فیلتر شنی چیست | انواع فیلتر شنی

فیلتر شنی یا Sand Filter که به عنوان صافی شنی هم شناخته می‌شود، به عنوان روشی کارآمد و کم هزینه برای تصفیه فیزیکیِ آب در ابعاد صنعتی می‌باشد. فیلتر شنی شامل یک مخزن بزرگ فلزی، استیل یا فایبرگلاس است که درون آن با چند لایه شن از جنس سیلیس با درجه‌بندی مختلف پر شده است. دانه‌بندی سیلیس از بالا به پایین مخزن، ریزتر می‌شود. عبور آب از لایه‌های سیلیسِ فشرده، سبب می‌شود شن و ماسه، چوب و خاشاک، گل و لای و هر ذره معلق بزرگ، در منافذ ریزِ بین سیلیس گیر افتاده و نهایتا آب خالص در انتهای مخزن جمع شود. فیلتر شنی با حذف ذرات معلقِ غیر محلول با اندازه بزرگتر از 50 میکرون، می‌تواند کدورت آب را کاهش داده و آن را برای استفاده در مصارف عمومی مانند شستشو آماده کرده یا به عنوان خوراک آب در دستگاه تصفیه آب صنعتی RO، در اختیار فیلتر ممبرین قرار دهد.

فیلتر شنی دارای شیر سه حالته دستی یا خودکار است که از طریق آن فرآیند تصفیه، شستشوی سریع یا شستشوی معکوس روی فیلتر انجام می‌شود. عمر نسبتا طولانی، هزینه نگهداری بسیار پایین و عدم نیاز به سرویس پیچیده، از مزایای فیلتر شنی است. شرکت بهاب با سالها فعالیت در زمینه تصفیه آب، قابلیت طراحی و ساخت سفارشی انواع فیلتر شنی در ظرفیت‌های مختلف را دارد. جهت مشاوره و ثبت سفارش، کافیست فرم تصفیه آب و فاضلاب صنعتی بهاب را تکمیل نموده و یا از طریق شماره تلفن‌های 02186027905 - 02634606148 ، واتس اپ و تلگرام 09359103243 و یا چت آنلاین با کارشناسان تصفیه آب بهاب در ارتباط باشید. 

فیلتر شنی چیست و چه کاربردی دارد؟  Sand Filtration

از آنجا که تصفیه آب صنعتی با حجم بالای آب سرو کار دارد، راهکارهای خانگی مانند فیلترهای کارتریجی، برای تصفیه فیزیکی آن مناسب نیستند. همچنین هوزینگ‌های چند اِلِمانه نیز به دلیل هزینه بالای تولید و نگهداری، با استقبال کمتری روبرو هستند. فیلتر شنی یک مخزن بزرگ است که با مدیای ارزان قیمت سیلیس با دانه‌بندی مختلف پر شده است. حرکت آب از بالا به پایین انجام شده و ذرات درشت‌تر از 50 میکرون درون حفره‌های بین دانه‌ها گیر می‌افتند. نتیجه نهایی، آبی عاری از ذرات معلق است که در انتهای مخزن جمع شده و توسط یک لوله به بیرون هدایت می‌شود. فیلتر شنی تصفیه آب این وظایف را به عهده دارد:

• حذف شن و ماسه و سنگ ریزه
• حذف چوب و خاشاک
• حذف گل و لای
• حذف جلبک، خزه
• حذف هر نوع ذره معلقِ غیر محلولِ بزرگتر از 50 میکرون

فیلتر شنی با حذف ذرات معلق نقش بسیار مهمی در کاهش کدورت آب دارد. ذرات معلق مشکلات زیادی در سیستم‌های تاسیساتی ایجاد می‌کنند که برخی از آنها بدین شرح است:

• گرفتگی شیرآلات و لوله‌ها
• خرابی و از کار افتادگی تجهیزات نصب شده در مسیر آبرسانی
• کاهش عمر پمپ‌ها به دلیل خوردگی و سایش ناشی از وجود ذرات معلق در آب
• خرابی و کاهش شدید عمر فیلترهای اصلی تصفیه آب صنعتی مانند فیلتر ممبران RO
• کاهش عمر و کیفیت فیلترهای کربنی به دلیل پر شدن منافذ کربن فعال با گل و لای

کاربردهای فیلتر شنی

فیلتر شنی به عنوان پیش تصفیه آب برای:

• تهیه آب شرب در تصفیه خانه‌ها
• دستگاه تصفیه آب RO صنعتی، جهت آماده‌سازی آب قبل از ورود به فیلتر ممبران
• مصارف عمومی در مجتمع‌های مسکونی، ادارت، هتل‌ها، مدارس، بیمارستان‌ها و ...
• کارخانه‌های تولید آب معدنی و نوشیدنی

• مواردی که نیاز است آب دریا تصفیه شده و مورد استفاده قرار بگیرد.
• آب چاه، رودخانه، برکه و مانند آن
• استخرها و پارک‌های آبی برای جداسازی ذرات معلق وارد شده به آب در گردش یا تصفیه آب خام ورودی
• مصارف کشاورزی مکانیزه که به آبیاری قطره‌ای و مانند آن نیاز دارند.
• استفاده در برج‌های خنک کننده و سیستم‌های سرمایشی
• کارخانه‌های صنعتی برای آماده‌سازی آب جهت مصارف مختلف
• استفاده در تصفیه فاضلاب. فیلتر شنی هم در ابتدای فرآیند تصفیه فاضلاب جهت حذف ذرات معلق درشت و هم در انتهای فرآیند برای تولید آب زلال، کاربرد دارد.

مزایای فیلتر شنی

• هزینه اولیه پایین نسبت به فیلترهای میکرونی چند المانه و مانند آن
• هزینه نگهداری بسیار پایین
• نصب آسان
• هزینه پایین تامین مدیا
• عمر بالای سیلیس یا کریستال‌های شیشه‌ای فراوری شده
• ظرفیت بالای تصفیه آب
• قابلیت طراحی و تولید در هر نوع ظرفیت و دبی مختلف
• بدون نیاز به اپراتور (در صورت استفاده از شیر کنترل خودکار)
• بدون نیاز به سرویس و تعمیر خاص
• عدم وجود افت فشار محسوس در صورت انتخاب ظرفیت مناسب فیلتر شنی
• قابلیت تمیز شوندگی خودکار

آشنایی با عملکرد فیلتر شنی و ساختار آن

طراحی فیلتر شنی با الهام از فرآیند تصفیه آب در طبیعت انجام شده است. آب با گذر از لایه‌های فشرده‌ی شن و ماسه در بستر زمین، تصفیه و در مخازن زیر زمینی ذخیره شده تا با کمک قنات و چاه استخراج شود یا به صورت چشمه ظاهر گردد. در فیلتر شنی نیز مدیای سیلیس را با دانه‌بندی مختلف به صورت لایه لایه قرار می‌دهند؛ لایه‌های بالایی دانه‌بندی درشت‌تری دارند و با حرکت به سمت پایین مخزن، اندازه دانه‌بندی سیلیس کوچکتر می‌شود. معمولا سه نوع دانه‌بندی برای سیلیس در نظر می‌گیرند. به دلیل سنگینی وزن سیلیس و فشار آب، دانه‌ها فشرده شده و منافذ بسیار ریزی بین آنها باقی می‌ماند. آب با عبور از لایه‌های بالایی به سمت پایین حرکت کرده و ذرات درشت ناخالصی درون حفره‌ها گیر می‌افتند. بدنه فیلتر شنی می‌تواند از فایبرگلاس باشد که به مخازن FRP مشهورند. همچنین ممکن است مخازن فلزی با پوشش رنگ اپوکسی و مقاوم در برابر خوردگی و یا مخازن با ورق استیل نیز استفاده شوند. در بالای فیلتر شنی یک شیر سه حالته تعبیه می‌شود که می‌تواند عملکرد خودکار یا دستی داشته باشد. آب از طریق پخش کننده در بالای مدیا پخش شده و با حرکت به سمت پایین تصفیه می‌شود. یک لوله در مرکز مخزن وجود دارد که وظیفه دارد آب تصفیه شده را از انتهای مخزن به سمت شیر خروجی هدایت کند.

فیلتر شنی 3 حالت عملکرد دارد:

• تصفیه آب: در حالت طبیعی، آب از بالا به پایین حرکت کرده و فرآیند تصفیه انجام می‌شود. مسیر حرکت آب شامل شیر ورودی اصلی و مجرای خروجی تصفیه شده می‌باشد.
• شستشوی معکوس: فیلتر شنی پس از مدت زمانی که باید توسط کارشناس و با توجه به کیفیت آب ورودی تعیین شود، از گل و لای و ذرات معلق اشباع شده و دچار افت کارایی می‌شود. با کمک شستشوی معکوس، آب را از پایین وارد بستر مدیا کرده و با جدا کردن دانه‌های سیلیس از یکدیگر، سبب خروج گل و لای و ذرات معلق می‌شوند. پس از پاکسازی، فیلتر شنی برای استفاده مجدد آماده خواهد شد. مسیر عبور آب شامل شیر ورودی اصلی و شیر تخلیه به فاضلاب است. البته جهت حرکت آب معکوس و از پایین به بالا می‌باشد.
• شستشوی سریع: پس از فرآیند بکواش، لازم است بستر مدیا مورد شستشو قرار بگیرد. این موضوع سبب خارج شدن ذرات معلق باقی مانده به فاضلاب می‌شود. البته برای شستشوی سیلیس در ابتدای نصب و راه‌اندازی نیز کاربرد دارد. مسیر حرکت آب شامل شیر ورودی و مسیر تخلیه به سمت فاضلاب است.

اجزاء فیلتر شنی

مهمترین اجزاء فیلتر شنی عبارتند از:

• مخزن: که می‌تواند از جنس فلز (گالوانیزه یا آهن با روکش رنگ ضد خوردگی)، استیل، فایبرگلاس و یا حتی بتنی باشد.
• شیر کنترل: سه حالته بوده و می‌تواند عملکرد خودکار یا دستی داشته باشد.
• لوله مرکزی: برای انتقال آب تصفیه شده که در پایین مخزن شنی جمع می‌شود به بیرون، از این لوله استفاده می‌شود. البته کاربرد دیگر آن استفاده در عملیات بکواش است.
• نازل‌ها: یک نازل یا آب پخش کن در بخش بالا و روی ورودی نصب شده که وظیفه آن پخش یکنواخت آب روی بستر سیلیس است. همچنین هنگام عملیات بکواش، از خروج دانه‌های سیلیس جلوگیری می‌کند. یک نازل نیز در بخش انتهایی و روی لوله خروج نصب می‌شود تا از بیرون رفتن دانه‌های سیلیس جلوگیری نماید.
• فشار سنج: معمولا 2 فشار سنج، یکی در ورودی و یکی در خروجی آب نصب می‌شوند. اختلاف فشار ورودی و خروجی، میزان گرفتگی فیلتر شنی را نشان می‌دهد.
• مدیا: درون مخزن را با انواع مدیا مانند سیلیس، آنتراسیت و کریستال پر می‌کنند. این مدیا که به صورت لایه لایه درون مخزن قرار می‌گیرد، وظیفه تصفیه آب را به عهده دارد.
• دریچه بازدید: معمولا در بخش پایین و بالای مخزن، دریچه‌هایی تعبیه می‌کنند. دریچه‌های کوچک برای وارد نمودن سیلیس و یا کنترل نازل‌ها کاربرد دارند. دریچه‌های بزرگ که برای مخازن با ظرفیت بسیار بالا در نظر گرفته می‌شوند، قابلیت ورود اپراتور به درون مخزن را داشته و برای بررسی سلامت مخزن و کنترل عملکرد بکار می‌روند.

نحوه طراحی و ساخت فیلتر شنی

برای ساخت فیلتر شنی باید چند شاخص مورد ارزیابی قرار گیرد:

• دبی آب در هر ساعت: بدیهی است که هرچه دبی آب بالاتر باشد، نیاز به مخزن بزرگتری می‌باشد. معمولا مخازن فیلتر شنی را بر اساس حجم آب عبوری در نظر می‌گیرند.
• میزان آلودگی آب: میزان ذرات معلق موجود در آب، در تعیین حجم کلی مخزن و لایه‌های دانه‌بندی سیلیس نقش مهمی دارد. هرچه آب آلوده‌تر باشد، به بستر بزرگتری برای تصفیه نیاز است.

شماره‌های تماس جهت مشاوره و خرید 02186027905 - 02634606148 ، واتس اپ و تلگرام 09359103243

نحوه کار فیلتر شنی

اگرچه شیر نصب شده روی فیلتر شنی سه حالته است، اما می‌توان دو فرآیند اصلی را برای فیلتر شنی تعریف نمود:

• عملکرد حالت تصفیه: عموما فیلتر شنی در این حالت قرار دارد. آب از بالا روی لایه‌های سیلیس ریخته و پس از تصفیه از لوله تعبیه شده در مرکز خارج می‌گردد.
• عملکرد حالت شستشو: قرار گیری گل و لای و ذرات معلق بین دانه‌های سیلیس، سبب گرفتگی مجراهای عبور آب و افت فشار سیستم می‌شود. معمولا با نصب دو درجه کنترل فشار در ورودی و خروجی آب، این موضوع قابل بررسی و کنترل است. زمانی که دبی آب خروجی کم شد، باید فرآیند شستشوی بستر مدیا انجام بگیرد. برای این کار آب به صورت معکوس وارد مخزن شده و از پایین مدیا به سمت بالا حرکت می‌کند. فشار آب دانه‌های سیلیس را از هم جدا کرده و ذرات معلق آزاد شده را به سمت بالا می‌راند. یک مجرای جداگانه برای تخلیه پساب حاوی ذرات معلق وجود دارد. با توجه به حجم مدیا و میزان آلودگی، مرحله شستشوی معکوس ممکن است 10 تا 20 دقیقه زمان لازم داشته باشد. در انتها، یک فرآیند شستشوی سریع نیز انجام می‌شود که حدود 5 دقیقه زمان می‌برد. در این روش آب از مسیر اصلی (ورودی) و از بالا روی سیلیس ریخته و از شیر تخلیه وارد فاضلاب می‌شود. این موضوع برای پاکسازی نهایی سیلیس و تخلیه ذرات معلق باقی مانده ضروری است. این فرآیند همچنین سبب می‌شود دانه‌های سیلیس با فشار آب مجددا روی هم قرار گرفته و فشردگی لازم را برای انجام عمل تصفیه داشته باشند. پس از آن سیستم برای بهره‌برداری مجدد آماده است.

مدیای استفاده شده در فیلتر شنی

 برای سالیان متمادی سیلیس به عنوان ماده اصلی در بستر فیلتر شنی مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه کریستال‌های شیشه‌ای فراوری شده که مقاومت بالاتری نسبت به سایش دارند، تا حدی جایگزین شده‌اند. البته استفاده از آنتراسیت نیز رایج است.

انواع فیلتر شنی از لحاظ جنس بدنه

مواد مختلفی برای ساخت مخزن فیلتر شنی استفاده می‌شوند که هرکدام مزایا و معایب خود را دارد:

• فیلتر شنی فلزی: استفاده از فلز برای ساخت بدنه مخزن فیلتر شنی، قدمت بالا و رواج زیادی دارد. ورق‌های آهنی با پوشش رنگ‌های ضد خوردگی، قیمت مناسب‌تری نسبت به سایر مواد داشته و در عین حال تحمل فشار بالایی نیز دارند. گالوانیزه به عنوان فلزی مقاوم در برابر زنگ زدگی نیز می‌تواند در بدنه مخازن استفاده شود. استیل ضد زنگ به عنوان عالی‌ترین ماده فلزی، ضمن دارا بودن تحمل فشار بالا، مقاومت زیادی نسبت به خوردگی دارد. از مزایای مخازن با بدنه فلزی می‌توان به تحمل دمای بالا، مقاومت در برابر ضربه و فشار اشاره نمود. مخازن فلزی به دلیل نوع ورودی و خروجی، عموما ظرفیت دبی بالاتری ارائه می‌دهند. در مقابل، مخازن فلزی وزن زیادی دارند و جابجایی آنها سخت است. همچنین هزینه تهیه فلز ضد زنگ بسیار بالا می‌باشد. سایر فلزات نیز در معرض خوردگی و پوسیدگی قرار دارند.
• فیلتر شنی فایبرگلاس: امروزه کامپوزیت‌های فایبرگلاس، رواج زیادی در تولید مخازن تصفیه آب دارند. فایبرگلاس مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی داشته و نسبت به اسیدی یا قلیایی بودن آب واکنش نشان نمی‌دهد. از آنجا که مخازن فلزی آهنی در معرض خوردگی قرار دارند و مخازن استیل نیز گران قیمت هستند، فایبرگلاس جایگزین با ارزشی در تهیه مخازن فیلتر شنی شده است. مخازن فایبرگلاس عموما به صورت پیش ساخته بوده و در ابعاد و ظرفیت‌های مختلفی وجود دارند. مزیت دیگر آنها وزن بسیار کم و جابجایی آسان می‌باشد. در مقابل، تحمل آنها نسبت به فشار آب، حرارت و ضربه کمتر از مخازن فلزی است.
• فیلتر شنی بتنی: در صورتیکه به مخزن شنی با ابعاد بزرگ نیاز باشد، عموما آنها را به صورت بتنی طراحی می‌کنند. بتن مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی، فشار و ضربه داشته و نقطه ضعف آنها هزینه بالای تولید و عدم امکان جابجایی آنها می‌باشد.

انواع فیلتر شنی از لحاظ سرعت جریان آب

اساس کار فیلتر شنی، عبور آب از لایه‌های مدیا می‌باشد. بر اساس سرعت عبور آب می‌توان دسته‌بندی مختلفی برای فیلتر شنی تصفیه آب در نظر گرفت:

• فیلتر شنی کند یا آرام (Slow Sand Filter): تنها نیروی وارد شده به آب برای عبور از لایه‌های شن، جاذبه می‌باشد. آب روی بستر شنی قرار گرفته و بر اثر ثقل مسیر خود را طی می‌کند. بر خلاف سایر فیلترهای شنی، بستر قرار گرفته نقش زیادی در تصفیه‌ فیزیکی ندارد. بلکه به عنوان محلی برای رشد باکتری‌های مفید و تصفیه کننده عمل می‌کند. انواع فیلتر شنی آهسته معمولا دارای 1 تا 2 متر عمق هستند اما سطح مقطع بستر در آنها بسیار بزرگ و دارای مساحتی بین 400 تا 1000 مترمربع است. در فیلتر شنی آهسته تکیه اصلی روی تصفیه بیولوژیکی و سپس ته نشینی است و البته ممکن است با مواد منعقد کننده و لخته‌ساز این فرآیند بهبود داده شود. حداکثر عبور آب برای هر مترمربع از مساحت مدیا در هر ساعت، بین 200 تا 400 لیتر است که برابر با 0.2 تا 0.4 مترمکعب در ساعت می‌باشد. بنابراین هر مترمربع از بستر مدیا می‌تواند در هر شبانه روز حداکثر 10 مترمکعب آب را تصفیه نماید. فیلتر شنی کُند یا آرام برای تصفیه خانه‌های شهری و روستایی بسیار بزرگ که نیاز به تصفیه روزانه 3 تا 10 میلیون لیتر آب را دارند، کاربرد دارد. البته برای مصارف بسیار کم خانگی نیز می‌توان از این روش استفاده نمود.
• فیلتر شنی تند ثقلی (Rapid Sand Gravity Filter): در این فیلترهای شنی نیز آب بدون اعمال فشار خارجی و بر اساس نیروی وزن خود، از بستر عبور می‌کند. مساحت بستر شنی کمتر از نمونه آهسته بوده و بین 40 تا 100 مترمربع است. مدیا در این روش نقش مهمی در تصفیه فیزیکی دارد. به دلیل کم بودن سطح مقطع، مدیا به سرعت کیپ شده و لازم است در دوره‌های کوتاه با استفاده از عمل بکواش، بستر فیلتر شنی را تمیز نمود.
• فیلتر شنی سریع تحت فشار Rapid Sand Pressure Filter: در این فیلتر شنی آب با فشار مناسب وارد مخزن شده و نیروی فشار، آن را از لایه‌ها عبور می‌دهد. در این روش تصفیه بیولوژیکی غالبا مورد نظر نیست و تنها تصفیه فیزیکی انجام می‌شود. این مخازن شنی رایج‌ترین نمونه‌ها در صنعت تصفیه آب هستند.

انواع فیلتر شنی از لحاظ شکل طراحی

فیلترهای شنی را بر اساس شکل ظاهری می‌توان به دو دسته تقسیم نمود:

• فیلتر شنی عمودی یا ایستاده: با توجه به اساس کار فیلتر شنی که بر مبنای عبور آب از لایه‌های شن می‌باشد، هرچه ارتفاع لایه‌ها بیشتر باشد، تصفیه‌ی انجام شده دقیقتر خواهد بود. به همین دلیل فیلترهای شنی در اغلب موارد به صورت ایستاده طراحی می‌شوند. ارتفاع زیاد سبب می‌شود بتوانید هر لایه از سیلیس را با حجم مناسب درون مخزن قرار دهید. این موضوع ظرفیت انباشت ذرات معلق را بالا می‌برد.
• فیلتر شنی افقی یا خوابیده: اگر ارتفاع سقف برای نصب مخزن عمودی مناسب نباشد، مخازن را به صورت افقی طراحی می‌کنند. این مخازن سطح مقطع بیشتری داشته و عمق هر لایه کمتر از حالت عمودی است.

نحوه لایه بندی مدیا در مخزن فیلتر شنی

مخازن فیلتر شنی اغلب به صورت چند لایه طراحی می‌شوند. اگرچه ممکن است در برخی موارد تنها به یک لایه بسنده شود. لایه‌ها از بالا به پایین دارای دانه‌بندی ریزتری می‌شوند. استفاده از 3 یا 4 لایه رایج است. ممکن است یک لایه اضافی در پایین با دانه‌بندی درشت در نظر گرفته شود تا در فرآیند بکواش از خروج دانه‌های سیلیس یا آنتراسیت جلوگیری شود. اگرچه نازل‌ها وظیفه جلوگیری از خروج دانه‌ها را به عهده دارند، اما استفاده از سیلیس درشت در پایین‌ترین نقطه باعث اطمینان عملکرد می‌شود. درصد استفاده از هر دانه‌بندی به کیفیت آب ورودی و دقت مورد نیاز در تصفیه آب بستگی دارد. به عنوان یک پیشنهاد عمومی می‌توان لایه‌بندی ذیل را مورد استفاده قرار داد:

• لایه اول: در بالاترین قسمت قرار داشته و تنها می‌تواند ذرات درشت و شن و ماسه وارد شده به مخزن را در خود نگه دارد. معمولا از سیلیس با اندازه دانه‌های 5 تا 8 میلیمتر برای این بخش استفاده می‌شود. 10 تا 15 درصد از فضای مدیا را به این دانه‌بندی اختصاص می‌دهیم.
• لایه دوم: از سیلیس با اندازه دانه‌های 3 تا 5 میلیمتر استفاده نموده و می‌توان 10 تا 15 درصد از فضای مدیا را با این دانه‌بندی پر کرد.
• لایه سوم: از سیلیس با دانه‌بندی 1.5 تا 3 میلیمتر به میزان 15 تا 20 درصد از فضا استفاده می‌کنیم.
• لایه چهارم: در پایین‌ترین بخش مخزن قرار می‌گیرد و حاوی سیلیس ریز با دانه‌بندی 0.5 تا 1.5 میلیمتر است. این بخش وظیفه حذف ذرات خیلی ریز تا 50 میکرون را به عهده دارد. عموما این لایه را 50 تا 60 درصد از فضای مدیا در نظر می‌گیریم.