فیلتر شنی :
فیلتر شنی (Sand Filter) تحت فشار رایج ترین نوع فیلتر مورد استفاده برای استخرها میباشد که با ایجاد سرعت مناسب برای فیلتراسیون، تصفیه‌ای ایده‌آل را فراهم می‌سازد. در هنگام تصفیه، آب کثیف از لوله ورودی وارد فیلتر میشود. فشار پمپ و نیروی جاذبه، آب را از درون شن به سمت پایین هدایت می‌کند و شن و ماسه‌های ریز هرگونه آشغال و مواد زائد را از آب استخر می‌گیرند. در پایین فیلترهای شنی نازل‌هایی با سوراخ‌های بسیار ریز وجود دارد که اجازه عبور شن و ماسه را نخواهند داد اما آب از داخل این نازل ها عبور می‌کند. در زیر مخزن، آب تصفیه شده از لوله خروجی خارج می شود.
فیلترهای شنی تحت فشار در اشکال، سایز و جنس‌های متفاوتی ساخته می‌شوند که رایج‌ترین آنها فیلترهای شنی عمودی با دو سر عدسی است که به قطر مشخص از ورق فولادی ST-37 (و یا گالوانیزه) به ضخامت اعلامی در ASME برای جداره و بدنه و همچنین ورق به ضخامت اعلامی در ASME، برای عدسی‌های فوقانی و تحتانی که به روش DOUBLE-DISH ساخته شده که پس از زنگ زدائی از داخل با دو لایه پوشش اپوکسی و از خارج با یک لایه ضدزنگ و دو لایه رنگ مخصوص رنگ آمیزی می گردد. این نوع از فیلتر ها مجهز به دیفیوزهای گالوانیزه در قسمت فوقانی هستند که آب را برای تصفیه بهتر بر روی بستر شنی روی فیلتر پخش می کنند. همچنین در پایین این فیلتر ها و زیر آخرین لایه از سیلیس درون آن، استرینرهای برنجی (نازل های برنجی) جهت جمع آوری و عبور آب قرار دارند.
سیلیس داخل فیلتر
درون فیلتر های شنی، چهار لایه مختلف از سیلیس با ضریب یکنواختی ۱.۳۵، با دانه بندی زیر از نوع سنگهای مخصوص و درجه خلوص بالای ۹۵% باید وجود داشته باشد .
- سیلیس نمره یک ازقطر ۰.۵ میلی متر تا ۱.۵ میلی متر.
- سیلیس نمره دو از قطر ۲ میلی متر تا ۳.۵ میلی متر.
- سیلیس نمره سه از قطر ۴ میلی متر تا ۸ میلی متر.
- سیلیس نمره چهار از قطر ۸ میلی متر تا ۱۲ میلی متر.شن‌هایی با دانه‌بندی ریزتر سطح بیشتری را فراهم می‌کنند و درنتیجه بیشتر آلودگی آب را می‌گیرند. اما به انرژی پمپاژ بیشتری برای انتقال سیال نیاز دارند. در هر صورت در اکثر فیلترهای شنی از رنج دانه های ۰.۲ تا ۱.۲ میلی متر استفاده می شود. ذرات بزرگتر از ۱۰۰ میکرومتر تمایل به بستن منافذ فیلتراسیون دارند. دانه‌های بزرگتر ماسه می‌توانند بر این مشکل غلبه کنند. به همین دلیل عمق بستر شن حدودا ۰.۶ تا ۱.۵ متر بسته به کاربرد مختلف میباشد. طراحی فیلترهای شن و ماسه نشان می‌دهد که باید با حداکثر سرعت جریان ۶.۸lps/m۲ 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 مایع به درستی در بستر جریان دارد و هیچ مقدار از مایع توسط شن و ماسه از مسیر جریان منحرف نمی شود.
- پارامترهای عملیاتی
فیلترهای شنی تحت فشار اغلب در فشار کاری ۲ تا ۱۰bar کار می‌کنند. افت فشار در بستر شن و ماسه تمیز، معمولا خیلی کم است اما محسوس میباشد و از طرف کارخانه سازنده و در کاتالوگ آن شرکت مشخص میباشد. این نوع فیلتر ذرات بسیار ریز را از آب می گیرد. بسیاری از موارد وجود دارد که می‌تواند به سرعت روی فیلترها اثر گذاشته و آنها را مسدود کنند. فیلترهای شنی در استخرهایی که تازه گچ کاری شده باشند به سرعت مسدود می‌شوند. همچنین خاک، برگ، مواد زائد دیگر موجب کوتاه تر شدن چرخه فیلتراسیون می گردند. بدون یک ماده منعقد کننده، فیلتر های شنی، فقط برای جدا کردن مواد جامد درشت از آب در گردش موثر است. اما در صورت اضافه کردن یک ماده منعقد کننده، ماسه، صافی بسیار موثری خواهد شد که جهت جدا کردن مواد جامد معلق و باکتری ها برای یک تصفیه خوب مناسب می‌گردد. آلوم (سولفات آلومینیوم)، ماده منعقد کننده معمول، قبل از فیلتر به داخل آب استخر تزریق میشود تا به خوبی مواد معلق آب را منعقد نموده و آنها را به اجزاء بزرگتری که به راحتی توسط فیلتر جدا می‌گردند، تقسیم نماید. وقتی ماده منعقد کننده به آب اضافه شود، در اثر واکنش مواد قلیایی آب، یک ماده رسوبی غیر قابل انحلال ژله مانند موسوم به فلاک تشکیل میشود. فلاک، مواد خوب تقسیم شده مواد ارگانیک، ترکیبات رنگی و باکتری ها را به خود جذب کرده و به دام می‌اندازد. غربال ماسه ای فیلتر، این فلاک را از آب جدا می‌کند و نتیجتا آب زلال و تمیز از فیلتر خارج می‌گردد. یک مدت معین برای انجام واکنش شیمیایی باید قائل شد. در غیر این صورت ممکن است فلاک در داخل استخر تشکیل گردیده و آب را کدر کند. بنابراین آلوم را باید طوری به مخزن مکش وارد کرد که فرصت لازم برای تشکیل فلاک موجود باشد.ویژگی فیلتر شنی تحت فشار - هنگامی که شستشو انجام شد پس از مدتی کثیفی جمع شده در شن‌ها، اجازه عبور آب کمتری را می‌دهد. این در حالی است که مواد زائد موجود در فیلتر بجای می‌مانند که باید از آن خارج شوند. حال زمان back wash فیلتر است. وقتی فیلتر مقدار زیادی ازخاک را انباشته می‌کند فشار افت کرده و آب نمی‌تواند آزادانه از فیلتر خارج شود. back wash آب را به عقب می‌فرستد تا از طریق فیلتر، گرد و خاک به دام افتاده بیرون رود. پس از back wash، افزایش فشار برگشت به استخر کاملا مشخص است و اگر گیج فشار روی فیلتر نصب شده باشد، مشاهده میشود که فشار بیش از ۰.۵bar بهبود می‌یابد.چگونگی بک واش فیلتر شنی
backwash یا همان پس‌شویی در فیلتر شنی به سادگی و از طریق برگشت جریان آب استخر صورت می‌گیرد. بدین صورت که با عبور بالعکس جریان از پایین به سمت بالای فیلتر شنی، مواد زائدی که در بین شن‌های فیلتر، گیر کرده به فاضلاب منتقل می شود. برای پس‌شویی باید پمپ را خاموش کرد و شیرِ فیلتر را در حالت “back wash” قرار داد و سپس پمپ را دوباره روشن کرد. معمولا پس شویی در استخرها ۲ تا ۳ دقیقه به طول می‌انجامد. پس از پایان back wash باید بای پس پمپ را خاموش کرد و شیر را درحالت “close” قرار داد، سپس پمپ را ۳۰ تا ۶۰ ثانیه روشن کرد تا مطمئن شویم که تمام آب کثیف در پس شویی به فاضلاب رفته و وارد استخر نمی‌گردد. پمپ را برای آخرین بار متوقف کرده و شیر را در حالت “Filter” قرار می دهیم. حال پمپ را روشن کرده و فیلتر دوباره به تصفیه کردن آب استخر مشغول می شود.
گیج فشار در ورودی و خروجی به اپراتور استخر می‌فهماند که مسیر عبور آب در فیلتر در حال بسته شدن میباشد. اگر گیج، فشار خیلی بیشتری را در ورودی نسبت به خروجی نشان دهد اپراتور متوجه میشود که آشغال زیادی در بین شن‌ها جمع شده. این به معنی این است که هم اکنون زمان “back wash” فیلتر است. برای “back wash” اپراتور، شیرها را برای تغییر مسیر آب تنظیم می‌کند، لوله برگشت به استخر را می‌بندد و لوله خروجی را باز می کند که آب وارد سیستم فاضلاب شود.تعویض شن فیلتر شنی
مهندسین بنابر کیفیت شن‌های مورد استفاده در فیلترهای شنی زمانی بین ۵ تا ۱۰ سال را برای تعویض آن پیشنهاد می‌دهند. در حالیکه دیده شده است که گاها فیلترها بیش از ۲۰ سال بدون تغییر شن به کار خود ادامه داده‌اند اما کارایی که باید را ندارند. در ابتدای کار فیلترها، شن استفاده شده بسیار زبر می باشد. این زبری آن چیزی است که باعث می شود شن و ماسه، ذرات خاک در آب را فیلتر کند. از آنجایی که زبری این شن‌ها در گذر زمان کمتر میشود، راندمان فیلتر کم میشود و این به این معنی است که سیستم شما باید بیشتر کار کند تا همان بازده را داشته باشد. یافته ها نشان می دهند که بعد از ۵ سال دیگر شن‌ها نمی‌توانند کثیفی‌ها را به طور کامل پوشش دهند و آب در back wash، کاملا تمیز نمی‌شود. در نتیجه چرخه فیلتراسیون کوتاه‌تر شده و نیاز به back wash بیشتر میشود.فیلترهای شن و ماسه‌ای اتوماتیک بهترین گزینه برای استخرهای شنا می‌باشند زیرا سیستم back wash خودکار دارند. به این معنی که می‌توانند برنامه‌ریزی شوند که چه زمانی شیرها معکوس شوند، پس‌شویی انجام شود و دوباره شیرها به حالت قبل باز گردند. این فیلتر ها بدون نیاز به اپراتور هستند اما هزینه ابتدایی بالاتری را دارند.
- کلیه سیلیس های ریخته شده در فیلتر های شنی جمعاً به ارتفاع یک متر خواهد رسید که این عدد به ظرفیت فیلتر ربطی ندارد چون پس از آزمایشاتی که روی فیلترهای شنی انجام شده است این موضوع به اثبات رسیده که از یک ارتفاعی به بعد مواد بکار برده شده در فیلترها توانایی تصفیه بیشتر آب را ندارند و ماکزیمم ارتفاع ۱.۵ متر برآورد شده است و با در نظر گرفتن بستر فیلتر و پخش کننده آب ارتفاع فیلتر های شنی به ۱.۵ متر می‌رسد.
- قابلیت تحمل فشار تا۱۰ بار
- مجهز به شیر هوا گیری و فشارسنج
- استفاده از ۴ لایه سنگ سیلیس دانه‌بندی شده در فیلترهای شنی
- قابل ارائه با سه نوع شیر : دستی، نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک جهت شستشوی معکوس
- مزیت فیلتر شنی تحت فشار
- راهبری ساده
- سرعت بالا در تصفیه
- هزینه نگهداری کم
- هزینه اولیه مقرون به صرفه
- نیاز به فضای کم در نصب و بهره برداری
- کاربرد فیلتر های شنی تحت فشار
- استخرهای شنا
- صنایع شیشه
- صنایع رنگ
- صنایع غذایی
- صنایع نساجی
- صنایع شیمیایی
- صنایع کاغذ سازی
- صنایع فولاد و فلزات
- صنایع لاستیک و پلاستیک
- تصفیه خانه های آب و فاضلاب
- کلیه سیستمهای حرارتی و برودتی
- نیروگاهها ، پتروشیمی و پالایشگاه ها
- تصفیه خانه های آب و فاضلاب
- کلیه سیستم های حرارتی و برودتی
- نیروگاهها، پتروشیمی و پالایشگاه ها
- دبی جریان بهینه در فیلتر شنی تحت فشار
برای بیشتر شدن اثر فیلتر، باید مطمئن شد آب در دبی بهینه خود میباشد. مهم ترین یافته‌ها از تست‌ها نشان می‌دهد که سرعت بالای جریان روی فیلتراسیون و زمان لازم برای جمع کردن آلودگی‌ها تاثیر دارد. سرعت بالای جریان سبب کوتاه تر شدن زمان فیلتراسیون گشته و تصفیه را سخت‌تر می‌کند. “سرعت بالا” به معنی سرعتی بیش از حد معین در لوله میباشد که با m/sec یا lps/m۲آن را می‌سنجند. مثلا سرعت ۴.۵m/s سرعت بالایی است. برخی از تولیدکنندگان ادعا می‌کنند، سرعت بالاتر، تصفیه بهتر- ولی این چیزی مغایر با آن است که در عمل اتفاق می‌افتد. اگر شما در یک فیلتر جریان سریع آب را عبور دهید عملا فیلتر فرصت گرفتن میکروب‌ها و باکتری‌ها را نخواهد داشت. مشکل سرعت بالا این است که شما فقط جریان را از درون فیلتر می‌رانید بدون اینکه عمل خاصی روی آب انجام شود.
در اینجا اثرات منفی جریان با سرعت بالا را مورد بررسی قرار می دهیم:
- سرعت جریان بالا باعث می شود ذرات آلوده عمیق‌تر از آنچه که سیستم طراحی شده در شن فروروند، در نتیجه نیاز به پس‌شویی بیشتری دارد تا آلودگی را خارج کند و این باعث هدر رفتن وقت و انرژی میشود.
- در بعضی موارد سرعت بالای جریان باعث میشود که ذرات آلوده کاملا در شن فرو رفته و دوباره وارد استخر گردند. وقتی این اتفاق می‌افتد تصفیه ناقص خواهد بود و یا هیچ تصفیه‌ای صورت نمی‌گیرد.
- جریان های سرعت بالا همچنین باعث فرسودگی شن و ماسه خواهند شد و زبری سطحشان را کم می‌کنند. در نتیجه شن ها باید عوض شوند.Q=AV
A(m۲)= Q(lps)/V(lps/m۲)
D(m)=۱.۱۳√A(m۲) - با عدد قطر بدست آمده وارد کاتالوگ شده مدل مناسب فیلتر شنی را انتخاب می کنیم.
سرعت فیلتراسیون مناسب از ۴ تا lps/m۲ lps/m۲ ۵.۵ میباشد. - برای بهترین نتیجه سرعت جریان آب را تا حد ممکن پایین نگه دارید. پمپ‌های دور متغیر جدید راندمان خوبی برای ایجاد جریان در سیستم دارند. با افزایش نرخ‌های انرژی این پمپ‌ها امروزه رایج شده‌اند و به شما این امکان را می‌دهند تا با فشار یک دکمه جریان را کنترل کنید.محاسبه ظرفیت فیلتر شنی
برای بدست آوردن ظرفیت فیلترهای شنی بدین صورت عمل می‌کنیم: با در دست داشتن دبی آب جهت تصفیه و سرعت فیلتراسیون مورد نیاز مساحت فیلتر شنی را محاسبه می کنیم:
شکل فیلترشنی فشاری
همانطور که در شکل ملاحظه میشود این فیلترها از یک بستر شن دانه‌بندی شده با خلوص ۹۸% و یک صفحه مشبک با ۵۰ تا ۷۰ عدد پستانک در هر متر مربع جهت آبکشی و جلوگیری از خروج ذرات شن از دستگاه تشکیل شده است. اندازه ذرات شن که بصورت دانه‌بندی شده و طبقاتی بروی صفحه مشبک قرار گرفته‌اند بر حسب اندازه ذرات معلق در آب تعیین میشود.ترتیب قرارگیری اندازه این ذرات از بالای بستر بطرف پایین بستر به ترتیب درشت به ریز میباشد.
بخاطر لزوم انجام دو عمل سرویس دهی دستگاه و شستشوی معکوس در دستگاه فیلتر شنی ،مدار لوله کشی این دستگاه طوری طراحی شده است که بصورت ساده‌ای هر دو عمل را انجام دهد.
کنترل فیلتر شنی به سه روش ۱- کنترل با شیرهای دستی۲- کنترل با شیرهای چند راهه دستی ۳- کنترل تمام اتوماتیک توسط شیرهای چند راهه اتوماتیک، انجام می‌پذیرد که البته لوله کشی انجام شده توسط شرکت تولیدی مبدل سازان جویا بصورت دستی بوده و به دو روش که در زیر نشان داده شده است صورت می پذیرد.
لوله کشی خطی لوله کشی مربعی
۱-شیر ورودی
۲- شیر فاضلاب
۳– شیر شستشوی معکوس
۴- شیر خروجی آب تصفیه شده
۵-مانومتر
۶-منهول فوقانی
۷-منهول تحتانی
دستور العمل بهره برداری از دستگاه:
بعد از انجام لوله کشی های مربوطه نوبت به ریختن سیلیس درون دستگاه میباشد. برای این کار از سه نوع سیلیس (ریز، متوسط،درشت ) استفاده میشود. ابتدا سیلیس دانه درشت را بروی صفحه نازل ریخته و از منهول تحتانی (شماره ۷) سطح آنرا کاملا صاف نموده و درب آنرا ببندید. سپس بترتیب سیلیس دانه متوسط و دانه ریز را از منهول فوقانی ( شماره ۶ ) ریخته و توسط قطعه چوبی سطح آنرا صاف نمایید.در انتها درب منهول فوقانی را ببندید.
شستشوی معکوس: شیرهای شماره ۱ و ۴ بسته و شیرهای شماره ۲ و ۳ باز. در این حالت سیلیس موجود در دستگاه شستشو می شود.اینکار تا زمانی ادامه می یابد تا آب خروجی از شیر شماره ۲ (فاضلاب) کاملا صاف شود.
نحوه استفاده : شیرهای شماره ۱ و ۴ باز و شیرهای شماره ۲ و ۳ بسته . در این حالت دستگاه آب ورودی را تصفیه می نماید و آب زلال از شیر شماره ۴ خارج میشود.
در نگهداری فیلترها نکته بسیار مهم آن است که در مواقع تعطیلی بیش از سه هفته، صلاح این است که آنها را کاملاً از آب تخلیه نماییم. اما اگر زمان تعطیلی کار دستگاه حدود ۲ تا ۳ هفته است بهتر است که فیلترها تخلیه نشوند چون برای راه‌اندازی مجدد به دقت نسبتاً زیادی نیاز است تا بستر فیلتر شکل مطلوب به خود را بگیرد. در این حالت با بستن شیر خروجی فیلتر، آب را داخل فیلتر نگه می‌داریم.
