فیلتر شنی چیست ؟

فیلتر شنی چیست ؟

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 تحت ‌فشار 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 جهت تصفیه آب های سطحی (رودخانه‌ها یا چاه‌ها) آب استخر، حذف رنگ‌ها، آب برگشتی برج‌های خنک‌کن، فیلتراسیون نهایی فاضلاب‌های صنعتی و انسانی، فیلتراسیون مصارف آشامیدنی و صنعتی (تصفیه‌خانه‌های شهر و صنعتی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فیلتر شنی چیست ؟" width="600" height="400" />

فیلتر شنی

ساختمان فیلتر شنی عمودی:

بدنه این فیلترها، استوانه‌ای شكل و از فولاد بر اساس استاندارد‌های معتبر ساخته شده است و دارای دو دریچه بازدید می باشد. برای جلوگیری از خوردگی، كلیه سطوح مجاور با آب داخل مخزن، از دو لایه رنگ اپوكسی و كلیه سطوح بیرونی دستگاه كه در مجاورت هوا قرار دارند با رنگ روغنی پوشش داده می‌شود. فشار استاندارد در این فیلترها بین 7-3 اتمسفر می‌باشد و اگر فشار بیش از این باشد باعث ایجاد پدیده شیارسازی می‌شود.
قطر فیلترهای شنی عمودی استاندارد از حدود 0.5 تا 3 متر و ارتفاع آن بین 0.7 الی 1.5 متر می‌باشد. فیلترهای شنی عمودی به خاطر آنكه در تمام راستای ارتفاع آنها عمل تصفیه فیزیكی انجام می‌گیرد، به فیلترهای افقی ترجیح دارند. در فیلترهای شنی عمودی ورود آب توسط نازلهای ورودی از بالای دستگاه انجام می‌پذیرد.

ساختار فیلتر شنی

فیلتر شنی چیست ؟

انواع فیلتر شنی:

1- فیلتر شنی کند (Slow Sand Filter)

2- فیلتر شنی ثقلی تند (Rapid Sand Gravity Filter)

3- فیلتر تند شنی تحت فشار (Rapid Sand Pressure Filter)

فیلتر شنی کند:

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 را فیلتر می¬کنند که برای دبی های بالا احتیاج به مساحت بسیار زیاد 300 تا 800 متر مربع، 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.

شماتیک فیلتر شنی کند

فیلتر شنی ثقلی تند:

این نوع فیلتر شنی از لحاظ ظاهری شبیه به فیلتر شنی های کند هستند اما در مساحت های به مراتب کمتر در حد 40 تا 100 متر مربع احداث می­شوند. سرعت فیلتراسیون این فیلتر شنی به ازای هر مترمربع از سطح فیلتر بین 100 تا 300 متر مکعب در روز 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 به نحوه شستشو، فاصله بین دو شستشو 12 تا 72 ساعت است و همچنین افت فشار بیشتر نسبت به واحد های فیلتر کند شنی و هزینه نگهداری و استهلاک بیشتری دارند.

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 تا 300 مترمکعب در روز به ازای هر متر مربع از سطح فیلتر)، 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 تحت فشار

فیلتر شنی چیست ؟

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.

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 کلیه سیلیسهای ریخته شده درون فیلترشنی جمعاً يك متر می باشد که این عدد به ظرفیت فیلتر ربطی ندارد چون پس از آزمایشاتی که روی فیلترهای شنی انجام شده است این موضوع به اثبات رسیده که از یک ارتفاعی به بعد مواد بکار برده شده درفیلترها توانایی تصفیه بیشتر آب را ندارند و ماکزیمم ارتفاع 1.5 متر برآورد شده است و با در نظر گرفتن بستر فیلتر و پخش کننده آب ارتفاع فیلتر های شنی به 1.5 متر میرسد.

مزیتهای فیلترشنی تحت فشار:

1- راهبری ساده

2- سرعت بالا در تصفیه

3- هزینه نگهداری کم

4- هزینه اولیه مقرون به صرفه

5- نیاز به فضای کم در نصب و بهره برداری

کاربرد های فیلتر شنی:

1- استخرهای شنا

2- صنایع شیشه

3- صنایع رنگ

4- صنایع غذایی

5- صنایع نساجی

6- صنایع شیمیایی

7- صنایع کاغذ سازی

8- صنایع فولاد و فلزات

9- صنایع لاستیک و پلاستیک

10- تصفیه خانه های آب و فاضلاب

11- کلیه سیستمهای حرارتی و برودتی

12- نیروگاهها، پتروشیمی و پالایشگاهها

سایز دانه های سیلیس در فیلتر شنی:

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:

1- سایز درشت 8-10 میلیمتر که تقریبا 10 درصد وزنی کل سیلیسفیلتر شنی است.

2- سایز درشت 5-8 میلیمتر که تقریبا 10 درصد وزنی کل سیلیس فیلتر شنی است.

3- سایز متوسط 3-5 میلیمتر که تقریبا 10 درصد وزنی کلسیلیس فیلتر شنی است.

4- سایز ریز 0.5 -1.5 میلیمتر 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 ازفیلتر 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 دستگاه را استارت می کنیم.

دبی جریان بهینه در فیلترهای شنی تحت فشار (سرعت):

برای بیشتر شدن اثر فیلتر، باید مطمئن شد آب در دبی بهینه خود میباشد. مهم ترین یافته ها از تست ها نشان میدهد 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 سخت تر میکند. “سرعت بالا” به معنی سرعتی بیش از حد معین در لوله می باشد.
مثلا سرعت fps10 سرعت بالایی است.

این مقدار حدودا 70 gpm در لوله پی وی سی 1 اینچی و 10 gpm برای لوله پی وی سی 2 اینچی مطلوب میباشد.هر چه در یک فیلتر سرعت جریان آب بیشتر باشد، عملا فیلتر فرصت گرفتن میکروب ها و باکتری ها را نخواهد داشت. مشکل سرعت بالا این است که فقط جریان از درون فیلتر عبور می کند بدون اینکه عمل خاصی روی آب انجام شود.
سرعت های پیشنهادی برا عملکرد بهینه فیلتر شنی بین 5 تا 9  gpm/ft2 می ­باشد.

اثرات منفی جریان با سرعت بالا:

1- سرعت جریان بالا باعث میشود ذرات آلوده عمیق تر از آنچه که سیستم طراحی شده در شن فرو روند، در نتیجه نیاز به پس شویی بیشتری دارد تا آلودگی را خارج کند و این باعث هدر رفتن وقت و انرژی می شود.

2- در بعضی موارد سرعت بالای جریان باعث می شود که ذرات آلوده کاملا در شن فرو رفته و دوباره وارد استخر گردند. وقتی این اتفاق می افتد تصفیه ناقص خواهد بود و یا هیچ تصفیه ای صورت نمی گیرد.

جریان های سرعت بالا همچنین باعث فرسودگی شن و ماسه خواهند شد و زبری سطحشان را کم می کنند. در نتیجه شن ها باید سریعتر عوض شوند.
برای بهترین نتیجه، سرعت جریان آب را تا حد ممکن پایین نگه دارید. پمپ های دور متغیر جدید راندمان خوبی برای ایجاد جریان در سیستم دارند. با افزایش نرخ های انرژی، این پمپ ها امروزه رایج شده اند و به شما این امکان را می دهند تا با فشار یک دکمه جریان را کنترل کنید.

فیلتر شنی چیست ؟