یکی از ساده ترین و ابتدایی ترین روش ها برای تصفیه آب استفاده از فیلتر شنی می باشد. صافی شنی یا همان فیلتر، دستگاهی است که بوسیله آن املاح اضافی، ذرات جامد و گل و لای از آب گرفته می شود. Sand filter روش بسیار ساده ای برای زلال سازی آب می باشد. همانطور که می دانید آب بسیار الی است که همین امر موجب می گردد در مسیر حرکت خود انواع املاح معدنی را در خود حل کند که همین مسئله موجب افزایش کدورت در آب می گردد. در سیستم های تصفیه پیشرفته مانند RO نیز از فیلترِ شنی یا صافی شنی به عنوان اولین مرحله در تصفیه آب استفاده می شود. از جمله مزایای این فیلتر به عنوان یک سیستم ساده تصفیه آب می توان به موارد زیر اشاره کرد.

 

فیلتر شنی چیست؟

---

فیلتر شنی یا سند فیلتر مخزنی است اغلب عمودی و در ظرفیتهای بالا بصورت افقی با جنس بدنه فلزی و یا فایبرگلاس كه با فیلتراسیون فیزیکی آب کدر از درون سیلیس و بستر شنی باعث حذف ذرات جامد معلق می‌شود. فیلترهای شنی برای تصفیه اولیه آب دارای ناخالصی و کدورت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش یک فرآیند تصفیه آب و فاضلاب سازگار با محیط زیست، نسبتاً ساده و ارزان قیمت است. محیط تصفیه شامل چند لایه سیلیس با درجه بندیهای مختلف درون مخزن تحت فشار می‌باشد.

 

فیلتراسیون شنی یکی از فرآیندهای اساسی در علم تصفیه آب می‌باشد که به منظور جداسازی مواد جامد غیر قابل ته نشینی از آب از طریق عبور آن از یک بستر متخلخل شن یا سیلیس صورت می‌پذیرد. در تصفیه آب میتوان فیلتراسیون را با عبور از روزنه‌های در حد متوسط جهت حذف مواد جامد معلق آن در نظر گرفت. این فیلتراسیون سازگاری بسیار بالایی با فرآیندهای طبیعی دارد.

فیلتر شنی با فیلتراسیون فیزیکی آب، کلیه ذرات معلق موجود در آب، رنگ، باکتریها، پلانکتونها و در حالت کلی ذرات جامد معلق بزرگتر از 50 میکرون را جذب می‌نماید

 

 

انواع فیلتر شنی صنعتی

---

برای اینکه بتوانیم بهتر بفهمیم که فیلتر شنی چیست باید انواع آن را مورد بررسی قرار دهیم. برای این منظور ما انواع فیلتر شنی را از سه لحاظ بررسی می‌کنیم:

۱. انواع فیلتر شنی از نظر نحوه کار

فیلتر شنی آرام (Slow Sand Filter)

فیلتر شنی آرام به دسته‌ای فیلتر گفته می‌شود که به طور معمول در طبیعت وجود دارد و  بدون نیروی فشاری عمل می‌کند. به طور مثال اگر آب از بستر شنی به اندازه یک متر مربع با سرعت آرام و طبیعی حرکت کند آنگاه در طی یک شبانه روز تنها می‌تواند سه متر مکعب آب تصفیه شده را تحویل دهد. این روش برای محیط‌هایی که نیاز به آب تصفیه شده کم است مانند شبکه آب روستایی بسیار مناسب و کم‌هزینه است.

فیلتر شنی تند ثقلی (Rapid Sand Gravity Filter)

فیلتر شنی تند ثقلی مشابه با نوع آرام است ولی تفاوت آن در این است که حجم آب بالای شن و ماسه درون فیلتر باعث ایجاد نیروی فشاری یا هد (Head) روی بستر شنی می‌شود و آب تحت فشار ثقل از درون بستر عبور کرده و تصفیه می‌شود. در این نوع از صافی‌های شنی مساحتی که ماسه و سیلیس پوشیده شده است ۴۰ تا ۱۰۰ متر مربع است در حالی که همین مساحت در فیلتر آرام بین ۳۰۰ تا ۸۰۰ متر مربع است. از طرفی کوچک بودن بستر شن و ماسه باعث می‌شود تا فیلتر به مدت کوتاه‌تری نیاز به شستشو داشته باشد.

فیلتر شنی تند (Rapid Sand Pressure Filter)

صافی شنی تند یکی از پرکاربردترین نوع فیلترهای شنی است که در محیط‌های صنعتی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت آب تحت فشار پمپ وارد می‌شود و در زمان کوتاه‌تری از بستر شن و نازل‌ها عبور می‌کند تا آب تصفیه‌شده خارج شود. این نوع از فیلتر شنی به عنوان پیش تصفیه در سیستم‌های اسمز معکوس با ظرفیت کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

 

۲. انواع فیلتر شنی از نظر جنس

انتخاب جنس بدنه فیلتر شنی بسیار مهم است. در صورت استفاده از جنس بدنه مناسب، طول عمر و کارایی فیلترها افزایش می‌یابد و همچنین احتمال آلودگی آب به مواد شیمیایی وجود نخواهد داشت.

فیلترهای شنی با بدنه فلزی

فیلترهای شنی با بدنه فلزی معمولاً از جنس استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند. این نوع فیلترها از نظر مقاومت در برابر خوردگی و فشار به دلیل استفاده از جنس فلزی بسیار قدرتمند هستند. در ضمن این فیلترها به دلیل جنس بدنه سخت و محکم خود می‌توانند تحمل ضربات و ارتعاشات را نیز داشته باشند. همچنین طول عمر این فیلترها بیشتر از دیگر انواع فیلترهای شنی است. فیلترهای شنی با بدنه فلزی در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی و صنایع غذایی برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیلترهای شنی با بدنه پلاستیکی

فیلترهای شنی با بدنه پلاستیکی معمولاً از جنس PVC ساخته می‌شوند. این فیلترها به دلیل وزن سبک و همچنین مقاومت در برابر خوردگی مناسب برای استفاده در محیط‌های مرطوب هستند. همچنین قیمت این فیلترها نسبت به فیلترهای شنی با بدنه فلزی کمتر است.

با این حال، فیلترهای شنی با بدنه پلاستیکی در برابر شکستن یا تخریب در برابر ضربه مقاومت به مراتب کمتری دارند و همچنین طول عمر کمتری نسبت به فیلترهای شنی با بدنه فلزی دارند. به علاوه، در صورت عدم استفاده از جنس پلاستیک با کیفیت، احتمال آلودگی آب به مواد شیمیایی مضر نیز وجود دارد.از فیلترهای شنی با بدنه پلاستیکی بیشتر در محیط‌های خانگی و کوچک استفاده می‌شود. همچنین این فیلترها می‌توانند در تصفیه آب‌های زیرزمینی و ایستگاه‌های تصفیه آب مورد استفاده قرار گیرند.

فیلترهای شنی با بدنه FRP

فیلتر شنی با بدنه FRP یا فایبرگلاس تقویت شده جزء محبوبترین جنس‌ها در صنعت تصفیه آب است. بدنه یا محفظه این نوع فیلترها با ترکیبی از پلیمرها و الیاف شیشه تولید می‌شوند. به دلیل وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی و تاثیرات شیمیایی، این نوع فیلترها برای تصفیه آب‌های شهری و صنعتی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیلترهای شنی با بدنه FRP قابلیت تحمل فشار بالا را دارند و طول عمر آنها نیز بسیار بالاست. همچنین این فیلترها مقاوم در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون هستند. این فیلترها همچنین به دلیل ویژگی‌های سبک و مقاومت در برابر خوردگی در مناطق با هوای مرطوب و نمکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیلتر‌‌های شنی با بدنه بتنی

در سیستم‌های تصفیه آب با ظرفیت بالا و یا مواردی که حجم آلایده‌‌های موجود در آب بالا باشد از فیلتر‌های شنی ثقلی استفاده می‌شود که بستر مدیا درون سازه‌های مستطیلی از جنس بتن قرار می‌گیرد. در این فیلتر‌ها سرعت فیلتراسیون نسبت به انوع قبلی کمتر است و برای حجم یکسان به سطح مقطع بزرگتری از فیلتر نیاز است.

 

۳. انواع فیلتر شنی از نظر بستر لایه‌ای

اصل فرایند فیلتراسیون در این سیستم ها توسط بستر لایه‌ای درون سند فیلتر صورت می‌گیرد. پس نوع و جنس بستر لایه‌ای بر عملکرد و کارایی فیلتر تاثیر مستقیم دارد. در ادامه به انواع بستر‌های لایه‌ای می‌پردازیم.

فیلتر شنی تک لایه

در این نوع از یک بستر شن به عنوان محیط فیلتر استفاده می‌کنند. جنس این شن و اندازه ذرات آن توسط طراح فیلتر و با توجه به نوع آلاینده‌های موجود در آب انتخاب می‌شود. یکی از مشکلات این فیلتر‌های تک لایه این است که فقط قادر است ذرات با اندازه تقریبا یکسانی را از جریان آب حذف کند و در مواردی که ذرات ریز و درشت در آب باشد کارایی بسیار پایینی دارد.

فیلتر شنی چند لایه

در این نوع از چند لایه شن به عنوان محیط فیلتر استفاده می‌کنند. جنس این ذرات یکسان ولی اندازه ذرات آن متفاوت است. انتخاب اندازه این ذرات توسط طراح فیلتر و با توجه به نوع آلاینده‌های موجود در آب انتخاب می‌شود. اگرچه نسبت به فیلتر‌های تک لایه کارایی بهتری دارند ولی باز هم در مواقعی که ذرات ریز و درشت با دامنه وسیع در آب وجود داشته باشد کارایی چندان مطلوبی ندارند و سریع دچار گرفتگی و افت فشار می‌شوند که لازم است عملیات بکواش روی آن‌های صورت گیرد.

 

 کاربرد های فیلتر شنی صنعتی

---

فیلتر شنی موجب کاهش کدورت آب و حذف ذرات معلق در آن می‌شود اما برای این که یک قدم به مفهوم این که فیلتر شنی چیست نزدیک شویم باید کاربردهای آن را که به طور گسترده ای در مصارف صنعتی است، بشناسیم.  در ادامه به طور خلاصه کاربردهای فیلتر شنی صنعتی را نام می‌بریم.

• تصفیه آب‌های زیرزمینی و سطحی
• استفاده در پیش‌تصفیه آب سیستم اسمز معکوس
• تصفیه آب استخر
• تصفیه آب برگشتی از برج‌های خنک‌کننده
• تصفیه آب ورودی موتورخانه‌ها
• تصفیه مصارف آشامیدنی
• تصفیه نهایی فاضلاب‌های صنعتی و انسانی

 

علت استفاده از فیلتر شنی در تصفیه آب صنعتی

---

شاید برایتان سوال باشد که علت استفاده از فیلتر شنی چیست. باید بدانید امروزه دستگاه تصفیه به روش اسمز معکوس به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر آب با آلودگی بالا از دستگاه تصفیه اسمز معکوس عبور کند باعث ایجاد فولینگ یا گرفتگی روی المان‌های اسمز معکوس می‌شود، که یا باید خیلی سریع تمیز شوند و یا این‌ که باعث کاهش عمر ممبران‌ها می‌شود و شاید لازم باشد به طور کلی تعویض شوند. این امری بدیهی است که شستن و یا تعویض فیلترها کاری وقت‌گیر و هزینه‌بر است. فیلتر شنی در بخش پیش تصفیه آب صنعتی قرار می‌گیرد تا با کاهش شاخص‌هایی نظیر کدورت (NTU) و شاخص گل و لای (SDI) باعث تعدیل فولینگ روی ممبران‌های RO شود و عمر و دوام المان‌ها را افزاریش دهد. این یکی از مهمترین نقاط کاربردی است تا نشان دهیم که کار فیلتر شنی چیست.

 

 

طرز کار فیلتر شنی

---

 

طرز کار فیلتر شنی به این صورت است که آب حاوی ناخالصی را از بستری که دارای دانه‌های شن و سنگ سیلیس می‌باشد عبور می دهیم. در اثر عبور آب از بستر شنی، ذرات معلق آب بین ذرات شن و ماسه گیر کرده و آب تقریبا عاری از مواد معلق و کدورت، خارج می‌شود.

استفاده از فیلتر شنی یکی از بهترین روشهای تصفیه برای کاهش غلظت جامدات معلق در آب میباشند. این فیلترها دارای بستری شامل یک یا چند نوع لایه میباشند. که هر لایه شامل ذراتی از جنس سنگ، گرانیت و یا دانه‌های آنتراسیت هستند. دانه بندی و اندازه این ذرات نیز متفاوت است.

پروسه کار بدین ترتیب است که ابتدا آب کثیف یا تصفیه نشده از طریق لوله ورودی یا Inlet وارد مخزن می‌شود. این ورودی در بالای مخزن قرار دارد. آب توسط فشار ایجاد شده توسط پمپ به پایین حرکت می‌کند.

 

 

 

 

 

اصول نگهداری فیلتر شنی

---

فیلتر شنی یکی از تجهیزات مهم در تصفیه آب می باشد که وظیفه اصلی آن حذف مواد معلق و ذائد بزرگتر از 100 میکرون است. استفاده مکرر از آن بدون توجه به حفظ درستی و سلامتی تجهیزات فلتر، به مرور منجر به کاهش عملکرد دستگاه شده و فرآیند تصفیه به درستی صورت نمی گیرد. به همین خاطر لازم است اصول نگهداری از فیلتر شنی را به کار برده و در افزایش طول عمر و عملکرد صحیح آن تاثیر مثبت ایجاد نمود. علاوه براین، تجمع مواد ذائد در بخش های مختلف دستگاه نیز باعث میشود راندمان آن تا حد زیادی کاهش پیدا کند که برای این منظور لازم است دستگاه شستشو داده شود. روش شستشوی به کار رفته برای این تجهیزات به شستشوی معکوس یا بک واش معروف می باشد که انجام آن نیاز به رعایت چند نکته مهم دارد. ابتدا به معرفی اصول نگهداری فیلتر شنی می پردازیم که عبارتند از:

• سطح بیرونی فیلتر شنی در اثر برخورد با مواد ذائد، به مرور به محلی برای تجمع گل و لای و آلودگی تبدیل میشود. لذا لازم است هر چند وقت یک مرتبه نسبت به شستشوی بدنه فیلتر شنی اقدام گردد. نکته بسیار مهم برای شستشوی فیلتر شنی این است که به هیچ عنوان از حلال های قوی برای این منظور استفاده نشود و تنها با شوینده های ملایم می توان آلودگی های روی آن را به طور کامل از بین برد.
• با توجه به مقدار آلاینده های موجود در آب، بهتر است هر هفته دو مرتبه صافی داخل فیلتر تمیز شود. توجه داشته باشید که تعداد دفعات مورد نیاز برای تمیزکردن صافی با توجه به مقدار آلودگی های معلق در آب تعیین میشود.
• به کیفیت سیلیس های موجود در فیلتر شنی توجه داشته باشید. مواد آلاینده موجود در آب به مرور روی بستر سیلیس قرار گرفته و راندمان دستگاه را کاهش می دهد. با توجه به مقدار مواد آلوده کننده موجود در آب به طور متوسط هر 2 تا 4 سال یک مرتبه باید سیلیس فیلتر شنی تعویض گردد.
• شستشوی معکوس که روش مناسبی برای تمیز کردن فیلتر می باشد، باید به اندازه انجام شود و از استفاده مکرر آن خودداری گردد. تعداد دفعات نیاز به بک واش، در مرحله اول به کیفیت به کار رفته در طراحی دستگاه بستگی داشته و در مرحله با توجه بعد به نوع آب موجود در استخر یا تصفیه خانه تعیین میگردد. به عنوان مثال، یکی از اصول نگهداری فیلتر استخر استفاده از بک واش هر دو روز یک مرتبه می باشد.
• صحت و سلامت تجهیزات داخلی فیلتر شنی به طور مرتب بررسی و در صورت نیاز قطعه مورد نظر تعمیر یا تعویض گردد. البته توجه داشته باشید که قبل از تعمیر هر یک از قطعات فیلتر شنی حتما ابتدا فشار دستگاه تخلیه گردد، در غیر این صورت اتفاقات زیان بار بوجود خواهد آمد.
• افراد متخصص که لازم است اصول نگهداری فیلتر شنی را به کار ببرند، لازم است از مشکلات رایج برای این تجهیزات اطلاع کافی داشته و اقدامات مورد نیاز برای رفع هر یک را به کار برند. نشتی در خطر بک واش، برگشت آشغال و آلودگی از فیلتر به آب، نشتی در مخزن فیلتر و فشار بالای فیلتر از رایج ترین مشکلات موجود در فیلترهای شنی می باشد که رفع آنها تنها توسط افراد متخصص در این زمینه باید صورت گیرد.
• در صورت ورود سیلیس به آب لازم است نازل های داخل فیلتر به طور کامل بررسی گردند و در صورت نیاز نسبت به تعمیر یا تعویض آنها اقدام شود.
• در صورت کاهش حجم جریان ورودی به تصفیه خانه، صافی پمپ را بررسی و آن را تمیز کنید.
• در صورت تغییر دبی آب و نیاز مکرر به بک واش به تعداد زیاد در یک فاصله زمانی به آن، ابتدا سعی کنید تعادل شیمیایی در آب را برقرار سازید. علاوه براین، سیلیس موجود در فیلتر را با مواد شیمیایی مخصوص تمیز کنید.
• به منظور کاهش فشار فیلتر لازم است سیلیس ها هر چند وقت یک متربه تمیز شده و فرآیند بک واش به درستی و در زمان مناسب صورت گیرد

 

 

نحوه بک واش فیلتر شنی</span>

---

پس از استفاده مکرر از فیلتر شنی و بر اساس اندازه گیری های صورت گرفته از قبیل دبی آب و غیره، لازم است فرآیند بک واش انجام شود. نحوه بک واش فیلتر به شرح زیر می باشد:

• پمپ را خاموش کنید
• برای شروع فعالیت دستگاه شیر را آن را به حالت بک واش تغییر دهید.
• با کمی فاصله از پمپ مجدد آن را روشن کنید و اجازه دهید حدود 3 تا 4 دقیقه عمل بک واش ادامه پیدا کند. بک واش تا زمانی باید ادامه پیدا کند که آب خروجی از آن کاملا شفاف باشد.
• پمپ را مجدد خاموش کنید
• برای شستشوی سیلیس موجود در فیلتر لازم است شیر را در حالت 3 قرار دهید و حدود یک تا 2 دقیقه پمپ را روشن کنید تا سطح آن به طور کامل تمیز شود.
• در نهایت پمپ را خاموش نموده و سیر را در حالت Filter قرار داده و پمپ و هیتر را روشن کنید.

نکته بسیار مهم در شستشوی معکوس فیلتر شنی اینکه، تنها در صورتی باید این کار صورت گیرد که بعضی از فاکتورها از قبیل دبی جریان آب یا عملکرد دستگاه با کاهش مواجه گردد. استفاده مکرر از آن بدون نیاز دستگاه به شستشو به مرور منجر به کاهش عملکرد فیلتر خواهد شد.

 

 

 

تعویض فیلتر شنی صنعتی چگونه است؟

---

دانستن نحوه نگهداری از انواع فیلتر شنی صنعتی به شما کمک می‌کند تا طول عمر آن را افزایش دهید اما می‌توان تقریبا گفت که مدیای درون فیلتر شنی بعد از ۵ تا ۷ سال باید تعویض شود.‌ در ادامه به شرح مراحل تعویض فیلتر صنعتی می‌پردازیم:

1. ابتدا دستگاه را در حالت بکواش یا شستشوی معکوس قرار دهید و بعد از اتمام آن پمپ را خاموش کنید.
2. شیر فشاری که در قسمت بالای فیلتر شنی قرار دارد را باز کنید تا فشار از فیلتر شنی آزاد شود. بعد از این کار دریچه تلخیه‌ای که در پایین فیلتر قرار گرفته (Drain) را باز کنید تا آب داخل آن رها شود.
3. پیچ و مهره‌هایی که به عنوان نگهدارنده فیلتر هستند را باز کنید، به صورت متناوبی این کار را انجام دهید تا فشار به یک طرف ظرف وارد نشود و آسیب نبیند.
4. قسمت بالای فیلتر را بر دارید و ماسه‌هایی که در داخل فیلتر شنی هستند را تخلیه کنید.
5. پس از تخلیه مدیا باید اجزای داخلی آن شامل بدنه و نازل‌‌ها چک شوند. اگر شکستگی و یا هر مشکلی دیده شد اول آن را درست کنید و سپس مخزن را پر از آب کرده و شروع به ریختن مدیای جدید کنید. در پایان این مرحله در بالای فیلتر را وصل کنید و قبل از شروع فیلتراسیون یک‌ بار دیگر بکواش را انجام دهید.