مخازن فیلتر شنی
1400-02-18 1402-03-10 5:51مخازن فیلتر شنی
تصفیه آب یکی از مهم‌ترین عملیات‌های صنعتی و بهداشتی در جهت حفظ سلامت جامعه است. به همین دلیل در تمامی دنیا، فیلتراسیون یکی از مهم‌ترین فرایندهای موجود در تصفیه و زلال سازی آب و جداسازی پساب است که با استفاده از صافی‌های مخصوص، ذرات معلق در لایه‌های آب را جدا کرده و با فیلترکردن آنان به تصفیه فیزیکی آب می‌پردازد. قسمت فوقانی دستگاه مخازن فیلتر شنی محل ورود آب بوده و بعد از آن لایه‌های بستر صافی وجود دارد. آب پس از طی مراحل تصفیه و زلال سازی از قسمت انتهایی و پایین دستگاه خارج می‌گردد.
زلال سازی، تصفیه و فیلتراسیون آب از قدیم جزو ابتدایی‌ترین تکنولوژی مؤثر جهت تصفیه آب با ظاهری مطلوب بوده است. به همین علت، فیلتر شنی در واحدهای تصفیه آب به‌کاررفته تا طی فرایندی ذرات رسوب شونده و معلق در آب و یا لخته‌های کوچک که در مراحل انعقاد و سختی گیری ته‌نشین نشده‌اند را جدا نماید. در این دستگاه، آب ناخالص از بستر ذرات سیلیس یا شنی عبور کرده و براثر عبور آب از خلل‌وفرج بین ذرات شن، مواد معلق موجود در آب‌گرفته می‌شود. بدین ترتیب آب موجود تقریباً عاری از مواد معلق خواهد بود.
مخازن فیلتر شنی
مخازن فیلتر شنی مخازنی از ورق فولاد با ضخامت مناسب هستند که فیلترهای تحت‌فشار با پوشش‌دهی بالایی را در خود جای دادند. این مخازن با رنگ‌هایی از نوع اپوکسی رنگ شده و پوششی ضدخوردگی دارند. جنس صافی‌های موجود در این مخازن از نوع فایبرگلاس یا استنلس‌استیل است که جهت آب و پساب‌های خورنده استفاده می‌شود تا کلیه مواد و ناخالصی‌های معلق را جداسازی نماید. در ضمن هر فیلتر دارای شبکه لوله‌کشی به همراه اتصالات و شیرآلات برای آب ورودی، خروجی، شستشوی معکوس، تخلیه هوا، فشارسنج و دریچه‌های بازدید جهت دسترسی به داخل فیلتر است.
کاربرد دستگاه فیلتر شنی
از مخازن فیلتر شنی در سیستم‌های تصفیه فاضلاب‌های انسانی و صنعتی استفاده می‌گردد. همچنین در تصفیه آب شرب رودخانه‌ها پس از عملیات لخته سازی و انعقاد این فیلتر را قرار می‌دهند تا کدورت موجود را از بین ببرند. فیلتر شنی در سیستم‌های تصفیه آب استخرها، جکوزی‌ها و حوض‌های بزرگ جهت زلال سازی آب کاربرد فراوانی دارد. در نهایت از این دستگاه می‌توان در برج‌ها به جهت تصفیه مواد معلق نفوذی در آب برج خنک‌کن نیز استفاده کرد.
عمده‌ترین کاربرد فیلتر شنی
- استفاده در زلال سازی آب استخرهای شنا، جکوزی‌ها و حوض‌های بزرگ
- پیش تصفیه R.O
- گرفتن فلاگهای تصفیه شیمیایی
- تصفیه آب و فاضلاب های انسانی و صنعتی
- گندزدایی و تصفیه آب در صنایع کشاورزی و شیلات مانند استخرهای پرورش ماهی
- تصفیه آب برج خنک‌کن از مواد معلق نفوذی از هوا به آب، مانند گردوخاک
- استفاده در تأسیسات موتورخانه
انواع صافی‌های تصفیه آب
مخازن فیلتر شنی دارای سه نوع صافی هستند. شنی کند، شنی تند و شنی تحت‌فشار. توضیحات هرکدام از این صافی‌ها به شرح زیر است:
صافی شنی کند
صافی شنی کند به‌عنوان تصفیه آب‌هایی با آلودگی حداقل ۱۰ NTU تا حداکثر ۳۰NTU استفاده می‌گردد. هرچقدر آلودگی و ناخالصی آب کمتر باشد، عمر این صافی بیشتر خواهد بود. عملکرد صافی شنی به دلیل میزان بسیار کند سرعت آن، برای فضاهایی با زمین‌های بزرگ و ارزان مناسب است. لایه اول این دستگاه بر بستر ماسه انجام میگیرد، به‌طوری‌که با حذف ناخالصی‌ها و مواد معلق اولین قدم در تصفیه آب برداشته می‌شود. به علت عملکرد دقیق و بالای این صافی، آبی که با صافی فیلتر شنی کند تصفیه شده باشد، به تصفیه ثانویه در تصفیه‌خانه نیازی ندارد.
صافی شنی تند
در تصفیه‌خانه‌ها، غالباً از صافی شنی تند بهره می‌گیرند. فیلتراسیون این مدل صافی با آلودگی ۵ NTU الی ۱۰ NTU شامل چندین لایه است. یک‌لایه مهم این فیلترینگ کربن فعال است جهت حذف رنگ و طعم آب، و البته آب خروجی از این قسمت می‌بایست به قسمت‌های گندزدایی و کلرزنی روانه گردد. فیلتر کربنی بکار رفته در این صافی برای حذف طعم، بو، رنگ، مواد آلی و کلر آزاد از آب استفاده می‌شود.
اساس کار در فیلترهای کربنی جذب آلودگی‌های خارج از استاندارد آب شرب است. کربن به دلیل سطح فعال بالا در سیستم‌های جذبی استفاده‌های گوناگونی داشته و در مخازن FRP به‌صورت بستری تهیه می‌شود و آب با سرعت خطی مناسب (بسته به کیفیت آب عبوری از فیلتر کربنی) ازروی این بستر عبور می‌نماید. پس از گذشت زمان سطح کربن از ذرات ناخالصی غیراستاندارد اشباع شده و در نهایت مرحله احیای کربن صورت میگیرد این عملیات می‌تواند با Backwash انجام شود.
صافی شنی تحت‌فشار
بیشترین استفاده از این نوع صافی که به دو دسته عمودی و افقی می‌باشند، در تصفیه‌خانه‌های کوچک است. ارتفاع انواع فیلتر شنی تحت‌فشار استوانه‌ای ۱٫۵ متر می‌باشد. در این میزان ارتفاع، سه‌لایه شن، ماسه و حجم لازم برای انبساط در شستشوی معکوس فیلتر شنی وجود دارد. زیرا مخازن فیلتر شنی دارای صافی تحت‌فشار یک حجم خالی در جهت شستشوی معکوس فیلتر شنی دارند که Back Wash نامیده می‌شود.
در این نوع، فضای لازم برای انبساط بستر سیلیس در حین شستشوی معکوس صافی در نظر گرفته شده است و جهت شروع عملیات به فشاری بیشتر از یکبار نیاز دارد. جنس این صافی‌ها از فایبرگلاس یا آهن با پوشش ضدخوردگی می‌باشد. در کف فیلتر به تعداد سه عدد نازل در هر فوت مربع، نازل‌هایی برای عبور آب تصفیه شده تعبیه شده است.
زمان شستشوی فیلتر Back Wash
زمان شستشوی فیلتر در مخازن فیلتر شنی هنگامی است که میزان قابل‌توجهی مواد معلق موجود در آب، بستر دستگاه را اشباع نمایند. در این‌گونه مواقع لازم است کربن فعال یا آنتراسیت موجود در دستگاه هر شش ماه یکبار شستشو و احیا گردد.
بدین صورت که پس از شستشوی معکوس فیلتر، دانه‌های زغال را به مدت ۲۰ الی ۳۰ دقیقه با بخار آب کم‌فشار شستشو داده و با این کار به رفع گرفتگی‌های فیلتر شنی می‌پردازند. نکته قابل‌توجه در انجام آن این شستشوهای دوره‌ای آن است که آب از سمت بستر، برعکس حالت عادی جریان، به سمت فیلتر پمپ می‌شود. این کار برای مدت کوتاهی انجام میگیرد. نرخ گذر جریان آب بین ۳ تا ۱۰ مترمکعب بر مترمربع در هر ساعت است. نسبت به مقدار استفاده از فیلتر شنی، معمولاً هرچند روز یکبار عملیات شستشوی صافی شنی یا backwash برای احیای سیستم ضروری است.
زمان تعویض سیلیس فیلتر به طور میانگین هر ۵ تا ۱۰ سال یکبار است. نسبت به میزان استفاده از فیلتر، سیلیس داخل صافی شنی در اثر برخورد با مواد معلق و ذرات داخل آب به‌مرور ساییده شده و عملکرد اولیه خود را در برابر آنها از دست خواهد داد. بدین ترتیب زمان شستشوی فیلتر در بازه‌های کوتاه‌تری صورت میگیرد اگرچه نباید سیلیس فیلتر شنی را عوض کرد .
مراحل شستشوی فیلتر شنی
- ابتدا تمامی شیرها بسته می‌شوند.
- سپس به شستشوی اولیه فیلتر با بازکردن شیرهای یک و سه می‌پردازند.
- در مرحله بعد به شستشوی ثانویه فیلتر با بازکردن شیرهای دو و پنج پرداخته می‌شود.
- و نهایت کارکرد عادی فیلتر با بازکردن شیرهای دو و چهار چک می‌شود.
مزایای فیلتر شنی تحت‌فشار
ویژگی‌های فیلتر شنی
بدنه صافی مخازن فیلتر شنی، تا ۵ بار فشار را پشتیبانی می‌کند. در این نوع فیلترها سه‌لایه رنگ اپوکسی در قسمت داخلی بدنه و سطح خارجی بدنه صافی با ضدزنگ و رنگ مناسب پوشانده می‌شود. همچنین مجهز به دریچه‌های بازدید بالا و پایین بوده و دارای شیر هواگیری و فشارسنج می‌باشد. مخازن فیلتر شنی قابلیت مجهز شدن به سیستم‌ها اتوماتیک شستشوی معکوس را دارا هستند.
جزئیات مخازن فیلتر شنی
- مخازن فیلتر شنی دارای محصول سیلیس در سه سایز بوده که با بهترین کیفیت عرضه می‌شود.
- این دستگاه دارای مخزن تحت‌فشار فلزی، گالوانیزه یا استیل با ضخامت استاندارد با فشار کار سیستم هستند.
- دارای شیرهای دستی از نوع پروانه‌ای، کشویی یا شیر دیجیتال تمام اتوماتیک دبل کنترل می‌باشند.
- مجهز به لوله‌کشی کامل و تجهیز شده بر روی مخزن دستگاه می‌باشد.
- این دستگاه از داخل با دولایه رنگ اپوکسی و از خارج با دولایه رنگ زینک، پوشش داده می‌شوند.
انواع فیلتر شنی
مخازن فیلتر شنی برحسب جنس بدنه به دودسته صافی شنی فلزی و FRP تقسیم می‌گردند.
فیلتر شنی فلزی
جنس بدنه فیلتر شنی فلزی از جنس فولادی ST37 با پوشش اپوکسی و ضد خورندگی بوده و داخل و خارج آن با پوشش اپوکسی پوشانده می‌شود. فیلتر را باتوجه‌به نوع کاری که می‌خواهند انجام دهد از جنس استنلس‌استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ می‌سازند.
فیلتر شنی FRP
در ساخت این نوع فیلتر شنی از مواد کامپوزیت استفاده می‌شود، برای همین به نام فایبرگلاس یا FRP مشهور است. پوشش داخلی فیلتر شنی FRP از جنس PE و به‌صورت یک‌تکه و بدون درز و food grate می‌باشد همچنین پوشش خارجی آن از مواد کامپوزیتی همراه با رشته‌های بافته شده فایبرگلاس است.
سختی گیر
سختی آب Hardness شامل مواد و فلزات محلول در آب است که ماهیتی رسوبی داشته و از ترکیبات آهن، منگنز، استرانسیم، آلومینیوم و خصوصاً کلسیم و منیزیم ایجاد می‌شوند. البته درصد درگیری عناصر آهن، منگنز، استرانسیم و آلومینیوم به نسبت کلسیم و منیزیم محلول در آب کمتر است. در کل سختی موجود در آب ایجاد مشکلاتی در سیستم‌های تأسیساتی و صنعتی می‌کند که مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از:
- مضر برای سلامتی انسان از جمله ایجاد سنگ‌های کلیه، مثانه و مشکلات سوءهاضمه
- کاهش راندمان کار در انتقال حرارت پایین به علت ایجاد رسوب در دیگ بخار فشار بالا. این مشکل باعث بالارفتن دمای دیگ جهت جبران کسری انتقال حرارت شده و سبب افزایش مصرف سوخت می‌شود.
- پایین آمدن راندمان یا از دور خارج شدن چیلرها، برج‌های خنک‌کننده و سیستم‌های حرارتی و برودتی به دلیل ایجاد رسوب ناشی از سختی آب
- کاهش قدرت شویندگی مواد پاک‌کننده و کم شدن اثرات آنها به علت وجود سختی آب
- افت کیفیت رنگ در صنایع رنگرزی و نساجی
روش کم کردن سختی آب
به طور معمول از روش سختی گیری‌های رزینی جهت حذف سختی آب استفاده می‌شود. دستگاه‌های سخت‌گیر در تصفیه آب از مخازن فیلتر شنی جنس FRP می‌باشد. بدین شکل که در داخل مخزن ذرات رزین را قرار داده و داخل سطوح آن با اپوکسی می‌پوشانند تا از خوردگی آن جلوگیری و باعث افزایش عمر دستگاه شود. در دستگاه‌های رزینی، فرایند تبادل یونی توسط رزین‌های کاتیونی انجام می‌شود.
رزین‌ها با قرارگیری در برابر آب سخت، یون سدیم خود را با یون‌های رسوب‌گذار از قبیل کلسیم و منیزیم موجود در آب تعویض می‌کنند. مبادله یون‌ها تا زمانی که همه سدیم رزین‌ها با کلسیم و منیزیم آب تعویض شوند، ادامه می‌یابد. بدین ترتیب به‌آهستگی بازده فرایند سختی گیری کاهش خواهد یافت. رزین‌ها دوباره بازیابی و احیاء می‌شوند و احیاء دوباره رزین‌های کاتیونی با عبور محلول غلیظ کلرید سدیم (نمک طعام) از بستر رزین انجام میگیرد.
مشکلات مخازن فیلتر شنی
برخی اوقات نیاز به افزودن مواد شیمیایی برای بالابردن عملکرد مخازن فیلتر شنی می‌شوند. در واقع فیلتراسیون شنی، خود نیز بی‌اشکال نیست چراکه خود سبب تولید پسابی به شدت آلوده پس از تصفیه می‌گردد. برای محدودکردن بار بر روی فیلترهای شنی، ابتدا سعی در ته‌نشینی مواد و ذرات معلق و دارای نشت همچون فاضلاب‌های سنگین می‌کنند تا از شستشوی دوباره جلوگیری نمایند.
در زمینه تصفیه آب استخرها، یکی از اصلی‌ترین راهکارها زلال سازی آب است. برای این منظور فیلتر باید در شرایط کاری بهینه نگه‌داری و به کار برده شود. پس در جهت جلوگیری از رشد جلبک‌ها و رفع مشکلات پمپ فیلترهای شنی استخرها باید سریع و بهینه عمل کرد. بدین منظور موارد زیر به‌صورت دوره‌ای بررسی می‌گردد.
نشتی در خط BackWash
از قطعات پیچیده و مهم مخازن فیلتر شنی، شیر چند حالته یا چند راهی است که باعث به‌وجودآمدن بسیاری از مشکلات می‌شود و نیازمند بررسی‌های مداوم و دوره‌ای است. بیش از دوازده قطعه و چندین مسیر مختلف برای جریان آب در یک شیر چند حالته Multiport valve وجود دارد. پیشنهاد بهتر استفاده از شیرهای کششی Push-pull valves است که در کنار فیلتر شنی نصب شده و روش کارکردی ساده دارند. این شیرها دارای دو دریچه برای فیلترینگ و BackWash می‌باشند.
بعد از اتمام پروسه BackWash وجود جریان کوچکی از آب که به خارج شدن از این روند ادامه می‌دهد، امری غیرمنتظره نیست ولی باید دقت کرد تا در صورت ادامه‌دار شدن آن به بررسی سلامت شیر پرداخته شود. بیشتر اوقات وجود این‌گونه نشتی‌ها، نشانه مستهلک شدن واشرهای عنکبوتی یا او رینگ‌هاO-ring و یا نامرغوب بودن آنهاست.
وظیفه این مدل واشرها، بند نمودن مسیرهای آب (یا فاضلاب) برای کنترل مسیر و جهت آب استخر است. با گذشت زمان واشر لاستیکی دچار فرسایش و خوردگی می‌شود، در نتیجه آب یا آلودگی‌ها و آشغال‌ها از مسیر مشخص شده برای BackWash منحرف و بدون طی فرایند فیلتراسیون به استخر برمی‌گردد و همین موضوع می‌تواند موجب بروز مشکلات زیادی در فیلتر شنی استخرها شود.
همچنین چرخاندن شیر در زمان کار نیز باعث خرابی آب‌بند می‌شود. برخی اوقات نیز واشر خراب نشده و تنها نیاز به نظافت، تنظیم و روغن‌کاری دارد.
آنچه در مقاله گذشت …
در نهایت دانستیم مخازن فیلتر شنی از متداول‌ترین ابزارهای مورداستفاده در روش‌های حذف مواد زائد موجود در آب هستند که توانایی حجم پالایش و رسوب‌زدایی در کوتاه‌ترین زمان ممکن را دارند. کلیه مراحل طراحی و ساخت انواع این مخازن در محیط کارگاه و باتوجه‌به نوع سیستم توسط قطعات خاصی صورت می‌پذیرد.
ذکر این نکته ضروری است که مونتاژ کردن فیلتر شنی در محل نصب انجام می‌شود و سایر امور و ساخت بدنه اصلی در محیط کارگاه انجام میگیرد. این کار پیچیدگی‌های خاص خود را دارد به‌طوری‌که کلیه مراحل طراحی و ساخت انواع فیلتر شنی توسط مهندسان و کارشناسان فنی، خبره و با تجربه صورت میگیرد تا شاهد کمترین درصد خطا به هنگام طراحی و سپس ساخت این محصول نباشید.
