معرفی ابزارآلات صنعتی

دستگاه فیلتر شنی چیست؟

فیلتر شنی (Sand Filter) به مخزن‌هایی از جنس فولاد گالوانیزه، فایبرگلاس و استیل گفته می‌شود که به شکل‌های استوانه‌ای (و گاهی مربع) تحت فشار اتمسفریک ساخته می‌شوند. كه با تصفیه (فیلتراسیون) آب به صورت فیزیكی باعث حذف ذرات معلق موجود در آب نظیر گل، رنگ، ذرات معلق و ذرات حاصل از خوردگی می‌شوند.

فیلترهای شنی که با عبور آب از بستر شن و ماسه های دانه بندی شده، وظیفه جداسازی ذرات معلق (معمولا تا قطر 50 میکرون ) از آب در گردش را به عهده دارند، به عنوان پیش تصفیه باعث شفافیت و زلال شدن آب گردیده، ولی املاح و دیگر مواد شیمیایی موجود در آب را حذف و جذب نمی نمایند.

داخل مخزن فیلتر شنی با شن سیلیسی و یا آنتراسیت پر می‌گردد كه معمولاً یک‌ لایه 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، ذرات معلق موجود در آب در میان شن ها گیر کرده و آب تقریباً عاری از ذرات معلق، در خروجی فیلتر شنی به دست می‌آید. البته جمع شدن ذرات معلق در خلل و فرج فیلتر شنی، باعث افزایش افت فشار جریان عبوری از فیلتر می‌گردد كه اگر این افت فشار از حد معینی تجاوز نماید، باید شن های سیلیسی فیلتر شنی را شستشو داد.(بک واش)

نمونه فیلتر شنی رایج در منازل، همان فیلتر تصفیه آب یخچال ها و پیش فیلتر دستگاه‌های تصفیه آب خانگی است که به عنوان یک فیلتر شنی صرفا قادر به جذب ذرات درشت و ارائه آب زلال مصرفی می باشد.

موارد کاربرد دستگاه فیلتر شنی :

آب استخر
حذف رنگ‌ها
آب برگشتی برج‌های خنک‌کن
تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی
فیلتراسیون فاضلاب‌های صنعتی و انسانی
تصفیه آب های سطحی (رودخانه‌ها یا چاه‌ها)
پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO)
فیلتراسیون مصارف آشامیدنی و صنعتی (تصفیه‌ خانه‌های شهر و صنعتی)

مشکلات ناشی از عدم استفاده از فیلتر شنی به‌ عنوان مثال در استخرها (به علت باز بودن سطح استخر) :

چنانچه آب استخر متناوباً تعویض یا فیلتر نگردد، آب راكد مانده و آلوده می شود. وجود مواد خارجی از قبیل برگ، خاک، گرد و غبار و رشد و تكثیر میکروب‌ها، انواع قارچ‌های میكروبی و تخم انگل‌ها در آب باعث بیماری‌هایی از قبیل یرقان، تب‌های روده‌ا‌ی، اسهال خونی، بیماری‌های پوستی و غیره می‌گردد كه بخصوص در استخرهای عمومی باید این موضوع شدیداً مورد توجه قرار گیرد.

فیلترهای کربنی :

به فیلترهای شنی با رزین کربن اکتیو جهت حذف کلر آزاد، رنگ، طعم، بو و مواد آلی موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرند، فیلتر کربنی می‌گویند.

فیلتر شنی FRP و فایبرگلاس رایج ترین نوع فیلتر برای استخرها است که با ایجاد سرعت مناسب برای فیلتراسیون، تصفیه ای ایده آل را فراهم می سازد. در هنگام تصفیه، آب کثیف استخر از لوله ورودی وارد فیلتر می شود. فشار پمپ و نیروی جاذبه، آب را از درون شن به سمت پایین هدایت میکند و شن و ماسه های ریز هرگونه آشغال و مواد زائد را از آب استخر می گیرند.

استفاده از فیلتر شنی در استخرها، علاوه بر جداسازی ذرات معلق فوق تا حدود زیادی چربی های شناور در روی آب را نیز جذب می نمایند.

در پایین فیلترهای شنی نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز وجود دارد که بدلیل قطر کم آنها عبور شن و ماسه از آنها امکان پذیر نمی‌باشد، اما آب از داخل این نازل ها عبور می کند و از لوله خروجی در زیر مخزن اصلی فیلتر شنی خارج می شود.

فیلتر شنی براساس نوع کاربرد مورد نیاز از نظر ظرفیت، حجم، فشار کار، جنس و ابعاد انتخاب می گردد.

فیلترهای شنی تحت فشار در سایزها و جنس های متفاوتی ساخته می شوند که رایج ترین آن ها فیلترهای شنی عمودی با سر عدسی است. این فیلترها با قطر مناسب از ورق فولادی (ST-37) و یا گالوانیزه به ضخامت اعلامی در استاندارد ASME و برای عدسی های فوقانی و تحتانی به روش DOUBLE-DISH ساخته می‌شوند که پس از زنگ زدایی از داخل با دو لایه پوشش اپوکسی و از خارج با یک لایه ضد زنگ و دو لایه رنگ مخصوص رنگ آمیزی گردیده و مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ضمن برای بهبود کیفیت فیلتراسیون و افزایش عمر فیلترهای تحت فشار میتوان قبل از عملیات رنگ آمیزی، فیلترها را از داخل، سند بلاست کرد.

این نوع از فیلترها مجهز به نازل هایی در قسمت فوقاني هستند که آب را برای تصفیه بهتر بر روی بستر شنی روی فیلتر پخش می­کنند.

همچنین در پایین این فیلترها و زیر آخرین لایه از سیلیس درون آن، استرينرهاي برنجی یا پلاستیکی (نازل های برنجی یا پلاستیکی) جهت جمع آوري و عبور آب قرار دارند.

درون فیلترهای شنی سه لایه مختلف از سیلیس با ضريب يكنواختي 1/35، با دانه بندي زير از نوع سنگ هاي مخصوص و درجه خلوص بالای 95% باید وجود داشته باشد.

سيليس نمره يك از قطر 5/0 ميلي متر تا 5/1 ميلي متر.
سيليس نمره دو از قطر 2 میلی متر تا 5/3 میلی متر.
سيليس نمره سه از قطر 4 میلی متر تا 8 میلی متر.

کلیه سیلیس­های ریخته شده در فیلترهای شنی باید حداکثر حدود 60% حجم مخزن فیلتر شنی را پر کنند و این مورد به ظرفیت فیلتر ربطی ندارد.

میزان شن موردنیاز کلی طبق دانه بندی :

شن نمره 3 (درشت) در کف فیلتر به مقدار 20% کل
شن نمره 2 (متوسط) در وسط فیلتر به مقدار 20% کل
شن نمره 1 (ریز) در قسمت بالای فیلتر به مقدار 60% کل

طراحی عملکرد فیلترهای شنی 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. نکته نهایی طراحی این است که مطمئن باشید آب به درستی در بستر جریان دارد و هیچ مقدار از مایع توسط شن و سیلیس از مسیر جریان منحرف نمی شود.

هنگامی که شستشو انجام شد پس از مدتی کثیفی جمع شده در شن ها، اجازه عبور آب کمتری را می دهد. این در حالی است که مواد زائد موجود در فیلتر بجای می مانند، که باید از آن خارج شوند. حال زمان شست و شوی معکوس فیلتر است. می‌توان از بالا رفتن فشار روی گیج این موضوع را تشخیص داد.

وقتی فیلتر مقدار زیادی از خاک را انباشته می کند فشار آب عبوری افت کرده و آب نمی تواند آزادانه از فیلتر شنی خارج شود. شست و شوی معکوس آب را به عقب می فرستد تا از طریق فیلتر گرد و خاک به دام افتاده بیرون رود. پس از شست و شوی معکوس، افزایش فشار برگشت آب به استخر کاملا مشخص است و اگر گیج فشار روی فیلتر نصب شده باشد، مشاهده می شود که فشار بیش از 0.5 bar بهبود می یابد. این عمل را از طریق شیرهای مربوط به فیلتر شنی و پمپ می‌توان انجام داد.

فیلترهای شنی و کربنی اتوماتیک که معمولا از بدنه جنس FRP(فایبرگلاس مرطوب) ساخته می شوند و فلزی نیستند بهترین گزینه برای تصفیه آب استخر های شنا می­باشند. با این حال توجه داشته باشید با اینکه این فیلترهای شنی از مقاومت بالایی در برابر رطوبت برخوردارند، اما فشار کمتری را در مقایسه با فیلترهای شنی فلزی تحمل می‌کنند و همچنین مجهز به شیر چند حالته با کاربری بسیار آسان‌تری می‌باشند.
طراحی و محاسبه فیلتر شنی :

برای طراحی و مهندسی فیلتر شنی موارد متعددی را باید درنظر گرفت از جمله مهمترین مورد سرعت خطی آب در گردش می‌باشد.

در حالت عادی برای آب استخر سرعت 20 متر در ساعت را برای سرعت خطی آب در گردش درنظر میگیریم.

همچنین نوع استخر از نظر عمومی و یا خصوصی بودن نیز در این محاسبات تاثیرگذار است.

فرآیند تصفیه را نیز از لحاظ زمانی بین 3 تا 8 ساعت درنظر میگیرند.

برای مثال، درنظر بگیرید یک استخر شخصی با حجم 100 متر مکعب موردنظر است. در این حالت، کل آب استخر باید حداقل در 5 ساعت فیلتر شود. با این حساب لازم است 20 متر مکعب فیلتراسیون در ساعت توسط فیلتر شنی انجام بگیرد. با درنظر گرفتن این موارد و با کمک جدول‌های مهندسی میتوان ابعاد فیلتر شنی مورد نیاز را محاسبه کرد.

مکانیزم های فیلتراسیون

حذف ذرات معلق و شناور آب به وسیله فیلتر شنی تحت مکانیزم های مختلفی صورت می گیرد که عبارت است از:

1. مکانیزم غربالی

همان طور که از نام آن پیداست، مکانیزم غربالی مانع از حرکت ذرات با قطر بزرگتر از لابلای منافذ با قطر کوچکتر شن می شود و به این ترتیب ذرات شناور در لا به لای منافذ شن حبس شده و هنگام شستشو توسط آب از فیلتر شنی خارج می گردد.

2. مکانیزم جذب سطحی

ذرات معلق موجود در آب تحت تاثیر نیروهای واندروالسی، الکترواستاتیکی و جذب سطحی، جذب سطح شن شده و داخل خلل و فرج آن نفوذ می کند. این نیروها باعث تثبیت ذرات معلق روی بستر شنی شده و مانع از شناور سازی مجدد آن می شود.

عوامل موثر بر کارکرد فیلتر شنی :

در فیلتراسیون به روش فیزیکی، موارد بسیاری در کارکرد مناسب فیلترهای شنی موثر هستند. مهمترین عوامل برای رسیدن به حداکثر راندمان تصفیه به شرح زیر می‌باشند :

دانه بندی و شکل ذرات تشکیل دهنده بستر فیلتر شنی
سرعت عبور آب از بستر : کیفیت آب فیلتر شده بستگی چندانی به سرعت آب عبوری در روی بستر ندارد ولی سرعت آب عبوری و میزان ذرات معلق موجود در آن رابطه مستقیم با مدت زمان بهره برداری بین دو شست و شو و افت فشار در فیلتر شنی دارد. افت فشار در فیلتر شنی نمایانگر مسدود شدن خلل و فرج بستر فیلتر توسط ذرات معلق و گلُ لای جذب شده است.
روش شست و شوی فیلتر : براساس نوع و ابعاد فیلتر شست و شو با استفاده از آب به تنهایی و یا شست و شو با استفاده از آب و هوا انجام می‌شود. در شست و شو با آب باید سرعت و فشار آب در حدی باشد تا حجم بستر را 15% افزایش دهد، ذرات از هم فاصله گرفته و ذرات به دام افتاده از بستر خارج شوند. در فیلترهای با سایز بالا آب به تنهایی توانایی برهم زدن بستر فیلتر شنی را ندارد به همین منظور از هوا برای هم زدن بستر فیلتر استفاده می‌شود. به همین دلیل تا 60% حجم کل فیلتر شنی را سیلیس پر می‌کنند نه بیشتر.
البته این نکته را باید در نظر داشت که قدرت پمپ طوری انتخاب شود که فشار آب موجب برهم زدن بیش از حد بستر سیلیس نشود تا ناگهان سیلیس یا شن از فیلتر خارج شود و به کاسه استخر وارد شود.

شست و شوی معکوس (Back Wash) فیلتر شنی

شست و شوی معکوس یا همان back wash در فیلتر شنی به سادگی و از طریق برگشت جریان آب استخر صورت می گیرد. بدین صورت که با عبور معکوس جریان آب از پایین به سمت بالای فیلتر شنی، مواد زائدی که در بین شن های فیلتر، گیر کرده است به فاضلاب انتقال می یابد.

برای انجام back wash ابتدا باید پمپ را خاموش کرد و شیرِ فیلتر را در حالت “شست و شوی معکوس” قرار داد و سپس پمپ را دوباره روشن کرد. معمولا پس شویی فیلتر شنی استخرها 2 تا 3 دقیقه به طول می انجامد. (که این مدت زمان به نوع سیلیس به کار رفته بستگی دارد) همچنین می‌توان آب خروجی به Drain را از طریق ساید گلس موجود روی شیر چند حالته ملاحظه نمود.

وقتی آب شفاف شد یعنی عمل بک واش بطور کامل صورت گرفته است.

پس از پایان شست و شوی معکوس، می بایست پمپ را خاموش نمود و شیر را در حالت “Drain” (تخلیه) قرار داد، سپس پمپ را 30 تا 60 ثانیه روشن کرد تا مطمئن شوید که تمام آب کثیف در پس شویی به فاضلاب رفته و وارد استخر نمی گردد.

در این مرحله پمپ را برای آخرین بار متوقف کرده و شیر را در حالت “Filter” قرار دهید.

حال پمپ را روشن کرده و فیلتر دوباره به تصفیه کردن آب استخر مشغول می شود.

گیج فشار نصب شده در ورودی و خروجی به اپراتور استخر نشان می دهد که مسیر عبور آب در فیلتر در حال بسته شدن می ­باشد. اگر گیج، فشار خیلی بیشتری را در ورودی نسبت به خروجی نشان دهد، اپراتور متوجه می­ شود که ضایعات زیادی در بین شن ها جمع شده است. این به معنی این است که زمان “شست و شوی معکوس” فیلتر فرا رسیده است.

برای “شست و شوی معکوس” اپراتور، شیرها را برای تغییر مسیر آب تنظیم می­کند، لوله برگشت به استخر را می ­بندد و لوله خروجی را باز می­کند که آب وارد سیستم فاضلاب شود.

شن های فیلترهای شنی پس از چه زمانی باید عوض شوند؟

از نظر مهندسین، سیلیس مورد استفاده در فیلترهای شنی باید دارای شرایطی باشد که برای مدت زمانی بین 5 تا 10 سال قابل استفاده باشد. در حالیکه دیده شده است که گاها فیلترها بیش از 10 سال بدون تغییر شن به کار خود ادامه داده اند اما در این شرایط کارایی که باید را ندارند.

در ابتدای کار فیلترها، شن استفاده شده بسیار زبر می­باشد. این زبری آن چیزی است که باعث می­شود شن و ماسه ذرات معلق در آب را فیلتر کند. از آنجایی که زبری این شن­ها در گذر زمان کمتر می­شود، راندمان فیلتر کم شده و این به این معنی است که سیستم شما باید بیشتر کار کند تا همان بازده را داشته باشد.

یافته ها نشان می­دهند در سیلیس نوع معمولی بعد از 5 سال، استفاده مداوم دیگر نمی توانند کثیفی ها را به طور کامل جذب کنند و آب در شست و شوی معکوس، کاملا تمیز نمی شود. در نتیجه چرخه فیلتراسیون کوتاه تر شده و نیاز به شست و شوی معکوس بیشتر می­شود، و برای این نوع سیلیس تعویض هر ساله (بستگی به نوع استخر و کاربری آن) پیشنهاد می گردد.

در گروه فیلترهای شنی سایت فراب زیست فراز، اطلاعات فنی و قیمت ده ها مدل از انواع فیلترهای شنی فایبرگلاس و فولادی در فشار کارهای مختلف از معروف ترین برندهای داخلی و خارجی با گارانتی اصلی جهت بررسی و خرید شما کارشناسان و کارفرمایان گرامی ارائه گردیده است.