فیلتر شنی تحت فشار

فیلترشنی تحت فشار و اجزای آن

 انواع فیلتر شنی

• فیلترشنی ثقلی یا Gravity Sand Filter
• فیلترشنی تحت فشار Pressure Sand Filter

 اولین نسل فیلتر شنی

• فیلتر شنی کند نسل اول از فیلتر شنی بودند
• این فیلتر ها اولین بار در سال 1804 در تصفیه خانه های اسکاتلند به کار برده شدند
• به دلیل اهمیت بالا تا اواخر قرن نوزدهم میلادی تمام تصفیه خانه های اروپا و آمریکا به این سیستم مجهز شدند
• در فیلتر شنی کند همچنان که از نام آن پیداست سرعت جریان آب بسیار آهسته است، به طور متوسط این فیلتر شنی در روز به ازا هر متر مربع از سطح فیلتر تنها سه متر مکعب آب (3 m3/m2.day) را فیلتر می کنند که برای دبی های بالا احتیاج به مساحت بسیار زیادی (300-800 m2) برای استفاده از این فیلتر است
• افت فشار و هزینه نگهداری این فیلترها کمتر از انواع جدید است
• امروزه به دلیل سرعت کم و همچنین مساحت زیاد فقط در برخی تصفیه خانه های روستایی مورد استفاده قرار می گیرند
• در مراکز صنعتی و تصفیه خانه های شهری جای خود را به فیلتر شنی نسل دوم داده است

 دومین نسل فیلتر شنی

• به آن فیلتر شنی ثقلی تند گفته میشود
• این نوع فیلتر شنی از لحاظ ظاهری شبیه به فیلتر شنی نسل اول است
• در مساحت های به مراتب کمتر (40-100 m2) احداث می شوند
• سرعت فیلتراسیون این فیلتر شنی در حدود 100-300 (m3/m2.day) است و برای تصفیه خانه های بزرگ آب توصیه می شوند
• هزینه احداث این واحد بسیار کمتر از واحد های فیلتر کند شنی است اما با توجه نحوه شستشو، فاصله بین دو شستشو (12-72 hr) و افت فشار بیشتر نسبت به واحد های فیلتر کند شنی هزینه نگهداری و استهلاک در آن بیشتر است

 فیلتر شنی تحت فشار

• یکی از روش های صاف کردن آب بصورت فیزیکی است
• استفاده از آن موجب جداسازی ذرات معلق موجود در آب میشود
• طراحی آن بشکل استوانه‌ تحت فشار است
• استوانه فیلتر از موادی چون شن سیلیس یا آنتراسیت پر میشود
• روی نازل‌ها ابتدا لایه ای از ذرات درشت و بعد از آن لایه دوم ذرات ریز ریخته میشود
• در اثر عبور آب از فضای ناچیز بین دانه های شن، کدورت و ذرات معلق گیر میکنند و آب زلال از دستگاه خارج میشود

 معرفی فیلتر شنی تحت فشار

• هدف: جداسازی ذرات جامد شناور تا ابعاد 100میکرون
• به شکل یک استوانه است که دو انتهای آن عدسی است
• ظرفیت های پایین، عمودی ساخته میشود و ظرفیت های بالا، افقی
• باید عبور جریان آب در همه جای فیلتر بصورت یکنواخت باشد
• ارتفاع فیلتر شنی داخل محفظه حد اکثر به  یک متر میرسد
• همیشه حدود یک چهارم از فضای بالای فیلتر جهت تجمع مواد فیلتر شده خالی از شن میماند
• پایپینگ داخلی معمولا از جنس پلاستیک فشرده است

 اجزای جنبی فیلتر شنی تحت فشار

• پمپ آب
• شیرهای قطع و وصل جریان
• گیج فشار ورودی و خروجی
• بلوئر
• کمپرسور
• کنترلر اتوماتیک
• تابلو قدرت و فرمان

 فیلتر شنی تحت فشار در کدام صنایع کاربرد دارد

• تصفیه آب های سطحی (رودخانه‌ها یا چاه‌ها)
• آب استخر
• آب برگشتی برج‌های خنک‌کن
• فیلتراسیون نهایی فاضلاب‌ بهداشتی
• فیلتراسیون آب آشامیدنی
• حذف رنگ‌ها از آب

 فیلتر شنی تحت فشار چگونه کار میکند

• ابتدا آب از بالا وارد مخزن میشود و روی فیلتر میریزد
• به کمک نازل های پلاستیکی پخش در سطح، یکنواخت روی همه فیلتر ریخته میشود
• هدف از استفاده از این نازل ها، استفاده از کل ظرفیت فیلتر است
• آب به لایه سنگ سیلیس وارد میشود که ذرات را حذف میکند
• سپس به قسمت پایینی میرسد که آنجا هم صفحه ای از نازل های پلاستیکی فشرده جهت جمع آوری یکنواخت آب تعبیه شده است

 بک‌واش فیلتر شنی تحت فشار

• تجمع ذرات حذف شده از آب در فیلتر شنی، موجب میشود فشار افت پیدا کند که درصورت شدت یافتن این افت فشار، باید صافی را شستشو دهیم
• از دو گیج فشار برای تشخیص زمان بک واش استفاده میکنیم
• وقتی اختلاف فشار گیج ورودی و گیج خروجی به حد بحرانی رسید بک واش لازم است
• وقتی بازده فیلتر شنی تحت فشار پایین بیاید یا به اصطلاح گرفتگی رخ دهد، بک واش میکنیم
• بک واش خیلی آسان است به این صورت که جهت جریان آب را برعکس میکنیم که این با باز کردن و بستن شیرها میسر میشود
• بکواش موجب میشود ذرات سیلیس از هم جدا شود
• با جدا شدن دانه های سیلیس، املاحی که در بین آنها گیر کرده بودند، رها میشود
• سایز ذرات سیلیس و گستردگی سایزی آن، بر زمان لازم جهت بک واش تاثیر میگذارد

فرآیند بک‌واش

•  زمان فرارسیدن بگواش در فیلتر شنی را به وسیله قرار دادن 2 گیج نشانگر فشار در ورودی و خروجی فیلتر شنی به راحتی قابل تشخیص می باشد
• به صورتی که در دو سوی فیلتر شنی با اختلاف فشار روبرو شویم زمان بگواش فیلتر شنی فرا رسیده است و با تعویض جهت شیرهای فیلتر شنی به راحتی مسیر آب تعقیر میکند.
• در عمل تولید آب از بالای فیلترشنی تحت فشار وارد میگردد.
• و در عمل بگواش آب از پایین فیلتر وارد میگردد.
• و از خروجی بالای فیلتر خارج میگردد.لازم به ذکر است که حجم آب جهت عمل بگواش دو برابر حجم آب مورد نیاز تصفیه می باشد.

معایب فیلتر شنی تحت فشار

• این نوع از فیلترهای شنی دارای مشکلات عدیده ای می باشند.
• که از عمده ترین آنها می توان به عدم دسترسی به داخل مخزن به علت عدم وجود فلنج شارژ و تخلیه در سایزهای کوچک
• و کوچک بودن فلنج در سایز های بزرگتر اشاره کرد.
• نداشتن صفحه نازل و چیدمان نازل ها به صورت خورشیدی و فاصله زیاد بین نازلها
• عمل فیلتراسیون در این نوع فیلترها به خوبی صورت نمیگیرد.
• راندمان عملکرد به حد زیادی پایین است.
• پس از مدتی سیلیس دچار گرفتگی شود.
• ترکیدگی مخازن به علت بالا رفتن فشار ورودی فیلتر شنی هم از مشکلات اساسی فیلتر شنیFRP می باشد .

وبسایت ویکیپدیا

تصفیه آب

طراحی فیلتر شنی آهسته (جهت اطلاعات عمومی)

• همانطور که از عنوان پیداست ، سرعت تصفیه در فیلتر شنی کند تغییر می کند
• اما بزرگترین تفاوت بین سیستم های آهسته و سریع ، این است که لایه بالایی بستر شنی از نظر بیولوژیکی فعال است
• زیرا در اینجا مباحث میکروبی مد نظر قرار دارد. عمق توصیه شده و معمول در فیلتر شنی آهسته 0.9 تا 1.5 متر است.
• لایه میکروبی در طی 10-20 روز از شروع عملیات تشکیل می شود.
• در طی فرآیند فیلتراسیون، آب خام می تواند از طریق محیط متخلخل شن و ماسه نفوذ کند و مواد آلی ، باکتری ها ، ویروس ها و کیست هایی مانند Giardia و Cryptosporidium را متوقف و به دام بیندازد.
• روش احیاء فیلترهای شنی کند ، خراش دادن نامیده می شود
• و برای از بین بردن ذرات خشک شده روی فیلتر بصورت مکانیکی استفاده می شود.
• با این حال ، بسته به سیستم نوعی ، این روند می تواند در زیر آب انجام شود.
• یکی دیگر از عوامل محدود کننده آب فیلتر شده ، کدورت است که برای فیلترهای شنی آهسته ، به 10 NTU (واحدهای کدورت نفومتریک) محدود شده است.
• فیلترهای شنی کند گزینه مناسبی برای عملیات با بودجه مالی محدود هست
• زیرا این روش تصفیه از هیچ ماده شیمیایی استفاده نمی کند و به تجهیزات مکانیکی کمی احتیاج دارد.
• با این حال ، به دلیل رشد مداوم جمعیت در جوامع ، فیلترهای شنی آهسته در حال جایگزینی برای فیلترهای شنی تند هستند که بیشتر به دلیل طول دوره سرویس آن است.

روش های شستشو

روش اول شستشوی فیلتر به وسیله آب

•  در این روش ابتدا آب با سرعت بالایی از پایین فیلتر شنی به لایه های بالایی بستر فیلتر شنی هدایت میشود.
• دریان عمل حداقل باید حجم بستر در حدود 10%افزایش یابد.
• تا ذرات از همدیگر جدا شوند و املاح گرفتار شده در لابه لای سیلیس ها از انها جدا شوند.
• و لابه لای سیلیس ها شسته شوند.
• در این روش اگر ذرات اجزای تشکیل دهنده درون فیلتر ها درشت تر و چسبندگی بالایی داشته باشند
• می بایست به وسیله اسید با خلوص پایین طوری که به فیلتر شنی آسیب نرساند شستشو شود
• و یا در غیر این صورت سنگ سیلیس تعویض گردد. و سیلیس جدید جایگزین گردد

روش دوم شستشو سیلیس با آب و هوا

• ابتدا جریان کندی از آب برای هر متر مربع از فیلتر شنی از پایین فیلتر وارد می گردد.
• بعد از گذشت چند دقیقه آب موقع گذر هوا از پایین بستر می باشد
• که در این عمل با گذر هوا از لابه لای بستر باعت تلاطم و به هم خوردن سیلیس ها میگردد
• که و در مرحله بعد با گذراندن آب صاف از لابه لای سیلیس ها تا زمانی که
• در آب خروجی نشانی از کدورت و یا املاح در آب نباشد ادامه پیدا میکند
• این عمل ها در فیلتر های شنی می بایست به طور مداوم و مستمر صورت بپذیرد
• تا از سفت شندن سیلیس ها و یا اصلاحا” بسته شدن محفظه های سیلیس فیلتر شنی  جلو گیری گردد
• استفاده از سنگ سیلیس مرغوب و درجه یک میتواند طول عمر بگواش را به طور چشمگیری بالا ببرد
• به گونه ای که سنگ سیلیس خوب باعث میشود
• در هنگام عمل تصفیه و بگواش سنگ ها بر اثر سایش با هم فرسوده نشود
• و عمل تصفیه و بگواش در آنها بهتر صورت بپذیرد

روش سوم

• در این روش میتوان برای زدودن چربی و آلودگی های داخل مخزن و یا سنگ سیلیس
• از ترکیب آب و پودر های ماشین لباسشوییچند انزیم نیز استفاده کرد.
• با این روش که ابتدا پمپ آب را خاموش کرده
• و درون صافی استرینر را به وسیله مقداری پودر لباسشویی پر میکنیم
• و با روشن کردن پمپ آب از لابه لای سیلیس به همراه مواد شوینده گذر میکند
• و باعث میشد که به خوبی سنگ های سیلیس شفاف و تمیز گرددند.
• این عمل تا از بین رفتن کلی کف موجود درون فیلتر شنی ادامه پیدا می کند

فیلتر شنی

فیلتراسیون ماسه، کربن فعال یا آنتراسیت شامل تصفیه آب با عبور از سقف ساخته شده از یکی از مواد فوق می باشد. فیلتراسیون در تصفیه‌های تصفیه‌ای ایستگاه‌های تصفیه آب آشامیدنی (E.T.A.P.) و در تصفیه‌های سوم در ایستگاه‌های تصفیه فاضلاب (E.D.A.R.) استفاده می‌شود. همچنین می توان از آن به عنوان یک فرآیند قبل از سیستم های آبیاری و در تصفیه استخرها استفاده کرد.

فیلتراسیون آهسته، فیلتر سریع و فیلتر چند لایه متمایز می شوند:

فیلتراسیون آهسته: در تهیه آب آشامیدنی برای از بین بردن جامدات معلق استفاده می شود، جایی که آب اجازه می دهد با سرعت کم و تنظیم شده از طریق بستری از ماسه متشکل از ماسه خالص با دانه هایی با ابعاد معین فیلتر شود. فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب را تصفیه می کنند. یک ویژگی خاص تشکیل یک لایه سطحی است که دارای فعالیت بیولوژیکی بسیار بالایی است و برای عملکرد فیلتر ضروری است.
فیلتراسیون سریع: روشی برای تصفیه آب است که پس از زلال شدن از لایه ای شن عبور می کند تا ذرات باقی مانده را از بین ببرد. فیلتر می تواند توسط گرانش یا فشار کار کند. فیلتر باید مرتباً معکوس شود تا از شر مواد رهگیری خلاص شود و در نتیجه از وصل شدن جلوگیری شود.
فیلتراسیون چند لایه: آب از دو یا چند لایه به بالا یا پایین عبور می کند. بالاترین لایه از دانه های بزرگ با چگالی کم تشکیل شده است. در لایه‌های زیر دانه‌ها کوچک‌تر هستند، اما چگالی آن بیشتر است.

عملکرد

عملکرد فیلتر شنی را می توان در سه عملیات فیلترینگ، عملیات شستشو و عملیات شستشو در نظر گرفت.

عملیات فیلتر کردن:

در این عملیات آب وارد می شود تا زمانی که تمام هوای موجود در فیلتر خارج شود، این هوا از طریق مدار تصفیه هوا خارج می شود که توسط کاپ های مکنده در انتها تنظیم می شود. آب کثیف بسته به سرعت فیلتر با فشار معینی پمپ می شود به طوری که از قسمت بالایی آن وارد فیلتر می شود و به لطف یک لوله سوراخ دار توزیع می شود که بسته به سرعت جریان سیال را به طور یکنواخت توزیع می کند. بستر فیلتر را بردارید و می تواند جریان های ترجیحی ایجاد کند. موقعیت باتری شیر برای این عملیات به شرح زیر است:
شیر A – بسته است
شیر B – باز (خروجی آب فیلتر شده)
شیر C – باز (ورودی آب خام)
شیر D – بسته است

عملیات شستشو:

هنگامی که بین فشار سنج دهانه ورودی در ناحیه بالایی فیلتر و گیج فشار دهانه خروجی آب فیلتر شده در ناحیه پایین، عدم تعادل فشار تقریباً 1-2 کیلوگرم بر سانتی متر مربع وجود دارد، باید تمیز شد. اقدام به شستشوی فیلتر کنید. دلیل این امر این واقعیت است که بستر فیلتر با ذرات معلق از آب که حفظ شده است بارگیری می شود. آب تمیزی که از عملیات فیلتر کردن حاصل می شود، با پمپاژ گرفته می شود. موقعیت سوپاپ ها به شرح زیر است:
شیر A – باز (ورودی آب شستشو)
شیر B – بسته است
شیر C – بسته است
شیر D – باز (خروجی آب شستشو)
به این ترتیب آب شستشو از پایین وارد فیلتر شده و مسیر را معکوس می کند. به لطف گروه پمپاژ به آب شستشو کمک می شود تا از طریق فیلتر بالا برود، علاوه بر این، به لطف گروه دمنده، هوای لازم برای بلند کردن بستر بدون ایجاد جریان ترجیحی وارد می شود. ورودی های هوا و آب به طور متناوب برای حدود ده دقیقه تا زمانی که در قفسه سینه آب شستشو مشاهده کنید که به طور فزاینده ای شفاف می شود.

عملیات شستشو:

پس از مشاهده شفاف بودن آب شستشو، عملیات شستشو انجام می شود. با تجهیزات پمپاژ، آب از سینه شستشو گرفته شده و از طریق مدار فیلتر وارد می شود تا شستشو شود. این عمل معمولاً در حدود پنج دقیقه انجام می شود. موقعیت سوپاپ ها به شرح زیر است:
شیر A – بسته است
شیر B – باز (ورودی آب شستشو)
شیر C – باز (خروجی آب شستشو)
شیر D – بسته است

اصول طراحی فیلتر شنی (SF)

فیلترهای شنی یا کربن فعال HYDROMETÁLICA به طور کلی توسط عناصر زیر تشکیل می شوند:

تجهیزات پمپاژ و تجهیزات شستشو
ساختار
پایین کاذب
لوله ها

مشخصات فنی:

فیلتر شنی یا کربن فعال (FA/FCA)
HIDROMETÁLICA، مطابق با مقررات بخشنامه جامعه اروپا «Machines 89/395/CEE» مخازن تحت فشار، و با اصلاحات و اضافات آن بر اساس دستورالعمل های 91/368 و 93/44، طیف گسترده ای از فیلترهای شنی را تولید می کند. یا کربن فعال.

درمان ها
درمان ضد خوردگی:

فیلترهای بیرونی:

سند بلاست ساینده تا Sa 2½” مطابق استاندارد SIS 055900 سوئد.
دو لایه سطح اپوکسی هر کدام 125 میکرون.

فیلترهای داخلی:

ماسه بلاست ساینده تا درجه Sa 2 ½
یک لایه پرایمر لاستیک کلردار 30 میکرون.
دو لایه روکش کلرولاستیک

فیلتر شنی سریع

Ing. Guy Sela، کارآفرین، مشاور آبیاری، تمام مقالات، تصفیه آب
در مناطق شهری، استفاده از فیلتر شنی آهسته فضای زیادی را اشغال می کند. بنابراین، فیلتراسیون سریع ماسه ای به رایج ترین روش فیلتراسیون برای تصفیه منابع آب شهری تبدیل شده است.

نرخ فیلتراسیون معمولی برای فیلتر شنی سریع 5 متر در ساعت است، در مقایسه با 0.15 متر در ساعت برای فیلترهای شنی کند.

مساحت مورد نیاز برای تصفیه شنی را می توان با استفاده از معادله زیر محاسبه کرد:

A = Q / V

جایی که:

الف – مساحت فیلتر بر حسب متر مربع (m2)

Q – نرخ جریان آب ورودی (m3/h)

V – سرعت فیلتراسیون (m/h)

از این معادله می توان برای مقایسه ناحیه فیلتراسیون مورد نیاز برای فیلتراسیون شنی آهسته و فیلتراسیون شنی سریع استفاده کرد:

با فرض نیاز تامین آب 24000 متر مکعب در روز

منطقه مورد نیاز برای فیلتراسیون آهسته شن و ماسه:

A = Q / V = ​​​(1000 متر مکعب در ساعت) / (0.15 متر در ساعت) = 6666 متر مربع

منطقه مورد نیاز برای فیلتراسیون سریع شن و ماسه:

A = Q / V = ​​​(1000 متر مکعب در ساعت) / (5 متر در ساعت) = فقط 200 متر مربع

فیلتراسیون سریع شن و ماسه یک فرآیند کاملاً پیچیده است: در طراحی و بهره برداری سخت و پرهزینه است و به پرسنل آموزش دیده برای نظارت، بهره برداری و نگهداری نیاز دارد.

فیلتر شنی سریع تنها می تواند آب آشامیدنی سالم را در ترکیب با اقدامات قبل و بعد از تصفیه فراهم کند. معمولاً یک فرآیند قبل از فیلتراسیون انعقاد-لخته سازی و همچنین یک فرآیند ضد عفونی پس از فیلتراسیون مورد نیاز است.

در فیلتراسیون سریع شنی، فیلتراسیون به دلیل عمق فیلتر اتفاق می‌افتد، جایی که مکانیسم‌های اصلی که در فرآیند فیلتراسیون عمل می‌کنند، الک کردن، رسوب‌گذاری و جذب است.

انواع فیلترهای شنی سریع

فیلترهای جاذبه

فیلتراسیون در مخازن باز که معمولاً از سیمان ساخته می شوند انجام می شود. این نوع فیلترها با فشار اتمسفر کار می کنند.

سرعت فیلتراسیون بین 4 تا 8 متر در ساعت است.

فیلتر شنی سریع جاذبه

فیلتر شنی گرانشی سریع

فیلترهای فشار

در فیلترهای تحت فشار، بستر فیلتر در یک مخزن تحت فشار که معمولاً یک مخزن فولادی است محصور می شود و فیلترها تحت فشاری بالاتر از فشار اتمسفر عمل می کنند.

سرعت فیلتراسیون بین 5 تا 25 متر در ساعت است.

انواع تخت های فیلتر مورد استفاده در فیلتراسیون سریع شنی

فیلترهای شنی سریع را می توان با توجه به نوع بستر فیلتری که دارند طبقه بندی کرد:

تک لایه: ماسه (ریز یا درشت) یا آنتراسیت.

محیط دوگانه: معمولاً ماسه و آنتراسیت.

چند لایه: معمولاً گارنت، ماسه و آنتراسیت.

محیط فیلتر

ضریب یکنواختی چگالی اندازه موثر
عمق لایه در فیلتر

آنتراسیت

<1.7 0.6 – 1.6mm >1.4 0.4 – 0.6m
شن

<1.7

0.35 – 0.65 میلی متر

>2.5

0.15 – 0.2 متر

گارنت <2.2 0.18 – 0.60 میلی متر > 3.8
0.05 – 0.075 متر

به دلیل گرانش متفاوت، مواد مختلف همیشه به ترتیب مشابهی مرتب می شوند، حتی پس از شستشوی معکوس فیلتر، جایی که لایه سنگین تر، اما مواد ظریف تر همیشه در پایین قرار دارد. این به ظرفیت بیشتری برای حفظ ناخالصی ها اجازه می دهد.

فیلترهای شنی سریع

نمونه ای از طراحی اولیه فیلتراسیون شن و ماسه سریع.

شهرداری می خواهد فیلترهای شنی سریع نصب کند.

نرخ فیلتراسیون طراحی 5 متر در ساعت است.

دبی طراحی فیلتر 1260 متر مکعب در ساعت است.

حداکثر مساحت مورد نیاز برای هر فیلتر: 50 متر مربع.

اندازه فیلتر و تعداد فیلترهای مورد نیاز را طراحی کنید.

نرخ فیلتراسیون فعلی را محاسبه کنید.

راه حل

A = Q / (a ​​* V)، که در آن “a” نسبت تعداد ساعات کار در روز تقسیم بر 24 ساعت است.

A/n = 50 متر مربع، Q = 1260 متر مکعب در ساعت، V = 5 متر در ساعت

n – تعداد فیلترها.

A = 274.9 متر مربع

A/n = 50 متر مربع -> n = 274.9 / 50 = 5.4

بنابراین، باید 6 فیلتر انتخاب شود، هر کدام 274.9 / 6 = 45.8 m2

ابعاد فیلتر 7X7، 7X6.6 و … قابل انتخاب است.

اگر 7X7 انتخاب شده است، آنگاه: A = 294 m2 (49X6)

نرخ فیلتر فعلی

V = Q / (a ​​* V) = 1260 / [(22/24) * 294] = 4.6 متر در ساعت

شستشوی معکوس فیلتر شنی سریع

فیلترهای شنی سریع نیاز به شستشوی معکوس مکرر دارند. هنگامی که فیلتر شسته می شود، آب تمیز به سمت بالا رانده می شود و بستر فیلتر را کمی گسترش می دهد و ناخالصی های انباشته شده را از بین می برد. این فرآیند شستشوی معکوس نامیده می شود.