فیلتر شنی | صافی شنی

فیلتر شنی چیست

فیلتر شنی با نام انگلیسی (Sand Filter) به مخزنهایی از جنس فولادی ، بتنی ، فایبر گلاس و … گفته میشود که تحت فشار (اتمسفریک) ساخته میشوند. 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 بیولوژیکی موجود در آب و تا قطر 50 میکرون استفاده میشود. این ناخالصی ها میتواند شامل انواع مواد آلی، پلانكتون، باكتری‌ها و ذرات حاصل از خوردگی ، گل، رنگ و… باشد. این پاکسازی در مراحل اولیه سیستمهای 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 (صافی شنی) با فيلتراسيون فيزيكی آب باعث حذف ذرات معلق و کدورت موجود در آب می شود. در اين دستگاه، آب حاوی کدورت را از بستری که دارای دانه های شن و سیلیس می باشد عبور مي‌دهند. در اثر عبور آب از بستر شنی ، ذرات معلق آب بین ذرات شن و ماسه گير كرده و آب تقريبا عاری از مواد معلق و کدورت، بدست می آيد.

فيلتر های شنی يكی از بهترين روش ها برای كاهش غلظت جامدات معلق در آب می باشند. این فیلترها دارای بستری شامل يك يا چند نوع لايه، كه هر لایه محتوی ذراتی از جنس سنگ ، گرانيت و يا دانه های آنتراسيت هستند. دانه بندی و اندازه این ذرات نیز با هم تفاوت دارد.

انواع فیلتر شنی

فیلترهای شنی که به صورت وسیع در صنایع مرتبط با آب مورد استفاده قرار می­گیرند در یک دسته بندی کلی به سه دسته تقسیم­ بندی می­شوند:

• فیلترهای شنی آهسته (Slow sand filters): از این نوع فیلتر بدون افزودن مواد منعقدکننده استفاده می­شود. سرعت جریان آب در این فیلترها بسیار آهسته است که موجب می­شود ذرات بیشتری حفظ شوند، که به نوبه خود فعالیت بیولوژیکی را تشویق می‌کنند. در عرض چند روز، لایه بیولوژیکی شکل گرفته که با نام schmutzdecke شناخته می­شود، قادر به از بین بردن رنگ و کدورت و تعداد زیادی باکتری است.
• فیلترهای شنی تحت فشار (Pressurized sand filters): در این فیلترها با پخش یکنواخت سرعت جریان آب، فیلتراسیون انجام می­شود. بسته به درجه شن و ماسه (اندازه دانه)، ذراتی به اندازه 40 میکرومتر از جریان حذف می­شوند. ظرفیت های جریان از 110 تا 150 Lpm تا بیش از 11.500 تا 15،000 Lpm برای واحدهای مورد استفاده در سیستم های بزرگ تجاری متغیر است.
• فیلترهای شنی سریع (Rapid sand filters): فیلترهای شنی تند واحدهای تحت فشار هستند که اغلب در واحدهای موازی چندگانه مورد استفاده قرار می­گیرند و در اندازه ­ها و قابلیت­های مختلف در دسترس هستند. تعبیه این فیلترها به مساحت نسبتاً کمی احتیاج دارد. جنس دستگاه فیلتر ممکن است از جنس استیل یا فایبرگلاس باشد. غالباً در اندازه ه­ای بزرگتر با پوشش اپوکسی و در انواع کوچکتر با جنس فایبرگلاس هستند.

استفاده از 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 شنی تند (گرانشی) ، فیلترهای بالا رونده (Upstream) و فیلترهای شنی کند. هر چهار 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)، و با طعم و بوی مناسب، بدون نیاز به مواد شیمیایی تولید کند. صافی شنی، صرفنظر 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 قابل قبولی نیز ارائه دهد.

فیلتر شنی چگونه کار میکند؟

نحوه ی کار آنها بدین شکل است که ابتدا آب کثیف 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.

مزایای استفاده از فیلتر شنی

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.

فیلتر شنی 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.

به دلیل تنوع بالای فیلترهای شنی از حیث ساختار، عملکرد و ابعاد، امکان استفاده از این دستگاه­ها در فضاهای مختلف از واحدهای مسکونی گرفته تا پروژه­ های بزرگ صنعتی وجود دارد.

تنوع اشکال و ظرفیت­ها در این دستگاه­ها این امکان را فراهم آورده است که در فضاهای مختلف از نیروگاه­ها و پالایشگاه­ها گرفته تا واحدهای کوچک صنعتی و تجاری قابل نصب و تعبیه باشند.

همچنین بسته به نوع عملکرد فیلتر شنی ، می­توان از این تجهیزات در فرآیند پیش تصفیه (پالایش اولیه)، تصفیه ثانویه و یا به عنوان فیلترهای جانبی استفاده کرد.

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.

در ویدئو زیر نحوه کارکرد سیستم فیلتر شنی در تصفیه آب نمایش داده شده است.

ساختمان فيلتر شنی

بدنه فيلتر شنی ساخت شرکت فراب زیست فراز، استوانه‌ای شكل و از جنس فولاد و بر اساس استاندارد‌های معتبر ساخته می شود. همچنین بر حسب اندازه دارای یک یا دو دريچه بازديد می باشد.
اين فيلترها هم بصورت عمودی و هم بصورت افقی ساخته می شوند. قطر فيلترهای عمودی استاندارد از حدود 0.5 تا 3 متر و ارتفاع آن بين 0.5 الی 2.5 متر می باشد.

مخازن فيلترهای تحت فشار از ورق فولادی به ضخامت مناسب ساخته شده و با پوشش های ضدخوردگی از نوع اپوكسی، رنگ آميزی می شوند. برای آب ها و پساب های خورنده و در كاربردهای خاص بدنه فیلتر شنی از جنس فايبرگلاس و يا استنلس استيل تولید میشود.

هر فيلتر دارای شبكه لوله كشی به همراه اتصالات و شير آلات براي آب ورودی، خروجی، شستشوی معكوس، تخليه هوا، فشارسنج و دريچه های بازديد جهت دسترسی به داخل فيلتر می باشد.

كاربرد دستگاه فيلتر شنی در تصفیه آب:

• تصفيه آب های با كدورت بالا.
• پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO).
• تصفيه آب استخر.
• تصفيه پیشرفته فاضلابهاي صنعتي و انسانی.
• گرفتن فلاکهای تصفيه شيميايی.
• تصفيه آب برج خنك كن از مواد معلق نفوذی از هوا به آب مانند گرد و خاك.
• تصفيه 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 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. 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.

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.

برای آگاهی بیشتر در مورد قیمت فیلتر شنی و مشاوره در مورد طراحی و محاسبه فیلتر شنی و جزئیات ساخت و نصب این سیستم تصفیه آب می توانید با کارشناسان ما تماس حاصل کنید.

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 و ماسه 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.

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.

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.

قیمت فیلتر شنی

قیمت فیلتر شنی بر حسب مدل ، دبی آب ورودی و خروجی و اجزا فیلتراسیون بین 10 میلیون تومان تا 100 میلیون تومان متغیر می باشد.زیرا شاخص های تاثیر گذار بر قیمت این دستگاه ها متفاوت است. یعنی بر اساس میزان فیلتر کردن (صاف سازی) و جهت جریان به نوع های مختلفی دسته بندی می کنند که قیمت فیلتر شنی متقاوت می گردد.

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.