فیلتر شنی
تصفیه آب یک امر حیاتی و اساسی برای حیات بشر است. با این وجود آب ، در صورت ناخالص بودن و آلودگی ، می تواند آسیب های جدی به بدن انسان وارد کند و باعث بیماری های گوناگونی شود. آب تصفیه نشده ممکن است حاوی کلر ، سرب ، آرسنیک ، نیترات ، فلوراید ، انگل و باکتری و ... باشد که برای سلامتی انسان بسیار خطرناک هستند. تصفیه آب به روشهای مختلف نظیر فیزیکی ، شیمیایی و میکروبیولوژی و ... صورت می پذیرد که فیلتر شنی از جمله روش تصفیه فیزیکی محسوب می گردد .
فیلتر شنی برای تصفیه ی آب های که دارای ذرات درشت می باشد، به صورت فیزیکی و به صورت فیلتر کردن آب، برای تصفیه ی آب ورودی استخر ها و همچنین در مکان هایی که آب رودخانه یا دریاچه تغذیه کننده ی بویلر و ... است، استفاده می شود. فیلتر شنی مسولیت دارد تا با تصفیه کردن این آب به صورت فیزیکی و عبور دادن آب از روی سیلیس در چندین مرحله و سپس عبور آب تصفیه شده از نازل ها به بیرون ، این آب را قابل استفاده ی مجدد کند.
فیلتر های شنی بر اساس نحوه فیلتراسیون و فشار کاری فیلتر به چندین دسته تقسیم می شوند :
- فیلترشنی های تحت فشار
- فیلترشنی های آرام
که در ایران نیز فیلترشنی های تحت فشار از رایج ترین این فیلترها هستند اما در بعضی از ایستگاه های تصفیه آب شهری ایران، از فیلترشنی ه آرام استفاده می شود.
نحوه عملکرد سیستم :
فیلتر های شنی تحت فشار با ایجاد سرعت مناسب برای فیلتراسیون، تصفیه ای ایده آل را فراهم می سازد. در هنگام تصفیه، آب کثیف از لوله ورودی وارد فیلتر می شود. فشار پمپ و نیروی جاذبه، آب را از درون شن به سمت پایین هدایت می کند و شن و ماسه های ریز هرگونه آشغال و مواد زائد را از آب استخر می گیرند. در پایین فیلتر های شنی نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز وجود دارد که اجازه عبور شن و ماسه را نخواهند داد اما آب از داخل این نازل ها عبور می کند. در زیر مخزن، آب تصفیه شده از لوله خروجی خارج می شود.
این فیلترها از یک استوانه‌ی فلزی ، استیل ، FRP تشکیل شده که در دو انتها به عدسی ختم می‌شود و به ابعاد مناسب با آبدهی مورد نیاز ساخته می‌شود . این فیلترها هم بصورت عمودی و هم بصورت افقی ساخته می‌شوند. قطر فیلترهای عمودی استاندارد از حدود 0.5تا 3 متر و ارتفاع آن بین 0.7 الی 1.5 متر می‌باشد. البته فیلترهای عمودی به خاطر آنکه در تمام راستای ارتفاع آنها عمل تصفیه فیزیکی انجام می‌گیرد به فیلترهای افقی ترجیح دارند. فیلترهای تحت فشار دارای دریچه مناسب برای داخل کردن شن و ماسه و بازدید و یا خارج‌کردن شن و ماسه در مواقع لزوم هستند. این فیلترها دارای شیر آب ورودی، شیر خروج آب صاف، شیر ورود آب شستشو، شیر تخلیه و خروج آب شستشو هستند.
نحوه شستشوی فیلتر تحت فشار :
پس از مدت زمانی که از بهره‌برداری این فیلترها بگذرد، فیلترها نیاز به شستشو دارند. این زمان بستگی به کیفیت و میزان آب تصفیه شده دارد. در این حالت لایه ماسه‌ای فیلتر، گرفته شده و خوب عمل نمی‌کند. در این حالت که معمولا بر اساس تجربه و یا افت فشار داخل فیلتر مشخص می‌گردد ، فیلتر نیاز به شستشو دارد که با جریان دادن هوا و سپس آب و یا آب در عکس جهت فیلترکردن، به ترتیب زیر انجام می‌گیرد:
- شیر آب خام ورودی به فیلتر بسته می‌شود
- شیر خروج آب صاف نیز بسته می‌شود
- شیر خروجی آب شستشو با فشار باز می‌شود
- شیر ورودی آب شستشو باز می‌شود و عملیات شستشوی ماسه‌ها با آب تمیز شروع می‌گردد .
فیلتر شنی جهت جداسازی ناخالصی های معلق در آب تا قطر ۵۰ میکرون كاربرد دارد .در سیکل تصفیه، آب خام از قسمت فوقانی ستون وارد شده و بعد از عبور از میان خلل و فرج ذرات شن، ذرات معلقی كه ابعاد آن¬ها بزرگتر از این تخلخل هاست از آب جدا می شوند و در انتها آب زلال در قسمت پایین فیلتر جمع آوری و به مصرف می رسد. یکی از قدیمی‌ترین روش‌ها استفاده از حوضچه‌های ته نشینی است اما از کاربردی‌ترین روشهای تصفیه، تصفیه با فیلترهای شنی (تند و کند) است که معمولاً برای جداسازی ذرات معلق کاربردی همه جانبه دارد.فیلتر شنی بر حسب نوع قرارگیری بر روی زمین و شکل کلی به دو حالت عمودی و افقی تقسیم می
شوند که در شکل زیر یک نمونه از فیلترهای شنی افقی و عمودی نمایش داده شده است.
مزایای فیلترهای شنی:
- حذف جامدات معلق و پالایش سریع انجام می شود.
- شستن فیلتر آسان است و عملیات نصب و راه اندازی آن سهل است.
- هزینه نگهداری کم در بهره برداری و نیاز به فضای کم در نصب و بهره برداری
در یک تقسیم بندی دیگر فیلترهای شنی به دو دسته فیلترهای ثقلی(Gravity Filters) و فیلترهای تحت فشار (Pressure Filters) تقسیم بندی می شوند.
مقایسه فیلترهای تحت فشار و ثقلی:
به دلیل قیمت بالای ساختمان محفظه تحت فشار، فیلترهای تحت فشار تنها در تصفیه‌خانه‌های کوچک آب و عموماً در کارخانه‌ها کاربرد دارند در حالی که فیلترهای ثقلی کاربردهای گسترده‌تری دارند. به هرحال استفاده از فیلترهای تحت فشار برای تصفیه آب¬های سطحی و برای اجتماعات شهری دارای نقطه‌ضعف‌هایی است که نمی‌توان آنها را نادیده گرفت و بسیاری از مراجع، کاربرد آنها را مورد تایید قرار نمی‌دهند.
به‌طور کلی فیلترهای تحت فشار نسبت به فیلترهای ثقلی دارای معایب زیر هستند:
از این نوع صافی‌ها غالباً در مواردی که آب ورودی به فیلتر تحت فشار باشد استفاده می‌شود.و بازده این نوع فیلترها نسبت به نوع ثقلی، کمتر است.در عملیات شستشوی فیلتر، معمولاً بخشی از مصالح ریزدانه ماسه با آب شستشو از فیلتر خارج می‌گردد بنابراین به‌طور مرتب جایگزینی ضروری است و عملیات صاف‌کردن و شستشوی فیلتر را نمی‌توان به‌طور مستقیم بررسی کرد و از کیفیت و سودمندی کار آگاه شد.
این فیلترها در دوحالت کلی فلزی و غیرفلزی ساخته می¬شوند که ازمهمترین فیلترهای شنی غیر فلزی می¬توان به فیلترهای شنی از جنس FRP(پلاستیک تقویت شده با الیاف (Fiber-reinforced plastic = اشاره کرد. این ماده نوعی کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده است. در شکل زیر سمت چپ یک نوع از فیلتر شنی فلزی و در شکل سمت راست یک نوع فیلتر شنی FRP نمایش داده شده است.