ویژگیهای فیلتر شنی عمودی و افقی
در گذشته برای حذف آلاینده ها و ذرات معلق موجود در آب از روش های متعددی استفاده می‌کردند که یکی از این روش ها عبور آب از چند لایه شن و همچنین برخی سنگ ها مثل سنگ کوارتز بود. در واقع با قرار دادن چند سنگ داخل جوی ها سعی در ایجاد یک فیلتر طبیعی داشتند. اما با تغییر و تحولات گسترده ای که صنایع مختلف پیدا کرده اند، امروزه تجهیزاتی به نام فیلتر شنی طراحی و تولید می‌شوند که با بهره گیری از همان روش قدیمی، فرآیند فیلتراسیون فیزیکی آب که اولین مرحله در اصلاح و بهبود کیفیت آب است را به خوبی انجام می‌دهند. بطورکلی از فیلتر های شنی در برخی صنایع، پارک های آبی ، استخرهای عمومی و خصوصی و … جهت تصفیه فیزیکی و جلوگیری از هدر رفتن آب استخر و جکوزی استفاده میشود.
تصفیه آب استخر و جکوزی یک امر ضروری برای سلامت انسان ها محسوب میشود. آب کثیف و آلوده می تواند آسیب های جدی (بیماری های پوستی و …) را به بدن انسان وارد نماید. لذا فیلتر های تصفیه آب نقش بسیار مهمی در بالا بردن کیفیت آب، سطح بهداشت افراد و … داشته که با استفاده از فرآیندهای متفاوتی مانند روش‌های شیمیایی و فیزیکی صورت می‌پذیرد.
اگر آب به طور مداوم تعویض یا تصفیه نشود، آب راکد و آلوده شده و باعث رشد و تکثیر میکروب‌ها، انواع قارچ‌های میکروبی و تخم‌های انگل در آب شده که در بدترین حالت، ممکن است باعث بروز بیماری‌هایی مانند یرقان، تب روده، اسهال خونی، بیماری‌های پوستی و … گردد.
یکی از روش های رایج و قدیمی برای تصفیه فیزیکی آب، استفاده از فیلترهای شنی است که امروزه در انواع مختلفی با ظرفیت های متفاوت طراحی و تولید می‌شوند. از جمله انواع این فیلترها می‌توان به فیلتر شنی عمودی و افقی اشاره نمود؛
تعریف فیلترشنی
بطور کلی فیلتر استخر و جکوزی در انواع مختلفی تولید می‌شوند، اما همانطور که گفته شد در این مطلب قصد داریم به فیلتر شنی عمودی و افقی بپردازیم؛
فیلتر های شنی، مخازنی از جنس فولاد، ورق گالوانیزه و یا فایبرگلاس(FRP) هستند که بیشتر به شکل استوانه ای ساخته می‌شوند و با انجام عمل فیلتراسیون توسط بستری از شن های ریز (سیلیس) سبب جذب و حذف ذرات معلق موجود در آب می‌شوند. فیلتر های شنی بهبود و اصلاح کیفیت آب را خصوصاً همراه با استفاده از قرص یا پودر کلر در آب استخر به خوبی انجام داده و آبی زلال و شفاف را برای مصارف مختلفی تامین می‌نمایند.
عملکرد فیلتر های شنی چگونه است؟
ذرات معلق و آلاینده های موجود در آب مانند: گل و لای، حشرات و … هنگام گذر از فیلترشنی پر شده با دانه‌های شن(سیلیس)، امکان عبور را پیدا نمی‌کنند و در نهایت آب، تمیز و تصفیه شده و از خروجی فیلترشنی خارج میشود. وظیفه اصلی فیلترهای شنی آن است که آب را از سیلیس‌ها و نازل‌ها عبور داده و سبب تامین آبی شفاف و تمیز گردند. فیلتر شنی، با عمل فیلتراسیون فیزیکی آب، قادر است ذرات معلق بزرگ تر از 50 میکرون را حذف نماید.
وقتی ذرات معلق و آلاینده ها در بین لایه های سیلیس جمع شدند، جریان عبوری، افت فشار شدیدی پیدا کرده و فیلترهای شنی نیاز به احیا و نظافت پیدا می‌کنند، نظافت سطح شن دورن فیلتر بسیار ساده بوده و فقط کافی است جهت جریان عبور آب را معکوس کرده (Back wash) و آلودگی را به فاضلاب هدایت نمود.
کاربرد فیلترهای شنی در کجا بیشتر است؟
از جمله کاربردهای فیلتر شنی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
- آب استخر ها و جکوزی ها
- تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی
- تصفیه آب های سطحی(رودخانه یا چاه)
- تصفیه آب های برگشتی از برج خنک کننده
- تصفیه خانه های فاضلاب صنعتی و انسانی
- و …
فیلترهای شنی عمودی
فیلترهای شنی عمودی دارای مخزنی استوانه ای شکل از جنس فولاد یا استیل بوده که به صورت عمودی (ایستاده) روی زمین قرار می‌گیرند و پایه های آن ها به عدسی جوش داده می‌شوند. عمل تصفیه فیزیکی آب در آن ها توسط شن سیلیس انجام میشود.
فیلترهای شنی عمودی در انواع تند (گرانشی)، کند (آهسته) و تحت فشار ساخته شده و آب را تصفیه می‌کنند.متداول ترین روش تصفیه آب در آن ها، تصفیه با جریان رو به پایین است اما با جریان رو به بالا هم قادر به تصفیه فیزیکی آب هستند.
معمولاً حداکثر ارتفاع در نظر گرفته شده برای ساخت آن ها 1.5 متر بوده و علت محدودیت ارتفاع در ساخت فیلترهای شنی عمودی آن است که این فیلترهای شنی در ارتفاع بالاتر کارایی و بازدهی کمتری دارند، لازم به ذکر است ارتفاع فیلترشنی عمودی باتوجه به ظرفیت مورد نظر و میزان دبی آب متفاوت خواهد بود.
زمانی که دبی آب ورودی از 80 متر مکعب بر ساعت کمتر باشد، جهت تصفیه آب، از فیلتر های شنی عمودی استفاده میشود همچنین کاربرد آن ها در مصارف صنعتی مانند تصفیه فاضلاب صنعتی، تصفیه آب شهری، تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی و… بیشتر است.
مدل‌های عمودی فیلترشنی برای دستگاه‌های تصفیه آب صنعتی سبک و سنگین مناسب تر بوده و به همین دلیل بیشترین میزان تولید فیلترهای شنی از نوع عمودی می‌باشد.
فیلترهای شنی افقی
به نوع دیگری از فیلتر های شنی که روی سطح افقی زمین قرار می‌گردند و جریان آب ورودی در آن به صورت یک فشار حداقلی است ،فیلتر شنی افقی می‌گویند.
فیلتر شنی های افقی، مناسب فضاهایی هستند که از لحاظ ارتفاع با محدودیت مواجه اند و همچنین برای قرار گرفتن روی زمین به فضای زیادی نیاز دارند. معمولاً مخزن آن ها را از جنس فولاد، ورق گالوانیره و … می‌سازند که به واسطه دانه های درشت سیلیس، آب را به بهترین نحو تصفیه می‌کنند.
فیلتر های شنی افقی معمولاً در تصفیه خانه های آب شهری با مقیاس متوسط و در تصفیه خانه های آب صنعتی با مقیاس و ظرفیت بالا بکار گرفته می شوند. معمولاً زمانی که دبی آب مورد نیاز از 80 متر مکعب در ساعت بیشتر شود، استفاده از فیلتر شنی افقی، مقرون به صرفه تر است.
در صورتی که فیلترهای شنی افقی تنها از سیلیس پر شوند، به آن ها فیلتر شنی افقی تک بستره (Single Media Horizontal Sand Filter) گفته می شود و اگر این فیلترها دارای دو بستر (مثلاً سیلیس و آنتراسیت و یا سیلیس و گارنت) باشند به آنها فیلتر شنی افقی دو بستره (Dual Media Horizontal Sand Filter) می گویند.
همچنین در صورتی که این فیلترها دارای سه بستر و یا بیشتر باشند (سیلیس، گارنت ، آنتراسیت و یا سیلیس، گارنت و کربن اکتیو) باشند به آن ها فیلتر شنی چند بستره (Multi Media Horizontal Sand Filter) گفته میشود.
محاسبه ظرفیت ابعادی فیلترشنی عمودی و افقی
برای طراحی و مهندسی فیلتر شنی فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شود که مهم ترین آن ها سرعت خطی آب در گردش است به طور معمول برای آب استخر، سرعت 20 متر در ساعت را برای سرعت خطی آب در گردش در نظر می گیریم. همچنین نوع استخر از نظر عمومی یا خصوصی بودن در این محاسبات تاثیرگذار است.
فرآیند تصفیه نیز از نظر زمانی بین 3 تا 8 ساعت در نظر گرفته می شود برای مثال یک استخر شخصی با حجم 100 متر مکعب در نظر بگیرید در این حالت تمام آب استخر باید حداقل به مدت 5 ساعت فیلتر شود با این حساب لازم است 20 متر مکعب در ساعت توسط فیلتر شنی فیلتر شود با در نظر گرفتن این موارد و با کمک جداول مهندسی می توان ابعاد فیلتر شنی مورد نیاز را محاسبه نمایید.
نتیجه گیری
فیلترهای شنی افقی بیشتر جهت تصفیه آب در اندازه و حجم بسیار بالا مناسب بوده اما فیلترهای شنی عمودی معمولاً برای ظرفیت‌های سبک و نیمه سبک آب استفاده می‌شوند.
در محیط‌هایی که ارتفاع سقف کم است، از فیلتر شنی افقی و در محیط‌هایی که روباز هستند و یا محدودیت ارتفاع ندارند، از فیلتر شنی عمودی که دارای وزن کمتری می‌باشند می‌توان بهره گرفت.
تفاوت دیگر آن ها میزان دبی آب وردی است اگر میزان دبی آوری آن ها از 80 متر مکعب بر ساعت بیشتر باشد از فیلتر شنی های افقی و اگر کمتر از 80 متر مکعب بر ساعت باشد بهتر است از فیلترهای شنی عمودی استفاده شود.
