فیلتر شنی بهساز آب

فیلتر شنی چیست؟

فیلترهای شنی به عنوان مرحله ای در فرآیند تصفیه آب استفاده می شود. فیلتر شنی تحت فشار یکی از مراحل پیش تصفیه می باشد که اجازه عبور ذرات بزرگتر از ۵۰ میکرون را نمیدهد. بدنه فلزی صافی تحت فشار، استوانه ای شکل است. جنس بستر فیلترها متشکل از ذرات دانه ای (سنگ سیلیس) می باشد. آبی که باید تصفیه شود وارد قسمت بالایی صافی می شود و از بستر صافی عبور می کند. سپس در قسمت پایین صافی، جمع آوری و به مصرف می رسد.

انواع فیلتر شنی

فیلتر شنی سه نوع اصلی وجود دارددکه هر سه روش به طور گسترده در صنعت آب در سراسر جهان استفاده می شود

1. فیلتر شنی سریع (گرانشی)
2. فیلتر شنی جریان رو به بالا
3. فیلتر شنی آهسته

دو مورد اول نیاز به استفاده از مواد شیمیایی لخته ساز دارند تا به طور موثر کار کنند، در حالی که فیلترهای شنی آهسته می توانند آب با کیفیت بسیار بالایی با حذف عوامل بیماری زا از 90 تا 99% (بسته به سویه ها)، طعم و بو را بدون نیاز به کمک مواد شیمیایی تولید کنند. فیلترهای شنی علاوه بر استفاده در تصفیه خانه های آب، می توانند برای تصفیه آب در مصارف خانگی استفاده شوند زیرا از موادی استفاده می کنند که برای اکثر مردم در دسترس است.

مفهوم فیلتراسیون بستر شنی

فیلتر بستر شنی نوعی فیلتر عمقی است. به طور کلی، دو نوع فیلتر برای جداسازی ذرات جامد از سیالات وجود دارد:

• فیلترهای سطحی، جایی که ذرات بر روی یک سطح نفوذ پذیر جمع می شوند.
• فیلترهای عمقی، جایی که ذرات در داخل یک بدنه متخلخل از مواد جذب می شوند.

علاوه بر این، دستگاه های غیرفعال و فعال برای جداسازی جامد از مایع مانند مخازن ته نشینی، فیلترهای اسکرین های خود تمیز شونده، هیدروسیکلون ها و سانتریفیوژها وجود دارند. انواع مختلفی از فیلترهای عمقی وجود دارد، برخی از مواد فیبری و برخی دیگر از مواد دانه ای استفاده می کنند. فیلترهای بستر شنی نمونه‌ای از فیلترهای عمقی بستر دانه‌ای هستند. آنها معمولاً برای جداسازی مقادیر کمی (<10 قسمت در میلیون یا <10 گرم در متر مکعب) جامدات ریز (<100 میکرومتر) از محلول های آبی استفاده می شوند. و بیشتر کاربردهای خود را در تصفیه پساب مایع دارا می باشند.

مکانیسم های جذب ذرات جامد

فیلترهای بستر شنی با فراهم کردن فرصت برای جذب ذرات جامد بر روی سطح یک دانه شن عمل می کنند. هنگامی که سیال از میان شن متخلخل در طول مسیری پر پیچ و خم عبور می کند، ذرات به دانه های شن نزدیک می شوند. ذرات می توانند با یکی از چندین مکانیسم زیر جذب شوند:

• برخورد مستقیم
• جاذبه واندروالسی
• جاذبه بار سطحی
• نفوذ

علاوه بر این، اگر شن و ماسه دارای بار یکسانی (مثبت یا منفی) با ذرات جامد باشد، از جذب ذرات جامد به علت دافعه بار سطحی جلوگیری می شود. علاوه بر این، ممکن است ذرات جذب شده از جای خود خارج شوند، اگرچه ممکن است دوباره در عمق بیشتری در بستر جذب شوند. در نهایت، دانه شنی که قبلاً به ذرات جامد آلوده شده است ممکن است جاذب تر شود یا ذرات جامد اضافی را دفع کند. در برخی از کاربردها، لازم است پسابی که در بستر شن جریان دارد، پیش تصفیه شود تا اطمینان حاصل شود که ذرات جامد می توانند جذب شوند. این را می توان با یکی از چندین روش به دست آورد:

• تنظیم بار سطحی ذرات و ماسه با تغییر pH
• انعقاد – افزودن کاتیون های کوچک و پر بار (معمولاً از آلومینیوم 3+ یا کلسیم 2+ استفاده می شود)
• لخته سازی – اضافه کردن مقادیر کمی از زنجیره های پلیمری باردار که یا پلی بین ذرات جامد تشکیل می دهند (آنها را بزرگتر می کند) یا بین ذرات جامد و ماسه.

شرایط عملیاتی: آن ها می توانند با سیالات با جریان رو به بالا یا سیالات جریان رو به پایین که حالت دوم بسیار معمول تر است، عمل کنند. برای دستگاه‌هایی که به سمت پایین جریان دارند، سیال می‌تواند تحت فشار یا به تنهایی توسط گرانش جریان یابد. فیلترهای بستر شنی تحت فشار معمولاً در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند و اغلب به عنوان فیلترهای بستر شنی سریع شناخته می شوند. واحدهای تغذیه با گرانش در تصفیه آب به ویژه آب آشامیدنی استفاده می شوند و این فیلترها در کشورهای در حال توسعه کاربرد وسیعی یافته اند (فیلترهای شنی کند).

انواع فیلتر شنی

• فیلترهای شنی سریع (گرانشی)
• فیلترهای بستر شنی سریع (فشار)
• فیلترهای شنی جریان بالا
• فیلترهای شنی آهسته

ماسه فیلتر شنی بیشترین فضای محفظه را اشغال می کند. یا روی کف نازل یا بالای یک سیستم زهکشی قرار می گیرد که به آب فیلتر شده اجازه خروج می دهد. آب خام از پیش تصفیه شده وارد محفظه فیلتر در بالا می شود، از طریق محیط فیلتر جریان می یابد و پساب از طریق سیستم زهکشی در قسمت پایین تخلیه می شود. فرایند کارخانه های بزرگ نیز دارای سیستمی می باشند که برای توزیع یکنواخت آب خام به فیلتر اعمال شده است. علاوه بر این، معمولاً یک سیستم توزیع کنترل کننده جریان هوا گنجانده شده است که این امکان توزیع ثابت هوا و آب را فراهم می کند و از جریان بیش از حد آب در مناطق خاص جلوگیری می کند. یک توزیع دانه معمولی به دلیل شستشوی معکوس مکرر خارج می شود. دانه‌های با قطر کمتر در قسمت بالایی لایه شن و دانه‌های درشت در قسمت‌های پایینی غالب هستند. دو فرآیند مؤثر بر عملکرد یک فیلتر، تکامل و بازسازی است. در ابتدای اجرای یک فیلتر جدید، راندمان فیلتر همزمان با تعداد ذرات جذب شده در محیط افزایش می یابد. این فرآیند تکامل فیلتر نامیده می شود. در طول تکامل فیلتر، پساب ممکن است معیارهای کیفی را برآورده نکند و باید در تصفیه خانه در مراحل قبلی دوباره تزریق شود. روش های بازسازی امکان استفاده مجدد از محیط فیلتر را فراهم می کند. جامدات انباشته شده از بستر فیلتر حذف می شوند. در طول شستشوی معکوس، آب (و هوا) از طریق سیستم فیلتر به عقب پمپ می شوند. آب شستشوی معکوس ممکن است تا حدی دوباره به مراحل ابتدایی فرآیند فیلتراسیون تزریق شود و پساب تولید شده باید دور ریخته شود. زمان شستشوی معکوس یا با مقدار کدورت پشت فیلتر که نباید از یک آستانه تعیین شده بیشتر شود یا با افت هد در عرض محیط فیلتر تعیین می شود که همچنین نباید از مقدار معینی تجاوز کند.