انواع فیلترهای شنی در دستگاه های تصفیه آب صنعتی
فیلتر شنی، مخزنی از جنس فولاد گالوانیزه، فایبرگلاس، استیل یا FRP می باشد، که یکی از شناخته شده ترین روش های تصفیه آب و پساب است. فیلتر شنی با استفاده از بستر سیلیس یا شنی که داخل آن ریخته می شود، به عنوان تصفیه اولیه برای حذف ناخالصی ها، ذرات معلق و کدورت آب مورد استفاده قرار می گیرد. فیلترهای شنی برای حذف و جداسازی مواد جامد غیر قابل ته نشینی از آب کاربرد دارند.
نحوه عملکرد آنها برای حذف آلاینده های آب به این صورت است که آب از بستر متخلل سیلیس یا شن داخل مخزن عبور کرده و ذرات معلق و آلاینده های آن در بین لایه های این بستر به دام می افتند و آب تصفیه شده از انتهای مخزن خارج می شود. فیلتر شنی، با فیلتراسیون فیزیکی آب، قادر به حذف ذرات معلق بزرگ تر از 50 میکرون می باشد.
پس از مدتی استفاده از فیلتر شنی، به دلیل جمع شدن ذرات معلق و آلاینده ها در بین لایه های سیلیس، افت فشار جریان عبوری در فیلتر اتفاق می افتد. در صورتی که این افت فشار از حد معین بیش تر شود، باید بستر سیلیس داخل فیلتر با انجام عملیات بک واش (Backwash) شستشو شود.
انواع فیلتر شنی صنعتی از لحاظ نوع عمکلرد
در یک دسته بندی کلی می توان فیلترهای شنی را بر اساس نوع عملکرد به سه دسته: فیلتر شنی تند یا سریع (گرانشی)، فیلتر شنی تحت فشار و فیلتر شنی کند تقسیم بندی کرد. در فیلترهای شنی تند و تحت فشار برای افزایش راندمان، نیاز به استفاده از مواد شیمیایی فلوکولانت برای افزایش سرعت ته نشینی ذرات می باشد. اما در فیلترهای شنی کند، آب با کیفیت بالا تصفیه می شود و کلیه ذرات معلق و آلاینده های آن بدون نیاز به مواد شیمیایی از بین می روند.
فیلترهای شنی تحت فشار
فیلترهای شنی تحت فشار از پرکاربردترین انواع فیلتر در تصفیه آب و پساب در کشور می باشند. علت استفاده از فیلترهای شنی تحت فشار، سرعت بالای آنها در تصفیه آب است. فیلترهای شنی تحت فشار قابلیت حذف ذرات معلق تا اندازه 100 میکرون را دارند. این مخزن ها به شکل استوانه طراحی می شوند و در دو نوع افقی و عمودی ساخته می شوند؛ در مواردی که دبی بالا مورد نیاز است از فیلترهای شنی تحت فشار افقی استفاده می شود. طراحی فیلترهای شنی تحت فشار به گونه ای انجام می شود که در زمان عملکرد یا شستشوی معکوس، عبور آب از میان بستر سیلیس داخل فیلتر به صورت یکنواخت باشد.
در فیلترهای شنی تحت فشار، جنس نازل و آب جمع کن را از مواد پلی پروپیلن فشرده انتخاب می کنند. حداکثر ارتفاع سیلیس در این نوع فیلتر شنی باید 100 سانتی متر باشد. هم چنین معمولا 1/3 مخزن فیلتر را خالی می گذارند، تا سطح آزاد کافی برای شناور بودن ذرات معلق و انبساط بستر سیلیس وجود داشته باشد. علاوه بر این در صورتی که حجم بالای مخزن خالی باشد و فضای کافی وجود داشته باشد، زمان بین دو احیای بستر سیلیس نیز افزایش می یابد.
برای تصفیه آب در فیلترهای شنی تحت فشار، آب از بالای مخزن وارد فیلتر می شود و از طریق نازل ها به صورت یکنواخت بر روی بستر سیلیس به صورت یکنواخت توزیع می شود. آب از بالای فیلتر از میان لایه های سیلیس با دانه بندی های مختلف عبور کرده و وارد قسمت پایینی فیلتر شنی می شود. این صفحه نازل جمع کننده باعث می شود، آب به صورت یکنواخت از کف مخزن جمع آوری شود. علاوه بر این، این نازل ها در زمان بک واش نیز آب را به صورت یکنواخت سبه سمت بالای مخزن هدایت می کنند. در فیلترهای شنی از جنس FRP، نازل آب جمع کن به شکل خورشیدی می باشد.
فیلترهای شنی تند
فیلتر شنی تند با عملیات فیلتراسیون فیزیکی آب را انجام می دهد. این نوع فیلتر شنی، ذرات معلق نسبتا بزرگ را حذف می کند. فیلترهای شنب تند به دو دسته فیلترهای شنی سریع ثقلی و فشاری تقسیم بندی می شوند. در فیلترهای شنی تند برای تولید آب شرب، نیاز به پیش تصفیه مانند انعقاد یا لخته سازی و تصفیه تکمیلی (مانند ضد عفونی و گندزدایی با کلر) می باشد.
ساخت و نگهداری از فیلترهای شنی تند، هزینه بر است و برای استفاده از آنها به پمپ های قدرتمند جهت انجام عملیات بک واش و شستشو و کنترل دقیق جریان خروجی پمپ نیاز است.
فیلترهای شنی تند، در کشورهای توسعه یافته برای تصفیه آب در حجم های بالا به خصوص در مواردی که محدودیت فضا وجود داشته باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. بهره برداری و نگهداری از این فیلترها نیازمند نیروی کار ماهر، مواد مورد نیاز و تامین دائمی انرژی می باشد. علاوه بر این، بک واش این نوع فیلتر شنی باید مکررا انجام شود.
در فیلترهای شنی تند، ذرات معلق تقریبا بزرگ با عبور از لایه های بستر شن و با ایجاد تنش فیزیکی، در میان دان های شن به دام می افتند. مواد و ذراتی که اندازه های کوچک تری دارند، تحت تاثیر نیروی واندروالسی روی سطح دانه های شن می چسبند. در صورت نیاز به چسبندگی بیش تر می توان از مواد شیمیایی مانند فلوکولانت یا کوا گولانت استفاده کرد.
پس از مدتی انجام این فرایندها، بستر سیلیس داخل فیلتر شنی تند، با ذرات و آلاینده ها اشباع شده و باید شستشو شود. برای شستشوی آن از عملیات بک واش استفاده می شود.
اغلب اوقات برای سهولت در شستشوی فیلتر شنی تند، هوای اضافی به سیستم تزریق می شود. بعد از خارج شدن بخش زیادی از ذرات و آلاینده ها، آب بک واش تمیز می شود و فیلتر شنی به حالت اولیه خود باز می گردد. بعد از بک واش، تقریبا میزان قابل توجهی لجن تولید می شود، که قبل از تخلیه آن به محیط نیاز به تصفیه دارد.
فیلتر شنی تند برای حذف کدورت، آهن و منگنز بسیار موثر است، اما بر روی ویروس ها، فلوراید، آرسنیک و نمک ها و حذف آنها هیچ تاثیری ندارد. هم چنین بر روی بو، مزه، باکتری ها و مواد آلی و حذف آنها تا حدودی موثر است.
فیلتر شنی کند
بر خلاف دو نوع فیلتر شنی قبلی، به پمپ و استفاه از مواد شیمیایی نیاز بود. اما فیلتر شنی کند با استفاده فرایندهای بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی قابلیت حذف کدورت و ارگانیسم های پاتوژن موجود در آب را در یک مرحله دارد. از مزیت های فیلترهای شنی کند، اطمینان بالا و هزینه های پایین آنهاست. علاوه بر این نگهداری از آنها نیاز به مهارت خاصی ندارد. بنابر این فیلترهای شنی کند، گزینه مناسبی برای تصفیه آب روستاهای کوچک و متوسطی است که منابع آب سطحی آن با کیفیت هستند. طبق آعلام سازمان جهانی بهداشت، فیلتر شنی کند، روشی ساده و ارزان و بسیار کارآمد برای مدیریت منابع آبی است.
فیلترهای شنی کند در حذف باکتری ها، سم زدایی، ویروس ها، کدورت و حذف فلزات سنگین به خوبی عمل می کنند. این نوع فیلتر شنی، تا حدودی در حذف بو و مزه، آهن و منگنز، مواد آلی و آرسنیک موثر است، اما هیچ تاثیری بر روی نمک ها، فلوراید، تری هالو متان ها و بیش تر مواد شیمیایی ندارد.
انواع فیلتر شنی از نظر نوع بستر
در فیلترهای شنی می توان به جای استفاده از یک ماده، از مواد با چگالی متفاوت استفاده کرد، که هر کدام یک لایه را تشکیل می دهند. این کار باعث افزایش کارایی سیستم فیلتراسیون می شود. لایه بندی های زیر معمولا برای فیلترهای شنی با لایه بندی های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
1- فیلتر شنی با بستر یک لایه: اگر در داخل مخزن فیلتر شنی، تنها از سیلیس یا شن استفاده شود، به آن تک بستره می گویند.
2- فیلتر شنی دو بستره: در فیلترهای شنی دو بستره، علاوه بر سیلیس از ماده دیگری مانند گارنت یا آنتراسیت استفاده می شود، به همین دلیل به آن دو بستره می گویند. آنتراسیت برای حذف، آهن، منگنز، چربی، کدورت و مواد آلی از آب مورد استفاده قرار می گیرد. گارنت نیز نوعی سنگ است که خاصیتی مشابه سیلیس دارد، که به دلیل پایداری و سختی بالا، در برابر فرسایش مقاوم است.
3- فیلتر شنی با بستر سه لایه یا بیش تر: هر چه نوع ذرات تشکیل دهنده بستر بیش تر باشد، فیلتر شنی کیفیت آب را بهتر افزایش می دهد. در بسترهای سه لایه و بیش تز از موادی مانند سیلیس، آنتراسیت، گارنت و یا کربن اکتیو استفاده می شود.
انواع فیلتر شنی از نظر نوع قرارگیری
فیلترهای شنی با توجه به نوع قرارگیری به دو دسته افقی و عمودی دسته بندی می شوند.
1- فیلترهای شنی افقی: به این نوع فیلتر شنی خوابیده نیز گفته می شود و برای کاربردهای صنعتی بزرگ مانند تصفیه خانه های شهری و کارخانجات بزرگ کاربرد دارند. برای تصفیه آب با دبی بیش از 63 متر مکعب در ساعت، از فیلتر شنی افقی استفاده می شود. از فیلترهای شنی افقی معمولا برای حجم های بالا استفاده می شود و از نظر اقتصادی نیز به صرفه تر از مدل عمودی می باشند.
در فیلترهای شنی افقی، به دلیل ظرفیت و حجم بالای سیستم و حجم بالای سیلیسی که مورد نیاز است، باید ضخامت بدنه برای تحمل فشار بیش تر در نظر گرفته شود. هم چنین بنا به مسائلی که گفته شد، این نوع فیلتر شنی وزن بیش تری نسبت به مدل های عمودی دارد، بنابر این باید بر روی مکانی قرار گیرد که مقاومت و تحمل وزن بالا را داشته باشد.
2- فیلتر شنی عمودی: فیلتری است که به حالت ایستاده بر روی زمین قرار می گیرد و پایه های آن بر روی عدسی جوش می خورند. این مدل در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. از فیلتر شنی عمودی یا ایستاده برای ظرفیت های سبک و نیمه سنگین، حداکثر تا 58 متر مکعب در ساعت آب تصفیه شده استفاده می شود.
انواع فیلتر شنی از لحاظ جنس بدنه
فیلترهای شنی به لحاظ جنس بدنه از جنس های فولاد گالوانیزه، فایبرگلاس، استیل یا FRP ساخته می شود. این که از چه جنس بدنه ای باید استفاده شود، به شرایط و نوع کاربرد و هزینه ای که قرار است برای خرید فیلتر شود، بستگی دارد. فیلترهای شنی فلزی و FRP در میان دیگر جنس های فیلتر شنی بیش ترین کاربرد را دارند.
فیلترهای شنی فلزی
این نوع فیلتر شنی دارای بدنه فلزی می باشد و معمولا از ورق های فولادی سیاه با رنگ اپوکسی ساخته شده است. در برخی از کاربردها به دلیل مقاومت بالایی که مورد نیاز است، از استنلس استیل با گرید 304 و 316 برای ساخت بدنه فیلتر شنی استفاده می شود. مزیت فیلترهای شنی استیل استحکام و مقاومت بالای آنهاست، اما نسبت به فیلترهای شنی فلزی قیمت بالایی دارند.
فیلترهای شنی فایبرگلاس (FRP)
فیلترهای شنی FRP نیز دارای بدنه ای از جنس فایبرگلاس می باشند، که نسبت به فیلترهای شنی فلزی دارای معایب و مزایایی هستند. مزیت آنها این است که بر خلاف، فلز مقاومت بسیار بالایی در برابر اکسید شدن و خوردگی دارند. اما فیلترهای شنی FRP در برار ضربه و شکنندگی مقاومت بسیار پایینی دارند.
تفاوت های فیلترهای شنی FRP نسبت به فیلترهای شنی فلزی
هر کدام از فیلترهای شنی فلزی و FRP دارای معایب و مزایایی هستند. یکی از تفاوت های میان فیلترهای شنی FRP و فلزی، در سطح فیلتراسیون آنهاست. در فیلترهای شنی فلزی به دلیل این که صفحه ای دارد که نازل بر روی آن نصب می شود، سطح فیلتراسیون بیش تری نسبت به فیلترهای FRP دارد که نازل آن به صورت پخش است، به همین دلیل همیشه آب تصفیه شده در این نوع فیلتر زلال تر است.
در مقابل یکی از مزیت های فیلترهای FRP، ضد زنگ و سبک تر بودن آنها نسبت به فیلترهای فلزی می باشد. در صورتی که در رنگ آمیزی فیلترهای FRP دقت کافی شود و بعد از رنگ آمیزی از سند بلاست استفاده شود، حداقل تا 15 سال مشکلی نخواهد داشت.
تفاوت دیگر در قیمت این دو نوع فیلتر است، که فیلترهای فلزی و به خصوص استنلس استیل دارای قیمت بالاتری می باشند.
به دلیل تنوع مدل ها و برندهای مختلف فیلترهای شنی، در صورتی که قصد خرید فیلتر شنی را دارید، می توانید برای دریافت مشاوره رایگان در رابطه با محصولات تصفیه آب از طریق تماس تلفنی با کارشناسان آبین در ارتباط باشید.
