فیلتر تصفیه آب شستشوی معکوس چگونه کار می‌کند آرشیو مقالات

فیلتر تصفیه آب شستشوی معکوس (Backwashing Water Filters) فیلترهایی بزرگ با مخزن سبک هستند و نام آنها برگرفته از این حقیقت است که آنها با شستشوی معکوس خود را تمیز و نوسازی می‌کنند. شستشوی معکوس شامل معکوس کردن جریان آب است، بطوری که آب وارد پایین بستر فیلتر تصفیه آب شده، بستر آن را تمیز کرده و سپس از طریق بالای فیلتر مخزن خارج شود.

بستر فیلتر تصفیه آب خود یک ماده گرانول (دارای دانه های ریز) است که معمولا به عنوان واسط فیلتر شناخته می شود. واسط‌ها متعدد و مختلف هستند. واسط‌ها معمولا کربن دانه‌ای granular carbon، شن sand، لعل garnet، آنتراسیت anthracite، زئولیت zeolite، دی اکسید منگنز دانه‌ای granular manganese dioxide و شن سبز greensand هستند. بسیاری از واسط‌ها براساس نام برند محصول در دسته مثلا سنتار Centaur,، فیلوکس Filox، بیریم Birm، فیلتر ای جی Filter Ag، و کی دی اف KDF شناخته شده‌اند. 

تصویر بالا فیلتر دستگاه تصفیه آب را در موقعیت «سرویس» نشان می‌دهد. بدین صورت کاری که برای آن برنامه ریزی شده را انجام می‌دهد. آب تصفیه نشده از سمت چپ وارد دستگاه شده و با کنترل والف در مخزن فیلتر مسیردهی می‌شود.

سپس آب به آهستگی از طریق واسط فیلتر می‌شود تا هنگامی که به کف مخزن می‌رسد که در آنجا از طریق سبدی با طراحی خاص در کف لوله مرکزی جمع‌آوری می‌شود. سپس آب تصفیه شده از طریق لوله مرکزی به نام رایزر (riser) یا لوله شیب دار (dip tube) از والف کنترل عبور کرده و از سمت راست فیلتر خارج می‌شود. توجه داشته باشید که خط خروجی در تصویر وجود دارد اما زمانی که فیلتر تصفیه آب در حالت سرویس است آبی از آن عبور نمی‌کند.

تصفیه شستشوی معکوس

وقتی فیلتر در حالت سرویس کار می‌کند، ذرات را در بستر فیلتر به دام می‌اندازد. همچنین، از آنجایی که طبیعت آب این است که از مسیری با کمترین مقاومت عبور کند، پس از مدت زمانی شروع به ایجاد کانال‌هایی در واسط می‌کند. با شکل گرفتن کانال‌ها یا سوراخ‌ها در بستر واسط‌ها، آب شروع به چرخیدن دور واسط می‌کند، بجای اینکه از آن عبور کند. این فرایند «کانال زدن» (channeling) نام دارد و می‌تواند باعث کاهش چشمگیر کارایی فیلتر ‌شود. 

در زمان از قبل تنظیم شده، شیر یا والف کنترل یک «شستشوی معکوس» را آغاز می‌کند تا واسط، ذرات جمع‌آوری شده را تمیز کند، بستر دوباره آماده شده است و کانال‌های شکل گرفته را حذف می کند.

روش تصفیه آب شستشوی معکوس با فرستادن آب به پایین لوله رایزر که در کف وارد مخزن فیلتر می‌شود، انجام می‌گیرد. نیروی آب به گونه‌ای است که واقعا باعث بالا بردن بستر واسط، چرخاندن و متلاطم کردن واسط دانه‌ای می‌شود. آب مخزن فیلتر را از طریق والف کنترل ترک کرده و مسیر خود را از طریق لوله خروجی فیلتر پیدا می‌کند. ذراتی که در بستر نگهداشته شده بودند به سمت لوله تخلیه می‌روند.

شستشوی معکوس به معنی شستشو و چرخاندن واسط است که چند دقیقه طول می‌کشد. در یک فیلتر استاندارد، شستشوی معکوس معمولی حدود 10 دقیقه طول می‌کشد. پس از شستشوی معکوس، والف کنترل «شستشوی» بستر را آغاز می‌کند که طی آن آب به سمت پایین واسط جریان یافته و بالا به سمت لوله رایزر و لوله خروجی می‌رود. هدف این شستشو شستن و ته نشین کردن بستر و آماده‌کردن آن برای بازگشت به جریان سرویس است. 

نکات ریز در مورد شستشوی معکوس فیلترها

مخازن Tanks : که «مخازن معدنی» (mineral tanks) نامیده شده‌اند، بیشتر از پلی پروپیلن و یا پلی اتیلن با تقویت فایبرگلاس ساخته شده‌اند. مخازن معدنی بسیار قوی هستند و معمولا توسط سازنده تا ده سال گارانتی شده‌اند.

والف‌های کنترل Control Valves : بیشتر فیلترهای امروزی از کنترل‌های تایمری استفاده می‌کنند، که در آن یک تایمر الکتریکی شستشوی معکوس فیلتر را در یک زمان از پیش تعیین شده آغاز و کنترل می‌کند. کنتور که پس از چند گالن مشخص تصفیه آب ، واسط را می‌شوید، بصورت گسترده‌ای در نرم‌کننده‌های آب استفاده شده اما در فیلترهای تصفیه آب کمتر استفاده شده است.

برخی از تنظیمات بسیار پیچیده، شستشوی معکوس را در پاسخ به فشار تفاضلی بین آب ورودی و خروجی آغاز می‌کنند، اما در بیشتر مواقع، کنترل تایمر مطمئن و استاندارد برای شستشوی معکوس فیلترها ترجیح داده شده است.

واسط Media : با چند اصلاح کوچک، بسته به استفاده‌ای که از واسط فیلتر انجام شده، شستشوی معکوس فیلتر می‌تواند اهداف متفاوتی داشته باشد. این هم برخی از واسط‌های دانه‌ای معمول مورد استفاده در شستشوی معکوس فیلترها :  

کربن پودری فعال Granular Activated Carbon : برای کاهش کلرین و کلرامین، بهبود طعم/ بو، کاهش کلی مواد شیمیایی. همچنین کربن نیز می‌تواند رسوبات و حتی آهن را حذف کند. اگر آهن بصورت درست پیش تصفیه شده باشد. این معمول‌ترین استفاده واسط برای کاهش سولفید هیدروژن است. کربن دانه‌ای تصفیه‌ای ترجیحی برای بسیاری از آلوده کننده‌های شیمیایی است. شاید فراگیرترین و جهانی‌ترین واسط فیلتر باشد.

بیرم Birm : برای کاهش آهن و منگنز، در شرایط مناسب. با از بین رفتن واسط آهن، بیرم نسبتا سبک شده و بنابراین شستشوی معکوس آن آسان می‌شود. همچنین کم هزینه است، بنابراین یک واسط آهن محدود است، اگرچه نقص‌هایی هم دارد. pH حداقل 6/8 معمولا برای بیرم لازم است تا آهن را حذف کند.

کلسیت Calcite : برای افزایش pH آب اسیدی. کلسیت یک واسط فداکار است که حین کار کردن در آب حل شده و باید جایگزین شود.

کربن کاتالیستی Centaur Catalytic Carbon : کاهش کلرین، کلرامین، سولفید هیدروژن و آهن. Centaur درجه نسبتا گران از کربنی است که بصورت خاص آماده شده و مناسب برای حذف کلرامین در سیستم‌های آب شهری است.

چند واسط Multi-Media : شامل لایه‌هایی از چندین عنصر طبیعی مانند لعل، شن و آنتراسیت: برای کاهش رسوب و دی اکسید آهن استفاده شده، فیلترهای مولتی مدیا به آهستگی با واسط زئولیت دانه‌ای جدیدتر جایگزین شده‌‌اند.

فیلتر نقره  Filter Ag, Zeolite, Micro Z. تمامی این‌ها واسط‌های «رسوبی» معمول هستند. آنها ذرات 20 تا 5 میکرون را در آب کاهش می‌دهند. این‌ها معمولا محصولات طبیعی زئولیت هستند.

شن سبز Greensand . کاهش آهن و سولفید هیدروژن. شن سبز معمولا با تغذیه کننده پرمنگنات پتاسیم استفاده شده است.

فیلوکس Filox . فیلوکس که یک ماده معدنی طبیعی است، بخاطر سطح بالای حذف آهن و کاهش بوی سولفید هیدروژن شناخته شده است. بسیار متراکم است و نیازمند شستشوی معکوس مکرر و شدید است. 

نرخ شستشوی معکوس Backwash Rate. نرخ جریان شستشوی معکوس از فیلتری به فیلتر دیگر تفاوت زیادی دارد. نرخ درست جریان معکوس سیستم تصفیه برای عملکرد درست یک فیلتر شستشوی معکوس ضروری است. نرخ جریان درست شستشوی معکوس با در نظر گرفتن فوت مربع سطح بستر واسط‌ها و تراکم واسط تعیین شده است.

فیلتر باید دارای یک کنترل جریان روی لوله خروجی باشد تا نرخ کافی جریان شستشوی معکوس و تمیز کردن بستر واسط فراهم شود، اما آنقدر محدود کننده باشد که از شسته شدن واسط و رفتن آن در لوله خروجی جلوگیری کند. برای مثال، یک بستر کربنی در مخزن فیلتر 54×10 اینچی معمولا با یک محدود کننده جریان پنج گالن در دقیقه‌ای نصب شده است. پنج GPM برای بلند و تمیز کردن بستر کافی است اما کربن آنقدر متراکم است که حین شستشوی معکوس وارد لوله تخلیه نشود. برعکس، KDF یک واسط بسیار متراکم، نیازمند شستشو معکوس بیش از GPM 15 در همان فیلتر است.

جریان سرویس Service Flow : جریان سرویس فیلتر با اندازه مخزن و طبیعت واسط محدود می‌شود. برخی واسط‌ها نیازمند کار طولانی‌تری نسبت به بقیه هستند. واسط‌ها براساس جریان سرویسی که می‌توانند پشتیبانی کنند رتبه بندی شده‌اند با سنجشی که به زبان فیلتر سازی «زمان تماس بستر خالی» (empty bed contact time) نام دارد.

وقتی زمان تماس توصیه شده برای واسط با جریان سرویس بیشتر از حد بگذرد، کارایی فیلتر کمتر شده و عمر واسط معمولا کوتاه می‌شود. باید اشاره کرد که ملزومات زمان تماس بستر خالی در فیلترهای مسکونی اغلب نقض شده است. برای مثال، فیلتر کربن در یک فیلتر 54×10 اینچی حد عملکرد حدود 3 گالن در دقیقه دارد، اما چنین فیلترهایی اغلب در کاربردهای مسکونی با نرخ جریان بسیار بالاتر استفاده شده‌اند.

این مساله باعث صدمه زیادی نمی‌شود، زیرا فیلتر با اندازه کوچک در بیشتر مواقع بیشتر کلرین را حذف می‌کند. هرچند، اگر همان فیلتر برای کاهش مواد شیمیایی ارگانیک خطرناک آب چاه استفاده شده باشد، نرخ جریان سرویس بالایی آن باید تا یک GPM محدود شود و تجاوز از این حد می‌تواند عواقب جدی داشته باشد.

**ن