توضیحات

فیلتر­ شنی (Sand filter) مخازن تحت فشار یا اتمسفریکی هستند که از فولاد، فایبر گلاس و یا بتن تشکیل شده اند و شامل بستری از شن و ماسه خالص با شکل تقریبی استوانه ای، مربعی یا دایره ای اند.

فیلتر­های شنی را بر اساس نوع گردش آب به چهار دسته تقسیم بندی می­ کنند که رایج ترین آن در استخر ها، فیلتر­های شنی تحت فشار است.

1. فیلترهای شن و ماسه سریع (تحت فشار)
2. فیلترهای شن و ماسه سریع (گرانشی)
3.  فیلترهای شن و ماسه بالا رونده
4. فیلترهای شن و ماسه آرام

 

 فیلترهای شنی تحت فشار

فیلترهای شنی تحت فشار رایج ترین نوع فیلتر مورد استفاده برای استخر ها می باشد که با ایجاد سرعت مناسب برای فیلتراسیون، تصفیه ای ایده آل را فراهم می سازد. در هنگام تصفیه، آب کثیف استخر از لوله ورودی وارد فیلتر می­شود. فشار پمپ و نیروی جاذبه، آب را از درون شن به سمت پایین هدایت می­کند و شن و ماسه های ریز هرگونه آشغال و مواد زائد را از آب استخر می­گیرند. در پایین فیلتر های شنی نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز وجود دارد که اجازه عبور شن و ماسه را نخواهند داد اما آب از داخل این نازل ها عبور می کند. در زیر مخزن، آب تصفیه شده از لوله خروجی خارج می شود.

فیلترهای شنی تحت فشار در اشکال، سایز و جنس های متفاوتی ساخته می شوند که رایج ترین آن ها فیلتر های شنی عمودی با دو سر عدسی است. که بقطر مشخص از ورق فولادي ST-37 (و یا گالوانیزه) به ضخامت اعلامی در ASME برای جداره و بدنه و همچنین ورق بضخامت اعلامی در ASME، براي عدسی هاي فوقاني و تحتاني كه به روش DOUBLE-DISH ساخته شده كه پس از زنگ زدائي از داخل با دو لايه پوشش اپوكسي و از خارج با يك لايه ضدزنگ و دو لايه رنگ مخصوص رنگ آميزي مي­گردد. در ضمن برای بالا بردن کیفیت فیلتراسیون و عمر فیلترهای تحت فشار می­توان قبل از عملیات رنگ­زنی، فیلترها را از داخل، سند بلاست کرد.

این نوع از فیلترها مجهز به ديفيوزهاي گالوانيزه در قسمت فوقاني هستند که آب را برای تصفیه بهتر بر روی بستر شنی روی فیلتر پخش می­کنند.

همچنین در پایین این فیلتر ها و زیر آخرین لایه از سیلیس درون آن، استرينرهاي برنجي (نازل های برنجی) جهت جمع آوري و عبور آب قرار دارند. در بازار فیلترهایی که از نازل های پلاستیکی استفاده می­کنند نیز وجود دارد که این نازل ها کیفیت پایینی نسبت به نوع برنجی دارند و قیمت آن ها تا 100 برابر کمتر از نازل های برنجی می­باشد. یکی از ارکان انتخاب فیلتر مناسب، داشتن نازل های برنجی است.

درون فیلترهای شنی چهار لایه مختلف از سیلیس با ضريب يكنواختي 35/1، با دانه بندي زير از نوع سنگهاي مخصوص و درجه خلوص بالای 95% باید وجود داشته باشد.

فیلتر شنی

 

• سيليس نمره يك از قطر 5/0 ميلي متر تا 5/1 ميلي متر.
• سيليس نمره دو از قطر 1.5  میلی متر تا 3 میلی متر.
• سيليس نمره سه از قطر 3  میلی متر تا 5 میلی متر.
• سيليس نمره چهار از قطر 5 میلی متر تا 8 میلی متر.

کلیه سیلیس­های ریخته شده در فیلترهای شنی جمعاً به ارتفاع حدود يك متر خواهد رسيد 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 1.5 متر برآورد شده است و با در نظر گرفتن بستر فیلتر و پخش کننده آب ارتفاع فیلتر های شنی به 1.5 متر می­رسد.

شن هایی با دانه بندی ریزتر سطح بیشتری را فراهم می­کنند و درنتیجه بیشتر آلودگی آب را می­گیرند. اما به انرژی پمپاژ بیشتری برای انتقال سیال نیاز دارند. در اکثر فیلترهای شنی فشاری از رنج دانه های 0.2 تا 1.2 میلی متر استفاده می شود.

ذرات بزرگتر از 100 میکرومتر تمایل به بستن منافذ فیلتراسیون دارند که دانه های بزرگتر ماسه می توانند بر این مشکل غلبه کنند. به همین دلیل  عمق بستر شن حدودا 0.6 تا 1.5 متر بسته به کاربرد مختلف می باشد.

طراحی فیلترهای شن و ماسه نشان می دهد که باید با حداکثر سرعت جریان gpm/ft² 10 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.

هنگامی که شستشو انجام شد پس از مدتی کثیفی جمع شده در شن ها، اجازه عبور آب کمتری را می دهد. این در حالی است که مواد زائد موجود در فیلتر بجای می مانند، که باید از آن خارج شوند. حال زمان شست و شوی معکوس فیلتر است.

وقتی فیلتر مقدار زیادی از خاک را انباشته می کند فشار افت کرده و آب نمی تواند آزادانه از فیلتر خارج شود.  شست و شوی معکوس آب را به عقب می فرستد تا از طریق فیلتر گرد و خاک به دام افتاده بیرون رود. پس از شست و شوی معکوس ، افزایش فشار برگشت به استخر کاملا مشخص است و اگر گیج فشار روی فیلتر نصب شده باشد، مشاهده می شود که فشار بیش از  bar  0.5 بهبود می یابد.

 

فیلتر های شنی چگونه شست و شو می شوند؟

شست و شوی معکوس یا همان پس شویی در فیلتر شنی به سادگی و از طریق برگشت جریان آب استخر صورت می گیرد. بدین صورت که با عبور بالعکس جریان از پایین به سمت بالای فیلتر شنی، مواد زائدی که در بین شن های فیلتر، گیر کرده است به فاضلاب انتقال می یابد.

برای پس شویی باید پمپ را خاموش کرد و شیرِ فیلتر را در حالت “شست و شوی معکوس ” قرار داد و سپس پمپ را دوباره روشن کرد. معمولا پس شویی در استخرها  2 تا 3 دقیقه به طول می انجامد. پس از پایان شست و شوی معکوس پمپ را خاموش کرد و شیر را درحالت “close” قرار داد، سپس پمپ را 30 تا 60  ثانیه روشن کرد تا مطمئن شوید که تمام آب کثیف در پس شویی به فاضلاب رفته و وارد استخر نمی گردد. 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 می فهماند 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 شن ها جمع شده. این به معنی این است که هم اکنون زمان “شست و شوی معکوس ” فیلتر است. برای “شست و شوی معکوس ” اپراتور، شیرها را برای تغییر مسیر آب تنظیم می­کند، لوله برگشت به استخر را می­بندد و لوله خروجی را باز می­کند که آب وارد سیستم فاضلاب شود.

فیلتر شنی

شن های فیلترهای شنی پس از چند وقت باید عوض شوند؟

مهندسین بنابر کیفیت شن های مورد استفاده در فیلترهای شنی زمانی بین 5 تا 10 سال را برای تعویض آن پیشنهاد می­دهند. در حالیکه دیده شده است که گاها فیلتر ها بیش از 20 سال بدون تغییر شن به کار خود ادامه داده اند اما کارایی که باید را ندارند. در ابتدای کار فیلترها، شن استفاده شده بسیار زبر می­باشد. این زبری آن چیزی است که باعث می­شود شن و ماسه ذرات خاک در آب را فیلتر کند. از آنجایی که زبری این شن­ها در گذر زمان کمتر می­شود، راندمان فیلتر کم می شود و این به این معنی است که سیستم شما باید بیشتر کار کند تا همان بازده را داشته باشد.

یافته ها نشان می­دهند که بعد از 5 سال، دیگر شن ها نمی توانند کثیفی ها را به طور کامل پوشش دهند و آب در شست و شوی معکوس ، کاملا تمیز نمی شود. در نتیجه چرخه فیلتراسیون کوتاه تر شده و نیاز به شست و شوی معکوس بیشتر می­شود.

فیلترهای شن و ماسه ای اتوماتیک بهترین گزینه برای استخر های شنا می­باشند زیرا سیستم شست و شوی معکوس خودکار دارند. به این معنی که می­توانند برنامه ریزی شوند که چه زمانی شیر ها معکوس شوند، پس شویی انجام شود و دوباره شیر ها به حالت قبل باز گردند. این فیلتر ها بدون نیاز به اپراتور هستند اما هزینه ابتدایی بالاتری را دارند.

 

پارامترهای عملیاتی برای فیلترهای شنی تحت فشار

فیلترهای شنی تحت فشار اغلب در فشار کاری 2 تا 10 bar کار می کنند. افت فشار در بستر شن و ماسه تمیز، معمولا خیلی کم است اما محسوس می باشد و از طرف کارخانه سازنده و در کاتالوگ آن شرکت مشخص می باشد. این نوع فیلتر ذرات بسیار ریز را از آب می گیرد.

بسیاری از موارد وجود دارد که می تواند به سرعت روی فیلترها اثر گذاشته و آنها را مسدود کنند. فیلترهای شنی در استخرهایی که تازه گچ کاری شده باشند به سرعت مسدود می شوند. همچنین خاک، برگ، مواد زائد دیگر موجب کوتاه تر شدن چرخه فیلتراسیون 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 آلمینیوم )، ماده منعقد کننده معمول، قبل از فیلتر به داخل آب استخر تزریق می­شود تا به خوبی مواد معلق آب را منعقد نموده و آن ها 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 ارگانیک، ترکیبات رنگی و باکتری ها را به خود جذب کرده و به دام می اندازد. 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 های فیلترهای شنی تحت فشار (شرکت شیماب)

• قابليت تحمل فشار تا 10بار
• مجهز به شير هوا گيري و فشارسنج
• استفاده از 4 لايه سنگ سيليس دانه‌بندي شده در فيلتر‌هاي شني
• قابل ارائه با سه نوع شير : دستي، نيمه ‌‌اتوماتيك و تمام اتوماتيك جهت شستشوي معكوس

مزیتهای 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 فیلترهای شنی :

• 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 پالایشگاهها

دبی جریان بهینه در فیلترهای شنی تحت فشار (سرعت)

برای بیشتر شدن اثر فیلتر، باید مطمئن شد آب در دبی بهینه خود می­باشد. مهم ترین یافته ها از تست ها نشان می­دهد که سرعت بالای جریان روی فیلتراسیون و زمان لازم برای جمع کردن آلودگی ها تاثیر دارد.

سرعت بالای جریان، سبب کوتاه تر شدن زمان فیلتراسیون گشته و تصفیه را سخت تر می­کند. “سرعت بالا” به معنی سرعتی بیش از حد معین در لوله می باشد که با ft/sec یا  gpm/ft²آن را می­سنجند. مثلا سرعت fps 10 سرعت بالایی است. این مقدار حدودا gpm 70 در لوله PVC 1 اینچی و gpm 100 برای لوله PVC 2 اینچی مطلوب می­باشد.

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 میکروب ها و باکتری ها 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.

سرعت های پیشنهادی بین gpm/ft² 5 تا 9 می­باشد.

در اینجا اثرات منفی جریان با سرعت بالا را مورد بررسی قرار می­دهیم:

1. سرعت جریان بالا باعث می­شود ذرات آلوده عمیق تر از آنچه که سیستم طراحی شده در شن فرو روند، در نتیجه نیاز به پس شویی بیشتری دارد تا آلودگی را خارج کند و این باعث هدر رفتن وقت و انرژی می شود.

1. در بعضی موارد سرعت بالای جریان باعث می شود که ذرات آلوده کاملا در شن فرو رفته و دوباره وارد استخر گردند. وقتی این اتفاق می افتد تصفیه ناقص خواهد بود و یا هیچ تصفیه ای صورت نمی گیرد.

جریان های سرعت بالا همچنین باعث فرسودگی شن و ماسه خواهند شد و زبری سطحشان را کم می کنند. در نتیجه شن ها باید عوض شوند.

برای بهترین نتیجه، سرعت جریان آب را تا حد ممکن پایین نگه دارید. پمپ های دور متغیر جدید راندمان خوبی برای ایجاد جریان در سیستم دارند. با افزایش نرخ های انرژی، این پمپ ها امروزه رایج شده اند و به شما این  امکان را می دهند تا با فشار یک دکمه جریان را کنترل کنید.