مخازن فیلتر شنی، کربنی

نحوه عملکرد فیلتر شنی

عملکرد فیلتر شنی بر اساس اصل فیلتراسیون مکانیکی است. آب ورودی که حاوی ذرات معلق است، وارد مخزن فیلتر می‌شود و به صورت یکنواخت از بستر شن یا سیلیس عبور می‌کند. دانه‌های سیلیس مانند یک توری عمل کرده و ذرات معلق را در خود نگه می‌دارند. آب تصفیه شده در پایین فیلتر جمع‌آوری و خارج می‌شود. به مرور زمان، ذرات در داخل بستر فیلتر تجمع می‌یابند و باعث کاهش سرعت عبور آب و افزایش فشار پشت فیلتر می‌شوند. در این مرحله نیاز به عملیات شستشوی معکوس (بکواش) است تا ذرات معلق از بستر جدا شده و فیلتر دوباره تمیز شود.

 

اجزای اصلی فیلتر شنی

فیلتر شنی معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

• مخزن فیلتر: این مخزن می‌تواند از جنس فولاد، گالوانیزه یا فایبرگلاس (FRP) ساخته شود که بستر سیلیس را در خود نگه می‌دارد.
• بستر سیلیس: لایه‌ای از دانه‌های شن یا سیلیس که وظیفه حذف ذرات معلق را دارد. اندازه دانه‌ها معمولاً بین 0.4 تا 0.8 میلی‌متر است.
• نازل‌ها: در کف مخزن نصب شده‌اند تا آب پس از عبور از بستر به صورت یکنواخت جمع‌آوری و خارج شود.
• شیر شش‌راهه (Multiport valve): این شیر وظیفه کنترل مسیر جریان آب را دارد و امکان انجام عملیات‌های مختلف مانند فیلتر کردن، بکواش، شستشو، تخلیه و بای‌پس را فراهم می‌کند.

 

انواع فیلتر شنی

فیلترهای شنی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. فیلتر شنی ثقلی (Gravity Sand Filter)
   این نوع فیلتر بدون نیاز به فشار اضافی کار می‌کند و آب تنها با نیروی جاذبه از بستر شن عبور می‌کند. به همین دلیل برای کاربردهای کوچک، خانگی یا جایی که فشار آب کم است مناسب است. این فیلترها ظرفیت جریان کمتری دارند و فضای بیشتری اشغال می‌کنند.
2. فیلتر شنی تحت فشار (Pressure Sand Filter)
   در این نوع فیلتر، آب با فشار از بستر شن عبور می‌کند و معمولاً در سیستم‌های صنعتی، تصفیه آب شهری یا جایی که جریان آب بالا است کاربرد دارد. این فیلترها فضای کمتری نسبت به فیلترهای ثقلی اشغال می‌کنند و راندمان بالاتری دارند.

 

کاربردهای فیلتر شنی

• پیش‌تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس (RO): فیلتر شنی ذرات معلق را حذف می‌کند تا ممبران‌های RO زودتر خراب نشوند.
• تصفیه آب استخرها: حذف ذرات معلق و حفظ شفافیت آب استخر.
• تصفیه آب آشامیدنی: کاهش کدورت و ذرات معلق برای بهبود کیفیت آب شرب.
• تصفیه پساب صنعتی و شهری: کاهش آلودگی‌های فیزیکی و معلق در پساب قبل از ورود به مراحل بعدی تصفیه یا تخلیه.

 

نگهداری و عملیات بکواش

بکواش یا شستشوی معکوس یکی از مهم‌ترین عملیات نگهداری فیلتر شنی است که باعث شستشوی ذرات معلق از بستر سیلیس می‌شود. این عملیات معمولاً به صورت دوره‌ای و با توجه به افت فشار داخل فیلتر انجام می‌شود. در زمان بکواش، جریان آب به صورت معکوس و با فشار زیاد از بستر عبور کرده و ذرات گیرکرده را از بین می‌برد. پس از بکواش، فیلتر به حالت اولیه بازمی‌گردد و راندمان آن حفظ می‌شود.

 

نکات مهم در طراحی فیلتر شنی

• سرعت عبور آب از بستر: معمولاً بین 15 تا 25 متر مکعب در ساعت به ازای هر متر مربع سطح بستر است. سرعت بیشتر می‌تواند باعث کاهش کیفیت تصفیه شود.
• عمق بستر سیلیس: بین 0.6 تا 1 متر معمول است.
• اندازه دانه سیلیس: انتخاب درست اندازه دانه‌ها تاثیر زیادی در کیفیت و طول عمر فیلتر دارد.
• فشار کاری مجاز: بسته به نوع مخزن و طراحی، معمولاً فشار کاری تا 6 بار (90 psi) در نظر گرفته می‌شود.

 

جنس‌های مختلف فیلتر شنی

فیلتر شنی از چند بخش اصلی تشکیل شده که هر بخش می‌تواند از جنس‌های متفاوتی ساخته شود. انتخاب جنس مناسب بستگی به نوع کاربرد، شرایط محیطی، نوع آب ورودی و بودجه دارد.

1.جنس بدنه (مخزن فیلتر)

بدنه یا مخزن فیلتر شنی بخش اصلی است که بستر سیلیس را در خود نگه می‌دارد و باید مقاومت کافی در برابر فشار آب و خوردگی داشته باشد.

• فولاد کربنی (Carbon Steel):
  یکی از متداول‌ترین جنس‌ها برای مخازن فیلتر صنعتی است. مقاوم، مستحکم و نسبتا ارزان. معمولاً برای جلوگیری از زنگ‌زدگی داخل و خارج مخزن، سطح آن با رنگ اپوکسی یا پوشش‌های ضدخوردگی پوشانده می‌شود.
  مزایا: مقاومت مکانیکی بالا، قیمت مناسب.
  معایب: وزن بالا، نیاز به پوشش‌دهی ضدزنگ.
• فولاد گالوانیزه:
  فولاد کربنی است که با لایه‌ای از روی پوشش داده شده تا مقاومت بیشتری در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی داشته باشد. بیشتر در کاربردهای خانگی و نیمه‌صنعتی استفاده می‌شود.
  مزایا: مقاومت خوب در برابر زنگ‌زدگی نسبت به فولاد ساده، قیمت متوسط.
  معایب: در شرایط بسیار خورنده ممکن است لایه گالوانیزه خراب شود.
• فایبرگلاس (FRP – Fiber Reinforced Plastic):
  مخازن فایبرگلاس سبک، مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی و زنگ‌زدگی هستند. این جنس برای تصفیه آب با مواد خورنده، آب دریا و کاربردهای صنعتی حساس بسیار مناسب است.
  مزایا: وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی، طول عمر زیاد.
  معایب: قیمت نسبتاً بالاتر، حساسیت به ضربه‌های شدید.
• استنلس استیل (فولاد ضد زنگ):
  در مواردی که آب دارای خواص خورنده زیاد باشد یا نیاز به بهداشت بالا باشد، از استیل ضدزنگ استفاده می‌شود. به خصوص در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد.
  مزایا: مقاومت عالی در برابر خوردگی، بهداشتی، دوام بالا.
  معایب: قیمت بالا، وزن نسبتاً زیاد.

2.بستر فیلتر (دانه‌های سیلیس یا دیگر مواد)

• سیلیس (Silica Sand):
  پرکاربردترین ماده بستر فیلتر شنی است. دانه‌های سیلیس معمولاً کروی و با اندازه مشخص برای فیلتراسیون بهینه انتخاب می‌شوند.
  مزایا: قابلیت جذب ذرات معلق، قیمت مناسب، در دسترس بودن.
• آنتراسیت (Anthracite):
  نوعی زغال سخت و متراکم که اغلب به همراه سیلیس به صورت لایه‌ای در فیلتر استفاده می‌شود تا عمر فیلتر بیشتر شود و ظرفیت حذف ذرات افزایش یابد.
  مزایا: حذف ذرات کوچکتر، افزایش عمر بستر، بهبود کیفیت تصفیه.
• مواد دیگر (مانند مواد رزینی یا کربن فعال):
  گاهی برای کاربردهای خاص، ترکیب‌هایی از مواد مختلف در بستر استفاده می‌شود تا علاوه بر حذف ذرات، خواص شیمیایی یا بو و طعم آب هم تصفیه شود.

۳. نازل‌ها و اتصالات

• پلاستیکی (PVC یا UPVC):
  معمول‌ترین جنس برای نازل‌ها به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و هزینه پایین.
• استیل ضد زنگ:
  در کاربردهای حساس که نیاز به مقاومت مکانیکی و خوردگی بالاتر است استفاده می‌شود.