فیلتر شنی
1401-04-26 1401-09-01 8:32فیلتر شنی
فیلتر شنی
فیلتر شنی چیست؟
فیلترهای شنی دستگاهی است که بیشتر برای فیلترکردن و تصفیه آب مورداستفاده قرار میگیرد. آب برای تصفیه شدن با سرعتی کم از درون ماسه‌ای که در دستگاه فیلتر وجود دارد، عبور می‌کند و ذرات خاک و ناخالصی‌های موجود در آب در منافذ ریز شن رها می‌شود. این فناوری فیلتراسیون به‌ویژه برای پیش تصفیه تجهیزات ضدعفونی‌کننده، آماده‌سازی برای فیلتراسیون خرد و فوق‌العاده، سیستم‌های چرخش مجدد، فرایندهای تصفیه آب شستشو و شرب، سیستم‌های آبیاری و تمیزکردن آب‌های زیرزمینی مناسب است.
به این نکته توجه کنید که فیلتر شنی باعث جداسازی مواد محلول در آب نمی‌شود و فقط می‌تواند ذرات جامد آب، مانند جلبک‌ها و مواد آلی را از آب جدا کند. موادی که در آب حل نمی‌شوند، می‌توانند توسط این فرایند از آب جدا شوند، به‌شرط اینکه ذرات به‌اندازه‌ای که لازم است، بزرگ باشند.
فیلترهای شنی به شکل کلی مخزن‌هایی هستند که با متریال بتنی، فایبرگلاس، فولادی و … تحت‌فشار تولید می‌شوند و از نظر شکل ظاهری در اکثر مواقع دایره و یا به شکل استوانه هستند، اگرچه دستگاه‌هایی به شکل مربع نیز ساخته می‌شود.
روش شستشوی فیلتر
زمانی که مقدار مشخصی از آب فیلتر شد و همچنین شن موجود در دستگاه به درجه خاصی از آلودگی رسید، دستگاه مذکور به طور خودکار به شستشوی مجدد می‌پردازد. در حین شستشو، منافذ بزرگ می‌شوند و دوباره خاک بر روی آن از شن شسته می‌شود. پس از آن، این خاک همراه با آب شستشو تخلیه می‌شود. در نتیجه، فیلتر شنی با حفظ کیفیت تصفیه بهینه، مسدود نخواهد شد و به حالت اولیه و مناسب برای فیلتراسیون باز خواهد گشت.
اندازه مناسب شن و ماسه درون دستگاه فیلترهای شنی
اندازه ماسه و شنی که برای بستر فیلتراسیون درون دستگاه ریخته می‌شود، به عوامل مختلفی همچون اندازه فیلتر و جریان آبی که قرار است از میان آنها عبور کند، بستگی دارد.
اغلب، برای فرایند فیلتراسیون، از شن و ماسه با قطر 0.8 میلی‌متر تا 1.25 میلی‌متر استفاده می‌شود، اما این ممکن است در هر دستگاه با توجه به کاربرد آن متفاوت باشد. به‌عنوان‌مثال، یک نوع نصب ماورا بنفش جریان کمتری برای عبور دارد و از شن و ماسه 0.4 میلی‌متر تا 0.8 میلی‌متر برای فیلترکردنی محدودتر استفاده می‌کند.
وقتی شن و ماسه اندازه کوچک‌تری داشته باشند، مقاومت افزایش می‌یابد و در نتیجه جریان کمتری از دستگاه عبور می‌کند. برای این قطر کوچک، ظرفیت کمتری برای شستشوی لازم است، زیرا شن و ماسه سبک‌تر است و به‌راحتی با خاک شسته می‌شود. همچنین در صورت کوچک بودن قطر دانه شن و ماسه، باید توجه داشته باشید که شستشوی مکرر بیشتر باید انجام شود زیرا در مقایسه با استفاده از قطر بزرگ، خاک بیشتری در محل خروجی گرفته می‌شود و زودتر موجب انسداد دستگاه خواهد شد.
بررسی و نگهداری دستگاه فیلتر شنی
برای استفاده بهینه از دستگاه فیلتر و همچنین طول عمر مفید بیشتر باید سیستم فیلتر کننده همیشه تحت کنترل باشد. پر و یا خالی بودن فیلتر شن و ماسه را به‌صورت دوره‌ای بررسی کنید. اگر بستر دستگاه تا حدی پر شده است که شن و ماسه‌ها به‌هم‌چسبیده یا خرد می‌شوند و یا اگر فیلتر شنی به شستشو نیاز دارد، حتماً شستشو را انجام داده و شن‌ها را تعویض کنید. همیشه از این موضوع مطمئن باشید که دستگاه فیلتر را به‌خوبی نگهداری می‌کنید تا راندمان موردنظر را از آن دریافت کنید.
انواع فیلترها
فیلترهای شنی انواع مختلفی دارند و به سه نوع اصلی دسته‌بندی می‌شوند:
- فیلترهای شنی سریع (ثقلی): این نوع از فیلترهای شنی، تحت‌فشار قرار می‌گیرند و معمولاً به‌صورت چندتایی در کنار هم و در حالت موازی نصب می‌شوند. اندازه و کارایی این دستگاه‌ها متفاوت و متنوع است. فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند و عموماً با متریال استیل و یا فایبرگلاس ساخته می‌شوند.
- فیلترهای شن و ماسه تحت‌فشار: این نوع دستگاه‌های فیلتر سرعت جریان آب را به‌صورت یکدست پخش می‌کنند و با توجه به‌اندازه شن و ماسه توانایی این را دارند که ذرات با سایز حدود 40 میکرومتر را از جریان جدا کنند.
- فیلتر شنی آهسته: فیلترهای شنی آهسته می‌توانند آبی زلال و عاری از مواد بیماری‌زا، بدون هرگونه ذرات اضافی و بدون بو و طعم تحویل دهند. این نوع فیلترها از 90٪ تا 99٪ از عوامل بیماری‌زا را بدون اینکه از هر نوع ماده شیمیایی کمک بگیرند فیلتر می‌کنند. این نوع از فیلترهای شنی اولین نسل از سیستم فیلتر شن و ماسه بودند.
از هر سه روش و سه نوعی که در بالا ذکر شد، در سیستم آبرسانی و تصفیه آب در کل دنیا استفاده می‌شود. دو روش فیلترهای شنی سریع و فیلترهای جریان بالا، برای انجام فرایند و عملکرد بهینه به استفاده از مواد شیمیایی لخته ساز نیاز دارند تا کارایی مؤثری داشته باشند. فیلترهای شن و ماسه می‌توانند جدا از استفاده در تصفیه‌خانه‌های آب، برای تصفیه آب خانگی نیز استفاده شوند زیرا در آنها از موادی استفاده می‌شود که برای بیشتر افراد در دسترس است.
تاریخچه ساخت فیلتر شنی
تاریخچه پیدایش روش‌های جداسازی مواد به زمان‌های بسیار دور برمی‌گردد، زیرا مواد فیلتر از دوره‌های ابتدایی حیات بشر و در زمان باستان مورداستفاده قرار می‌گرفته است. گیاهان راش و ژنیستا برای پرکردن ظروف الک که مواد جامد و مایع را از هم جدا می‌کردند، مورداستفاده بوده است. مصریان باستان همچنین از ظروف سفالی متخلخل برای فیلترکردن آب آشامیدنی، شراب و سایر مایعات استفاده می‌کردند.
انواع فیلترهای شنی و مکانیسم عملکرد آنها
فیلتر شنی نوعی فیلتر عمیق است. به شکل کلی دو نوع فیلتر برای جداکردن ذرات معلق از مایعات وجود دارد:
- فیلترهای سطحی: این نوع فیلترها در آن جایی که ذرات معلق جامد روی سطحی قرار گرفته‌اند که قابلیت نفوذ دارد، کاربرد دارند.
- فیلترهای عمیق: این نوع فیلترها آن جایی مورداستفاده قرار می‌گیرند که ذرات درون یک ماده متخلخل فرورفته و مخلوط شده‌اند.
مکانیسم کار فیلترهای شنی به این صورت است که شرایط را به‌گونه‌ای مهیا می‌کنند که سیال با عبور از میان‌دانه‌های شن فرصت کافی داشته باشد تا ذرات جامد معلق خود را در بستر فیلتر جا بگذارد. هنگامی‌که مایعات از میان ماسه و شن درون دستگاه از راه پیچ در پیچی عبور می‌کنند، ذرات جامد و ناخالصی‌ها بهدانه‌های شن نزدیک شده و جذب آنها می‌شوند. آنها می‌توانند توسط یکی از چندین روش زیر جذب شوند:
- برخورد مستقیم
- ون در والس یا نیروی جذب لندن
- جاذبه بار سطح
نکاتی که در این باره باید مورد توجه قرار بگیرند
توجه به این نکته ضروری است که اگر بار موجود در سطح ماسه مثبت یا منفی باشد اما با بار ذرات جامد یکسان باشد، می‌توان از طریق دفع بار سطحی هم از جذب ذرات معلق جلوگیری کرد. همچنین ممکن است ذرات در ابتدا جدا شوند اما در عمق پایین‌تر دوباره جذب شوند. سرانجام، یک دانه شن و ماسه که قبلاً به ذرات معلق آلوده شده است اما ممکن است قدرت جذب بیشتری پیدا کند و ذرات اضافی را جدا کند.
این موضوع می‌تواند در صورتی اتفاق بیفتد که با چسبیدن به دانه شن، ذرات بار سطحی را ازدست‌داده و به ذرات اضافی جذاب شوند یا برعکس، بار سطحی حفظ شود و ذرات بیشتری دانه شن را دفع کنند. در بعضی از سیستم‌ها لازم است تا پساب خروجی که اصولاً به یک بستر ماسه‌ای می‌ریزد، قبل از تصفیه اطمینان حاصل شود که می‌تواند ذرات معلق خود را دفع کند. برای این موضوع می‌توان از سه روش زیر استفاده کرد:
- تنظیم بار سطح روی ذرات و شن و ماسه با تغییر pH
- انعقاد یا همان افزودن کاتیون‌های کوچک و پربار (از آلومینیوم 3+ یا کلسیم 2+ معمولاً استفاده می‌شود)
- لخته سازی یعنی افزودن مقادیر کم از زنجیره‌های پلیمری بار
انواع فیلتر شنی با توجه به متریال
همان‌طور که در بالا ذکر شد، فیلترهای شنی از لحاظ جنس و متریال و همچنین موادی که در آنها استفاده می‌شود انواع مختلفی دارد که در ادامه نمونه‌هایی از آن عنوان شده است:
- فیلتر شن و ماسه فولاد ضدزنگ
- فیلتر شنی فایبرگلاس (فیلتر FRP)
- فیلتر شن و ماسه فولاد کربن (فیلتر معدنی)
- فیلتر ماسه‌ای معدنی با پوشش فایبرگلاس
- فیلتر شن و ماسه جامد
- فیلتر شن و ماسه و کربن (چندرسانه‌ای)
- فیلتر استخری شنی
- فیلتر جکوزی شنی
- کتری فیلتر شنی
- فیلتر شنی آکواریوم
- فیلتر شن و ماسه افقی
- فیلتر عمودی
- فیلتر شن و ماسه گالوانیزه
- فیلتر شن یا فیلتر شن و ماسه رزین
- فیلترهای ماسه‌ای معدنی
سخن پایانی
همان‌طور که پیش‌ازاین به آن اشاره شد، فیلتر شنی دستگاهی است که برای تصفیه آب، تولید شده و مورداستفاده قرار میگیرد. مکانیسم کار فیلتر در این دستگاه‌ها به این شکل است که آب با ورود به مخزن، از بستر شن و ماسه عبور کرده و ذرات جامد معلق در آن به‌وسیله شن و ماسه درون دستگاه جداسازی می‌شود. این موضوع در نهایت آبی زلال و بدون طعم و بو و مزه را تحویل می‌دهد. متریال استفاده شده برای ساخت مخازن دستگاه معمولاً بتن، فولاد، استیل و یا فایبرگلاس است.
توجه به این نکته ضروری است که از فیلترهای شنی نمی‌توان به‌عنوان دستگاه تصفیه کامل آب آشامیدنی استفاده کرد؛ چراکه این دستگاه‌ها فقط ذرات جامد معلق را از آب جدا کرده و باعث شفافیت آب می‌شود و توانایی جداسازی املاح و مواد معدنی و شیمیایی را از آب ندارد.
یکی از مزایای مهم دستگاه‌های فیلتر شنی، مقرون‌به‌صرفه بودن آن است؛ چراکه وقتی سیستم فیلترینگ از وجود ذرات جامد و ناخالصی‌ها اشباع شد، هیچ نیازی به تعویض و تعمیر دستگاه نیست. این نوع فیلترها به‌راحتی با استفاده از روش بک واش قادر خواهند بود که بار دیگر سیستم خود را شست‌وشو داده و یا به عبارتی احیا کنند.
