فیلتر شنی

از لحاظ نوع نصب و قرار گیری

صافی شنی را براساس نوع قرار گیری آن میتوان در دو نوع افقی و ایستاده طراحی و نصب کرد.

فیلتر شنی افقی (خوابیده)

فیلتر شنی افقی به عنوان یک مخزن بزرگ و بیضی شکل ساخته شده است که به چندین محفظه تقسیم می شود که هر محفظه حاوی لایه ای از سیلیس با اندازه های مختلف است.

آبی که باید تصفیه شود از انتهای مخزن وارد می شود و به صورت افقی از میان لایه های شن جریان می یابد، جایی که جامدات معلق، رسوبات و سایر ناخالصی ها به دام افتاده و حذف می شوند. سپس آب تصفیه شده در انتهای مخالف از مخزن خارج شده و برای استفاده یا تصفیه بیشتر آماده است.

فیلترهای شنی افقی معمولاً در تصفیه خانه های آب شهری، استخرهای شنا و کاربردهای صنعتی که حجم زیادی از آب نیاز به تصفیه دارد استفاده می شود.

فیلتر شنی عمودی (ایستاده)

برخلاف فیلترهای شنی افقی، آب در فیلتر شنی عمودی از بالا به پایین در بستر فیلتر جریان می یابد.

فیلترهای شنی عمودی معمولاً به شکل استوانه ای هستند. آبی که باید تصفیه شود از بالای فیلتر وارد می شود و از طریق بستر شن و به سمت پایین نفوذ می کند، جایی که ناخالصی ها به دام افتاده و حذف می شوند. سپس آب فیلتر شده از فیلتر پایین خارج شده و برای استفاده یا تصفیه بیشتر آماده است.

صافی های شنی عمودی معمولاً در کاربردهایی مانند تصفیه آب های زیرزمینی، تصفیه فاضلاب صنعتی و در برخی از سیستم های فیلتراسیون استخرهای شنا استفاده می شوند. مدل های عمودی ابعاد جمع و جورتری دارند و به فضای کمتری نسبت به فیلترهای شنی افقی نیاز دارند.

مزایای استفاده از سند فیلتر

استفاده از فیلترهای شنی در فرآیند تصفیه آب و پساب دارای مزایای متعددی است. این تجهیزات در عین داشتن یک ساختار ساده، بازدهی بالایی در پالایش آب و تصفیه سازی آب­های سنگین و نیمه سنگین دارا هستند. مزیت اصلی استفاده از صافی شنی استفاده از یک سیستم ساده است که در بسیاری از موارد می تواند بازدهی بسیار بالایی داشته باشد.

سند فیلتر می تواند در مراحل مختلف مدیریت تصفیه 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.

معایب فیلترهای شنی

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 شنی، 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.

صافی های شنی متناوب و ناپیوسته اغلب به صورت موازی قرار می گیرند تا در هنگام فرآیند تمیز کردن یکی از فیلتر ها، فیلتر دیگر به کار خود ادامه دهد.

مخزن فیلتر شنی

مخزن فیلتر شنی یک منبع استوانه‌ ای، دایره‌ ای و یا مربعی شکل است که تحت فشار ساخته می‌شود. جنس بدنه این مخزن با توجه به نوع مصرف و شرایط کاربرد آن طراحی و ساخته میشود. برای ساخت این مخزن ها از انواع متریال‌ مختلف مانند فلز (آهن گالوانیزه)، فولاد و فایبر گلاس ساخته می‌شود. مخازن بتنی به دلیل مقاومت و استحکام بسیار بالا در تصفیه خانه‌های بزرگ استفاده می‌شود.

داخل مخزن صافی شنی بسترهایی از شن سیلیس و یا آنتراسیت قرار می‌دهند. آب ورودی از میان این دانه های سیلیس عبور می‌کند. بدین ترتیب ذرات و آلاینده‌های موجود در آب که اندازه‌ی بیشتر از ۱۰۰ میکرون دارند از آب جداسازی میشوند .

بسترهای قرار گرفته درون مخزن فیلترهای شنی به منظور کاهش خوردگی نازل‌ها از ۳ تا ۶ لایه تشکیل می‌شود. هر لایه دانه‌هایی با جنس‌های مختلف و اندازه ‌های متفاوت دارد. لایه‌های سیلیس از ریزترین اندازه سیلیس از بالاترین نقطه‌ی مخزن شروع و به درشت ترین اندازه در انتهای مخزن می رسد. این لایه‌ها به شکلی قرار می‌گیرند که ابتدا ذرات معلق با اندازه‌ی بزرگتر از آب گرفته شود و سپس لایه به لایه این فیلتر دقیق‌تر عمل می‌کند و ذرات کوچکتری را از آب جدا می‌کند. به این ترتیب نازل‌ها در معرض تماس مستقیم با ذرات بزرگتر قرار نمی‌گیرند و کمتر دچار استهلاک می‌شوند.

اولین قدم در ساخت فیلترهای شنی انتخاب ورق برای ساخت مخزن فیلتر است. ورق های مورد استفاده انواع مختلفی دارند که در زیر به همراه نوع جوش آن به صورت خلاصه درج شده است.

نوع آلیاژ	نوع جوش
ورق سیاه(ST37)	الکترود
ورق استن لس استیل۲۰۲	آرگون
استیل ۳۰۴	آرگون
استیل۳۱۶	آرگون
استیل L316	آرگون
ورق گالوانیزه	الکترود و co2
آهنی	الکترود و co2

عوامل موثر بر کارکرد فیلتر شن 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 ای 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. افت فشار بستگی به زمان کارکرد و سرعت آب عبوری دارد.

3- روش شستشوی صافی شنی:

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.

مشخصات فنی فیلتر های شنی شرکت فراب زیست فراز

• فشار کاری 3 تا 7 بار و فشار تست 10 بار.
• پوشش دهی با 3 لایه پوشش ضد خوردگی به ضخامت 250 تا 400 میکرون شامل zinc rich، epoxy mio، polyurethane
• استفاده از پوشش فایبرگلاس (FRP) برای آبهای با خورندگی بالا و مناطق مرطوب.
• تولید در سه نوع دستی، نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک.
• طراحی دقیق و علمی بر اساس کیفیت آب.

طراحی و محاسبه فیلتر شنی

در طراحی و محاسبه فیلتر شنی فاکتورهای مختلفی باید مد نظر قرار بگیرد. از جمله فاکتورهای بسیار مهم سرعت خطی آب است. در حالت عادی به طور معمول برای آب استخر 20 متر در ساعت را برای سرعت خطی آب در نظر میگیرند. همچنین نوع استخر، از لحاظ عمومی و یا خصوصی بودن نیز در این محاسبه تاثیر گذار خواهد بود. فرآیند تصفیه را نیز از لحاظ زمانی آن را بین سه تا هشت ساعت در نظر میگیرند.

برای توضیح بیشتر در نظر بگیرید که یک استخر شخصی با حجم 100 متر مکعب مد نظر است. در این صورت کل آب استخر باید در پنج ساعت فیلتر شود. با این حساب 20 متر مکعب فیلتراسیون در ساعت باید انجام بگیرد. با در نظر گرفتن موارد بالا و با کمک از جدولهای مهندسی میتوان ابعاد فیلتر شنی مورد نیاز را محاسبه کرد.

طراحی فیلترهای شن نشان می دهد که باید با حداکثر سرعت جریان 10 gpm/ft2 کار کنند. با استفاده از توان مورد نیاز و حداکثر دبی، مساحت لازم را می توان محاسبه کرد.

برای بیشتر شدن اثر فیلتر، باید مطمئن شد آب در دبی بهینه خود می باشد. بررسی آزمایشها نشان می دهد که سرعت بالای جریان روی فیلتراسیون و زمان لازم برای جمع کردن آلودگی ها تاثیر دارد. سرعت بالای جریان، سبب کوتاه تر شدن زمان فیلتراسیون گشته و تصفیه را مشکل تر خواهد کرد.

“سرعت بالا” به معنی سرعتی بیش از حد معین در لوله می باشد که با ft/sec یا gpm/ft2 مورد سنجش قرار میگیرد. به عنوان مثال سرعت 10 fps سرعت بالایی است. این مقدار حدودا 70 gpm در لوله PVC 1 اینچی و 100gpm برای لوله PVC 2 اینچی مطلوب خواهد بود.

نحوه ساخت فیلتر شن

ساخت فیلتر شنی به طور کلی شامل مراحل زیر است:

آماده سازی مخزن: قالب مخزن معمولاً از بتن مسلح یا یک ماده پلاستیکی ساخته می شود. این قالب با پورت های ورودی و خروجی و یک زهکش ساخته شده است و معمولاً در زمین دفن می شود یا بر روی یک سازه پشتیبان نصب می شود.

آماده سازی بستر فیلتر: بستر فیلتر معمولاً از چند لایه سیلیس مخصوص پر میشود. اندازه و ترکیب بستر فیلتر به کاربرد و سطح مطلوب فیلتر بستگی دارد. بستر فیلتر در داخل مخزن نصب می شود و برای اطمینان از توزیع یکنواخت آب، تراز می شود.

نصب سیستم توزیع: سیستمی از لوله ها یا لوله ها در بالای بستر فیلتر نصب می شود تا آب به طور یکنواخت در سطح بستر شن توزیع شود. سیستم توزیع معمولاً برای به حداقل رساندن گرفتگی و اطمینان از توزیع یکنواخت جریان آب طراحی شده است.

نصب سیستم شستشوی معکوس: یک سیستم شستشوی معکوس برای تمیز کردن دوره ای بستر فیلتر نصب شده است. این بخش ممکن است شامل نصب یک پمپ جداگانه یا استفاده از پمپ فیلتر اصلی برای معکوس کردن جریان آب از طریق بستر فیلتر باشد.

نصب اتصالات ورودی و خروجی: درگاه های ورودی و خروجی به ترتیب به خطوط تامین و تخلیه آب متصل می شوند. اتصالات معمولاً با استفاده از لوله های پی وی سی یا فلزی انجام می شود.

شیرهای کنترل و گیج ها: شیرهای کنترل، فشارسنج ها و سایر دستگاه های نظارت و کنترل نصب می شوند تا امکان عملکرد و نگهداری صحیح سیستم فیلتر را فراهم کنند.

تست و راه اندازی: پس از نصب فیلتر شن، برای اطمینان از عملکرد و عملکرد مناسب، آزمایش می شود. این ممکن است شامل آزمایش کیفیت آب قبل و بعد از فیلتراسیون، اندازه‌گیری افت فشار در بستر فیلتر و تأیید درستی عملکرد همه سیستم‌های کنترل باشد.

فرآیند ساخت و ساز خاص و مواد مورد استفاده ممکن است بسته به طراحی و کاربرد مورد نظر فیلتر شنی متفاوت باشد.

انواع بستر قابل استفاده در صافی 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 مخزن فیلتر 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 در بسترهای 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.

فرآیند بک واش صافی شنی  (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.

نکات مهم هنگام خرید فیلتر شنی

هنگام خرید فیلتر شنی باید به یک سری نکات توجه داشته باشید. این نکات مهم عبارتند از:

• جنس بدنه و ضخامت آن: اگر جنس بدنه صافی شنی از فولاد باشد، استحکام و دوام آن بالاتر و بهتر است و مطابق با استانداردهای جهانی می باشد. ضخامت بدنه نیز براساس سایز و ظرفیت فیلتر محاسبه می شود.
• پوشش بدنه: فیلترهای شنی به دلیل کاربردشان کمی حساس و آسیب پذیر هستند، به همین دلیل باید در پوشش داخلی بدنه آنها، حتما از رنگ دولایه و اپوکسی استفاده شود. برای پوشش خارجی فیلتر نیز بهتر است از دو لایه رنگ روغنی استفاده گردد.
• دریچه های دسترسی: فیلترهای شنی باید دارای دو دریچه دست رو و آدم رو باشند. برای ریختن سیلیس داخل فیلتر به دریچه دست رو نیاز دارید و برای عایق کردن داخل فیلتر به دریچه آدم رو نیاز خواهید داشت. اگر یک فیلتر شنی فاقد دریچه آدم رو بود، می توانید هر دو کار را از دریچه دست رو انجام دهید.
• اندازه سیلیس: هنگام خرید فیلترهای شنی حتما به اندازه و سایز سیلیس توجه کنید زیرا با توجه به فعالیت شما اندازه دانه های سیلیس و قطر آنها تعیین و انتخاب می شود.
• قطر و سایز منبع: به قطر و سایز منبع دستگاه توجه کنید و مطمئن شوید از درب محل کار شما عبور کند و به خوبی در محل مورد نظر نصب و تعبیه شود.
• نوع جوشکاری: به نوع جوشکاری روی بدنه فیلتر دقت نمایید. برای دوام بیشتر دستگاه و جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی بهتر است جوشکاری بدنه به شکل اتومات انجام شده باشد.

نگهداری صافی شنی

تمام تجهیزات دیگر که درگیر با آب یا فاضلاب هستند و عملیات تصفیه را انجام میدهند نیاز به نگهداری و سرویس منظم دارند. این کار باعث میشود طول عمر تجهیزات بالا رفته و همواره کیفیت کار آنها در بهترین حالت ممکن باشد. بنابراین لازم است نکاتی را شرکت سازنده به شما اعلام میکند رعایت نمایید.

در ادامه برخی از اقدامات لازم برای نگهداری از دستگاه صافی شنی صرف نظر از نوع و ابعاد و کاربرد آن بیان میکنیم.

1. انجام عمل بکواش به صورت مستمر و منظم براساس زمانبندی ارائه شده از سوی سازنده.
2. برنامه ریزی در انجام فرآیند همگن سازی سیلیس.
3. فست راین کردن.
4. ایجاد محیط فیزیکی مناسب برای نصب. محل نصب نباید خیس و مرطوب باشد.
5. ایجاد دمای محیطی مناسب که کمتر از ۵ درجه و بیشتر از 65 درجه سانتی گراد نباشد.
6. وارد کردن ضربه و یا ایجاد خط و خش عمیق در سطح بدنه فیلتر باعث پوسیدگی آن می‌شود. بنابراین فیلتر شنی باید در مکانی دور از عبور و مرور افراد نصب شود.
7. در انتخاب پمپ قبل از فیلتر از شرکت سازنده مشاوره بگیرید تا از نظر فشار و شدت جریان مناسب باشد.
8. در هنگام تعویض لاین پمپ قبل از صافی شنی را خاموش کنید.
9. هنگامی‌ که پمپ قبل از فیلتر را روشن می‌کنید شیر هوای نصب شده در بالا را باز کنید.
10. فشار ورودی به صافی شنی نباید بیشتر ۵ الی ۷ بار باشد.
11. استفاده از فشار شکن در ورودی فیلتر در مواقعی که آب ورودی فشار زیادی دارد مورد نیاز خواهد بود.
12. اگر قرار است مدت زیادی از فیلترشنی استفاده نشود بهتر است آب داخل آن تخلیه شود.
13. از سالم بودن شیر های دستگاه اطمینان حاصل کرده و آن ها را به صورت مستمر چک کنید.
14. به هیچ عنوان نباید از مواد شوینده اسیدی در شستشوی صافی شنی استفاده کرد. در صورت نیاز به این کار حتما با متخصصین شرکت سازنده تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنند یا این کار را انجام دهند.
15. فیلتر شنی نباید در مقابل نور مستیم آفتاب قرار بگیرد.
16. بعد از نصب سیستم و پر شدن مخزن آن را جابجا نکنید. این موضوع باعث به هم خوردن ترکیبات داخل مخزن و عدم کارکرد مناسب فیلتر خواهد شد.