و همچنین فشارهای بالاتر را طبق نیاز کارفرما دارند. از طرفی این مخازن تحمل گرمایی بین 5 درجه تا 160 درجه سلسیوس را دارا می‌باشند اما نسبت به یخ زدگی ضعف داشته و باید بدنه در مقابل یخ زدگی عایق و مصون گردد.

مزایای فیلتر شنی فایبرگلاس

• بدون زنگ و نیاز به رنگ آمیزی اپوکسی ندارد.
• مشکلات کمتری نسبت به گرما، تنش، رسانایی و شرایط آب و هوایی دارد.
• مقاومت در برابر خوردگی بالا در بسیاری از کاربردها در مقابل لاستیک و فلز.
• قیمت پایین نسبت به فیلتر شنی فلزی و در عین حال تا 5 برابر بیشتر در محیطهای بسیار خورنده ماندگار است.
• وزن پایین و بنابراین راحت تر میتوان آن را کنترل کرد.
• پیشرفتهای اخیر در خصوص مقاومت نسبت به گرما، ضربه و ترک در استفاده گسترده از FRP در مقابل فلز توسط شرکتهای بزرگ را ایجاد می‌کند.
• مقاومت لغزشی بیشتر و شاسی مقاوم نسبت به فلز.
• آزادی قابل توجه در طراحی مخزن.
• غیر رسانا (از اتصال کوتاه شدن تجهیزات الکتریکی جلوگیری می‌کند)
• همچنین با افزودن مواد برنجی میتواند مقاوم در برابر احتراق باشد.
• مواد عایق مناسب با خاصیت انبساط حرارتی مناسب.
• میتوان راندمان انتقال حرارت از زیر مخزن را به درستی تنظیم کرد.
• هیچ مشکلی در مورد اشتعال و جوش وجود ندارد.
• اثری از آلودگی فلز در مواد ضد عرق، شستشو دهنده و غیره باقی نمی‌گذارد.
• استحکام چسبندگی و کشیدگی رزین‌ها میتواند به جذب لرزش تجهیزات کمک کند.

در ادامه جدول مشخصات فنی صافی‌های شنی فایبرگلاس را نشان داده ایم.

از تفاوتهای فیلترهای فلزی و فایبرگلاس سطح فیلتراسیون در آنها می‌باشد. فیلتر شنی فلزی دارای صفحه نازل است و نازلها بر روی آن نصب می‌‌شوند. در نتیجه همواره سطح فیلتراسیون بیشتری به دلیل پخش بودن نازل نسبت به فیلترهای فایبرگلاس دارد؛ در نتیجه همواره آب تصفیه شده در فیلترهای فلزی زلال تر می‌باشد.

طراحی فیلتر شنی

برای طراحی صافی های شنی استخر می‌بایست به فاکتور سرعت خطی آب توجه کنیم. برای آب استخر معمولا سرعت خطی آب را 20 متر در ساعت در نظر میگیریم و میزان کار را برای استخرهای مختلف با توجه به نوع استخر و خصوصی یا عمومی بودنش بین 8-3 ساعت در نظر می‌گیریم. به بیان دیگر فیلتر شنی باید ظرفیت فیلتر نمودن کل آب استخر را در 3 تا 6 ساعت داشته باشد.

جهت طراحی بهینه سیستم فیلتراسیون آب استخر چند عامل مورد بررسی قرار می‌گیرد. اولین فاکتور مشخصات آب استخر می‌باشد که بهترین گزینه برای آن آزمایش آب می‌باشد. مورد بعدی و مهم در طراحی، حجم کلی آب استخر است. زیرا فیلترشنی بر اساس دبی آب در واحد زمان طراحی می‌گردد.

سرعت جریان فاکتور اساسی دیگر در طراحی فیلتر شنی تند محسوب می‌شود.. مگر در کارهایی که کاربری خاصی مد نظر باشد. در این حالت از آیین نامه‌ها و دستورالعمل‌های معتبر بین المللی و داخلی همچون BS و ASME و… برای طراحی فیلتر شنی استفاده می‌شود.

فیلترشنی بایستی کل حجم آب استخر را در بازه زمانی 8 الی 10 ساعته یک بار بطور کامل از خود عبور دهد. تعداد ساعتی که طول میکشد تا آب استخر یک بار از درون فیلتر شنی عبور کند را سرعت جریان می گویند.

برای محاسبه ظرفیت فیلترشنی باید بدانیم در هر ساعت، از هر مترمربع سطح سیلیس درون سیستم فیلتراسیون چه حجم آبی میتواند عبور نماید تا بصورت شفاف و فاقد کدورت از خروجی دستگاه خارج شود. هر چقدر آب ورودی زلال تر و دارای کدورت پایین تری باشد انتظار میرود که با سرعت بالاتری از میان بستر سیلیس عبور نماید لذا ظرفیت دستگاه پایین تر طراحی خواهد شد.

بکواش فیلتر شنی

پس از گذشت مدتی از کارکرد سیستم، میزان آلاینده‌های انباشته شده در بستر فیلترشنی افزایش یافته و شدت جریان عبوری از آن به واسطه افزایش افت فشار کاهش میابد. هنگامی که در دستگاه افت فشار یا کاهش سرعت جریان در حد غیر قابل قبول باشد، فیلتر دیگر به طور موثری کار نخواهد کرد.

بستر برای شستن ذرات جمع شده شستشو داده می‌شود یا به عبارتی باید بکواش صورت بگیرد. این مورد هنگامی انجام میشود که افت فشار در حد 0.5 بار باشد. در مقابل، اگر فیلتر تمیز و آماده بهره برداری باشد، مقاومت ایجاد شده در برابر جریان حداقل و در نتیجه شدت جریان آب حداکثر است.

برای بکواش فیلتر شنی از روش شستشوی معکوس یا “بای پس” استفاده می‌شود. برای این کار آب با فشار بالا در خلاف جهت معمول از فیلتر عبور داده میشود. لذا رسوبات و ناخالصیهای انباشته شده در فیلتر از آن خارج می‌شود. بکواش زمانی انجام میشود که اختلاف فشار ورودی و خروجی فیلتر به محدوده تعیین شده توسط شرکت سازنده فیلتر شنی برسد.

جریان شستشوی معکوس از طریق پمپ‌ها از بستر وارد فیلتر می‌شود تا حدی که 30%دانه‌های شن و ماسه شروع به مخلوط شدن نمایند. مواد جامد ایجاد شده در عملیات بکواش شستشو شده و از طریق منهول موجود در پایین به بیرون هدایت می‌‌شوند. جریان سیال مورد نیاز برای بکواش بستر معمولاً 3 تا 10 متر مکعب در ساعت است اما مدت طولانی (چند دقیقه) اجرا نمی‌شود. در این فرآیند مقادیر کمی شن از بین میرود و ممکن است بستر شنی به صورت دوره‌ای نیاز به بهسازی داشته باشد.

هرگز در هنگام کارکرد پمپ فیلتراسیون نباید وضعیت شیر بکواش را تغییر داد چرا که این عمل فشار زیادی را به پمپ، موتور و واشر حلقوی آن وارد می‌کند. شدت جریان آب برای بکواش فیلترهای شنی معمولا به ازای هر متر مربع از سطح فیلتر 1/1 لیتر بر ثانیه (به ازای هر فوت مربع 15 گالن در دقیقه) در نظر گرفته میشود.

بکواش مکرر فیلترها کمکی به افزایش کارایی آن نمیکند بلکه تاثیر منفی نیز بر عملکرد آن بر جای میگذارد. زیرا برای تفکیک ذرات ریزتر آب لازم است تا بخشی از ناخالصی‌ها در بستر دستگاه باقی مانده و منافذ آن را کوچکتر کند.

شما باید هر هفته با انجام یک بکواش برای حدود 5 دقیقه فیلتر را تمیز کنید. برای اینکار شما باید سیستم شیر کنترلی آن را بروی حالت شست و شو قرار دهید.

بعد از 5 سال شما نیاز به تعویض شن و ماسه در بستر فیلتر خود دارید. این امر هنگامی مورد نیاز است که فشار داخلی مخزن افزایش داشته و سرعت حرکت آب به علت انسداد منافذ بستر کاهش پیدا کرده است. بنابراین منافذ فیلتر استخر میتواند مسدود شود و با افزایش فشار داخل، سرعت جریان کاهش پیدا خواهد کرد. عدم تعویض به موقع بستر سیلیس میتواند سبب خرابی کامل فیلتر شنی شما گردد.

قیمت فیلتر شنی

در مقطع کنونی قیمت فیلتر شنی از 12.000.000 تومان برای مدلهای خانگی آغاز و تا 50.000.000.000 ریال برای فیلترهای شنی افقی مورد استفاده در کارخانجات تولید آب معدنی و آبمیوه ادامه دارد.

قیمت فیلتر شنی پارامتری است وابسته به عوامل زیر:

1. نوع بدنه مورد استفاده در تولید محصول که میتواند استیل، گالوانیزه و فایبرگلاس باشد. در هر مقطع با توجه به قیمت دلار قیمت فیلتر شنی با جنس بدنه فایبرگلاس نسبت به نمونه گالوانیزه می‌تواند بالاتر و یا پایین تر باشد چرا که مخازن اف آر پی تحت فشار مورد استفاده در ساخت فیلتر شنی وارداتی بوده و با بالا رفتن قیمت دلار در حوالی 55هزار تومان قیمت مدل فایبرگلاس از نمونه فلزی فراتر رفته است.
2. مکان یا محل استفاده از فیلترها اعم از استخرهای شنا، صنعتی، استخر پرورش ماهی و…
3. تحت فشار یا ثقلی بودن فرآیند عملیات
4. عمودی با افقی بودن دستگاه که همواره قیمت فیلتر شنی افقی از قیمت مدل ایستاده بیشتر است.
5. ظرفیت دستگاه که بدیهی است هر مقدار دبی آب عبوری از سیستم بیشتر باشد قیمت نیز بالاتر خواهد رفت.
6. کند یا تند بودن مکانیزم عملیات درون فیلتر نیز پارامتر مهمی در قیمت می‌باشد.

در هر صورت با توجه به تخصصی بودن عملیات محاسبه ظرفیت فیلترهای شنی پیشنهاد می‌شود برای استعلام قیمت و دریافت لیست قیمت بروز فیلتر شنی با همکاران من در واحد فنی و سپس واحد فروش ناب زیست تماس بگیرید.