انواع مختلفي از فيلتر هاي عمقي وجود دارد، بعضي از آن ها از مواد اليافي و برخي ديگر از مواد دانه اي استفاده مي كنند. فيلتر هاي بستر شن و ماسه نمونه اي از فيلتر عمقي با بستري دانه اي است. آنها معمولاً براي جداسازي مقادير كم (<10 پي پي ام يا <10 گرم در متر مكعب) مواد جامد ريز (<100 ميكرومتر) از محلول هاي آبي استفاده مي شوند. به علاوه، فيلتر هاي شني معمولاً در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي نيز يه استفاده مي شوند. فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي آن ها بيشترين كاربرد هاي خود را در تصفيه مايع دارند.
مكانيسم هاي جذب ذرات معلق
فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن صنعتي با فراهم كردن فرصت هاي زيادي براي جذب ذرات معلق در سطح دانه هاي شن، كار مي كنند. هنگامي كه مايعات از يك فيلتر شني در يك مسير پر پيچ و خم عبور مي كنند، ذرات به دانه هاي شن نزديك مي شوند. آنها مي توانند توسط يكي از چندين مكانيزم زير جذب شوند:
۱- برخورد مستقيم
۲- جذب از طريق نيرو هاي ون در والس يا نيروي جذب لاندن
۳- جاذبه بار سطحي
۴- انتشار
علاوه بر اين، اگر بار سطحي ماسه با علامت يكسان (مثبت يا منفي) با ذرات جامد باشد، مي تواند به دليل دفع بار هاي هم نام از جذب ذرات معلق جلوگيري كند. علاوه بر اين، ممكن است ذرات به دام افتاده را جدا كنيد، اگرچه ممكن است در عمق بيشتري از بستر دوباره جذب شوند.
در بعضي از برنامه هاي آب شيرين كن RO صنعتي لازم است پساب خروجي كه به يك فيلتر شن و ماسه مي ريزد، پيش تصفيه شود تا اطمينان حاصل شود كه ذرات معلق مي توانند جذب شوند. اين را مي توان با يكي از چندين روش بدست آورد:
۱- تنظيم بار سطح بر روي ذرات و شن و ماسه با تغيير
pH ۲- انعقاد – افزودن كاتيون هاي كوچك و پر بار (از آلومينيوم ۳+ يا كلسيم ۲+ معمولاً استفاده مي شود)
۳- لخته سازي – افزودن مقادير كم زنجيره هاي پليمري كه يا پلي بين ذرات معلق (بزرگتر مي كند) يا بين ذرات معلق و شن و ماسه ايجاد مي كنند.
فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن صنعتي
فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي مي توانند مايعات روان را با جهت بالا يا مايعات روان را با جهت پايين عبور بدهند كه روش دوم بسيار معمول تر است. براي دستگاه هاي با جريان رو به پايين، سيال مي تواند تحت فشار يا فقط توسط نيروي جاذبه جريان يابد. فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي تحت فشار معمولاً در مصارف صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند و اغلب از آن ها به عنوان فيلتر هاي بستر شن و ماسه سريع ياد مي شود. از واحد هاي جريان به سمت پايين به دليل استفاده از نيروي جاذبه در تصفيه آب به خصوص آب آشاميدني استفاده مي شود و اين فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي در كشور هاي در حال توسعه كاربرد زيادي پيدا كرده اند.
به طور كلي، چندين دسته فيلتر بستر شن وجود دارد:
- ;” فيلترهاي شني سريع (ثقلي)
- فيلترهاي بستر شن و ماسه سريع (فشار)
- فيلترهاي شن و ماسه سر ريز
- فيلترهاي شني آهسته
شن در اين فيلتر بيشتر فضاي محفظه را اشغال مي كند. يا روي كف نازل يا بالاي يك سيستم زهكشي قرار دارد كه به آب فيلتر شده اجازه مي دهد خارج شود. آب خام از قبل تصفيه شده به محفظه فيلتر در قسمت بالا وارد مي شود، از طريق محيط فيلتر جريان مي يابد و پساب از طريق سيستم زهكشي در قسمت پايين تخليه مي شود. كارخانه هاي بزرگ توليدي همچنين سيستمي را براي توزيع مساوي آب خام به فيلتر اجرا مي كنند. علاوه بر اين، يك سيستم توزيع كنترل جريان هوا معمولاً در آن گنجانده شده است. امكان توزيع ثابت هوا و آب را فراهم مي كند و از جريان زياد آب در مناطق خاص جلوگيري مي كند. يك توزيع دانه معمول به دليل شستشوي مكرر، از بين مي رود. دانه هايي با قطر كمتر در قسمت بالايي لايه ماسه غالب هستند در حالي كه دانه هاي درشت در قسمت هاي پايين غالب هستند. دو فرآيند موثر بر عملكرد يك فيلتر، نگهداري صحيح و شارژ مجدد فيلتر هستند. در ابتداي استفاده از فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي جديد، بازده فيلتر هم زمان با تعداد ذرات به دام افتاده در محيط افزايش مي يابد. به اين فرآيند رسيدن فيلتر گفته مي شود. در حين رسيدن فيلتر، آب ممكن است معيار هاي كيفيت را نداشته باشد و بايد در مراحل بعدي مجددا وارد همين سيستم شود تا به درستي تصفيه شود. روش هاي بازيابي، امكان استفاده مجدد از محيط فيلتر را فراهم مي كنند. مواد جامد انباشته شده از بستر فيلتر خارج مي شوند. در هنگام بك واش، آب (و هوا) از طريق سيستم فيلتر به عقب پمپ مي شود. آب شستشو ممكن است تا حدي در جلوي فرآيند فيلتر باقي بماند. اين فاضلاب توليدي بايد دور ريخته شود. زمان بك واش با توجه به مقدار كدورت پشت فيلتر، كه نبايد بيش از يك آستانه تعيين شده باشد، يا با از دست دادن هد در سطح فيلتر، كه نبايد بيش از يك مقدار خاص باشد، تعيين مي شود.
طرح فيلتر بستر شن و ماسه فشار سريع
فيلتر فشار سريع ۱ = آب خام ، ۲ = آب فيلتر شده، ۳ = مخزن، ۴ = آب شستشوي ورودي، ۵ = آب شستشوي خروجي، ۶ = خط جمع، ۷ = هواي مهاركننده، ۸ = انژكتور، ۹ = لايه پشتيباني، ۱۰ = شن و ماسه فيلتر، ۱۱ = قيف شستشو، ۱۲ = تهويه دانه هاي شن و ماسه كوچكتر سطح بيشتري را ايجاد مي كنند و بنابراين باعث آلودگي كمتر آب ورودي مي شوند، اما همچنين به انرژي پمپاژ بيشتري براي هدايت مايع در بستر نياز دارد. اپتيمم اين است كه در اكثر فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي فشار سريع از دانه هايي در محدوده ۰.۶ تا ۱.۲ ميلي متر استفاده مي شود اگرچه براي كاربرد هاي خاص ممكن است اندازه هاي ديگري نيز مشخص شود. ذرات خوراك بزرگتر (> 100 ميكرومتر) منافذ بستر را مسدود كرده و آن را به يك فيلتر سطحي تبديل مي كنند كه به سرعت كور مي شود. براي غلبه بر اين مشكل مي توان از فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي با سايز بزرگتر استفاده كرد، اما اگر مقدار قابل توجهي از مواد جامد زياد در خوراك وجود داشته باشد، بايد با فرايندي مانند ته نشيني در فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي از بين بروند.
عمق بستر فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي بدون در نظر گرفتن كاربرد حدود ۰.۶-۱.۸ متر (۲-۶ فوت) توصيه مي شود. اين امر با حداكثر توان عملياتي كه در زير بحث شده مرتبط است.
راهنمايي در مورد طراحي فيلتر هاي شني سريع مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي نشان مي دهد كه آن ها بايد با حداكثر سرعت جريان ۹ متر مكعب در ساعت (۲۲۰ گالن در هر ساعت) كار كنند. با استفاده از توان لازم و حداكثر دبي، مي توان سطح مورد نياز بستر را محاسبه كرد.
نكته نهايي در طراحي اصلي اين است كه اطمينان حاصل كنيد كه مايع به درستي در بستر توزيع شده است و هيچ مسير سيال ترجيحي وجود ندارد كه بتوان ماسه را شسته و فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي را به خطر اندازد.
فيلتر هاي شني سريع مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي معمولاً با فشار تغذيه ۲ تا ۵ بار كار مي كنند. افت فشار روي يك بستر شني تميز معمولاً بسيار كم است. با جذب ذرات معلق روي بستر، ايجاد مي شود. ذرات معلق با عمق به طور يكنواخت گرفته نمي شوند، بيشتر با بالين بالاتر و با گراديان غلظت كه به طور تصاعدي بيشتر مي شود، بهتر جذب مي شوند.
اين نوع فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي ذرات را تا اندازه هاي بسيار كوچك جذب مي كند. شكل منحني اندازه بهره وري ذرات فيلتر به شكل U با سرعت بالاي جذب ذرات براي كوچكترين و بزرگترين ذرات است كه در اين بين ذرات اندازه متوسط قرار دارد.
تجمع ذرات معلق در فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي براي تصفيه آب صنعتي باعث افزايش فشار از دست رفته بر روي بستر براي يك جريان معين مي شود. براي يك بستر تغذيه شده با نيروي ثقلي، وقتي فشار موجود ثابت باشد، سرعت جريان كاهش مي يابد. وقتي افت فشار يا جريان قابل قبول نيست و فيلتر ديگر به طور موثر كار نمي كند، فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي دوباره شسته مي شوند تا ذرات جمع شده از بين بروند. براي فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي سريع تحت فشار اين اتفاق مي افتد كه افت فشار در حدود ۰.۵ بار باشد. مايع بك واش از طريق بستر به عقب پمپ مي شود تا زماني كه سيال شود و تا حدود ۳۰٪ منبسط شود (دانه هاي شن شروع به مخلوط شدن مي كنند). ذرات معلق كوچكتر در فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي براي تصفيه آب با مايع بك واش شسته مي شوند و معمولاً در يك مخزن ته نشيني گرفته مي شوند. جريان مايعات مورد نياز براي تميز شدن بستر معمولاً ۳ تا ۱۰ متر مكعب در ساعت است اما براي مدت طولاني (چند دقيقه) اجرا نمي شود. ممكن است لازم باشد بك واش فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي دوره اي مورد استفاده قرار گيرد.
طراحي فيلتر هاي شني آهسته مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي
همان طور كه از عنوان نشان داده شده است، سرعت فيلتراسيون در فيلتر شن آهسته تغيير مي كند، با اين وجود، بيشترين تفاوت بين فيلتر هاي شني آهسته و سريع مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي، اين است كه لايه بالايي شن از نظر بيولوژيكي فعال است، زيرا مقدار زيادي از ميكروارگانيسم ها وارد فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي مي شوند. عمق توصيه شده و معمول فيلتر هاي شني آهسته مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي ۰.۹ تا ۱.۵ متر است. لايه ميكروبي از ۱۰-۲۰ روز پس از شروع عمليات تشكيل مي شود. در طي فرآيند فيلتراسيون، آب خام مي تواند از طريق ماسه متخلخل نفوذ كند، مواد آلي، باكتري ها، ويروس ها و كيست هايي مانند Giardia و Cryptosporidium را متوقف و به دام بيندازد. در روش بازيابي، روي فيلتر هاي شني آهسته مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي تراشيده مي شود و از اين تراش براي حذف مكانيكي ذرات خشك شده روي فيلتر استفاده مي شود. با اين حال، اين فرايند بسته به نوع سيستم، در زير آب نيز قابل انجام است. عامل محدود كننده ديگر براي آب تصفيه شده كدورت است كه براي فيلتر هاي شني آهسته مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي تعريف مي شود. ۱۰ NTU (واحدهاي كدورت نفلومتر) است. فيلتر هاي شني آهسته مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي گزينه خوبي براي عمليات با بودجه محدود هستند زيرا فيلتراسيون از هيچ گونه ماده شيميايي استفاده نمي كند.
براي دريافت اطلاعات بيشتر در مورد فيلتر هاي شني مورد استفاده در پيش تصفيه آب شيرين كن RO صنعتي در سيستم هاي تصفيه آب صنعتي پيورآكوا مي توانيد با مشاوران شركت سازه هاي آبي با برند پيورآكوا تماس حاصل فرماييد.