فیلترشنی ناب زیست

فیلتر شنی :

فیلتر شنی فرآیندی است که در آن تصفیه آب با طبیعت متخلخل یک لایه ماسه که ذرات موجود در آب را به دام می اندازد، محقق می شود. فرآیندهای فیزیکی/ بیولوژیکی مختلف دیگری نیز در یک فیلتر شنی اتفاق می افتد که بیشتر باعث می شود مواد مختلف موجود درآب جداسازی شود.

فیلتراسیون شنی اغلب در تصفیه آبهای زیرزمینی برای از بین بردن آهن محلول استفاده می شود. آهن و منگنز موجود در آبهای زیرزمینی توسط هوادهی اکسیده می شوند و لکه های تشکیل شده متعاقباً در فیلتر شن قرار می گیرند. پس از مدت زمان مشخصی، فیلتر با ذرات اشباع می شود و باید تمیز شود تا از انسداد کامل آن جلوگیری شود. فیلترهای شنی با شستشوی هوا و یا آب تمیز می شوند.

از فیلتر شنی به عنوان یکی از موثر ترین راه های تصفیه آب استفاده می شود. سه نوع فیلتر شنی اصلی فیلتر شنی سریع (گرانشی)، فیلترهای شنی با جریان رو به بالا و فیلترهای شن آهسته وجود دارد. هر سه روش در صنعت تصفیه آب در سراسر جهان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. دو مورد اول نیاز به استفاده از مواد شیمیایی فلوکولانت دارند (منعقد کننده) تا بتوانند به طور مؤثر کار کنند در حالی که فیلترشنی آهسته می تواند آب بسیار باکیفیتی با حذف عوامل بیماری زا از ۹۰٪ به> 99٪ بسته به نوع فشار، طعم و بو و بدون نیاز به مواد شیمیایی تولید کند. فیلتر شنی جدا از این که در تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند در تصفیه آب در خانه های مسکونی نیز مورد استفاده قرار گیرند، زیرا که از موادی که برای اکثر مردم در دسترس است ساخته می شود.

تاریخچه تکنیک های جداسازی آلاینده های آب به گذشته های خیلی دور باز می گردد زیرا که مواد مورد استفاده برای فیلتر شنی و به طور کلی فیلتر ها، قبلاً در دوره های باستان مورد استفاده قرار گرفته بودند. مصریان از فیلتر های خشت متخلخل برای فیلتر کردن آب آشامیدنی، شراب و مایعات دیگر استفاده می کردند.

مفهوم تصفیه فیلتر شنی:

فیلتر شنی نوعی فیلتر دارای حفره است. به طور گسترده، دو نوع فیلتر برای جداسازی مواد جامد از مایعات وجود دارد:

فیلتر شنی سطح، که در آن ذرات بر روی یک سطح قابل نفوذ به دام می افتند و در نهایت جامدات موجود در آب حذف می شوند.

فیلتر شنی عمق، در جایی که فیلتر متخلخل است و ذرات درون حفرات به دام می افتند.

انواع مختلفی از فیلترشنی عمق وجود دارد، برخی از آن ها از مواد فیبری و برخی دیگر از مواد دانه ای استفاده می کنند. فیلتر شنی معمولاً برای جداسازی مقادیر اندک (<10 قسمت در میلیون یا <10 گرم در هر متر مکعب) و مواد جامد ریز (<100 میکرومتر) از محلول های آبی استفاده می شود.

مکانیسم های جذب مواد جامد ریز:

فیلتر شنی به دلیل حفرات بسیار زیادی که دارد، امکان زیادی برای گرفتن ذرات معلق موجود در آب توسط شن را دارد. از آن جا که مایع در طی مسیر عبور از شن، از حفرات ساختار شن عبور می کند، ذرات ریز و دانه های معلق خود را در حفرات شن جای می گذارد. فیلتر شنی تصفیه آب می تواند توسط یکی از چندین مکانیسم عمل کند:

برخورد مستقیم:

طی فرآیند برخورد مستقیم، آب مستقیما از فیلتر شنی عبور می کند. اگر بار سطحی شن مثبت یا منفی باشد جامدات با بار غیر هم نام خود را جذب می کند و طی برهمکنش های یونی این حذف صورت می گیرد. گاهی اوقات این حذف بر اساس بار ذرات نیست و ذرات در حفرات به دام می افتند و عامل این مکانیسم، نیروی واندروالسی است. در نهایت فیلتر شنی که ذرات جامد موجد در آب را جذب کرده، پس از مدتی ظرفیت خالی را از دست می دهد و مجددا باید برای استفاده، این ذرات جامد را از فیلتر شنی خارج کرد.

قیمت فیلتر شنی:

قیمت فیلتر شنی بر اساس ظرفیت آن تعیین می گیردد

همانطور که گفته شد فیلتر شنی از ظرفیت 1 متر مکعب در ساعت تولید و تا ظرفیت های بالای 100 متر مکعب در ساعت قابل تولید است.

انواع فیلتر شنی:

• فیلتر شنی سریع (گرانش)
• فیلتر شنی تحت فشار
• فیلترهای شنی جریان بالا
• فیلترهای شنی آهسته

فیلتر شنی یا در کف نازل یا در بالای سیستم زهکشی قرار دارد که اجازه می دهد آب فیلتر شده خارج شود. آب خام از قبل تصفیه وارد فیلتر شنی می شود و در فیلتر شنی جریان می یابد و پساب از طریق سیستم زهکشی در قسمت پایین تخلیه می شود. فرآیند های فیلتر شنی در مقیاس بزرگ نیز سیستمی دارند که برای توزیع یکنواخت آب خام در فیلتر به کار می روند. علاوه بر این معمولاً یک سیستم توزیع که جریان هوا را کنترل می کند در سیستم گنجانده شده است. این امکان از جاری شدن بیش از حد آب در مناطق خاص جلوگیری می کند. در آغاز یک فیلتر شنی جدید پس از جذب مقداری از ذرات، بازده فیلتر همزمان با میزان ذرات گرفته شده در محیط افزایش می یابد. این فرآیند به عنوان رسیدن فیلتر نامیده می شود. در طول رسیدن فیلتر، آب ممکن است معیار های کیفیت مورد نظر را برآورده نکند و باید مجددا فیلتر شود و پس از آن واقعا راندمان جذب بالا می رود تا زمانی که فیلتر به طور کامل پر شود. پس از پر شدن تمام حفرات فیلتر شنی، روش های بازسازی امکان استفاده مجدد از فیلتر شنی را فراهم می آورد. طی فرآیند احیا مواد جامد انباشته شده از بستر فیلتر جدا می شوند. در هنگام شستشو، آب و هوا از طریق سیستم فیلتر به عقب پمپ می شود و در نهایت این فاضلاب تولید شده باید دور ریخته شود. زمان شستشوی برگشتی بر اساس مقدار کدورت در پشت فیلتر تعیین می شود، که نباید بیش از بیشینه مقدار تعیین شده باشد.

طراحی فیلتر شنی تحت فشار:

دانه های شنی کوچکتر سطح بیشتری را فراهم می کنند اما به پمپاژ بیشتری برای انتقال مایعات در بستر نیاز دارند. یک قاعده این است که اکثر فیلتر های شنی تحت فشار از دانه ها با سایز در محدوده ۰.۶ تا ۱.۲ میلی متر استفاده می کنند. اگر چه برای کاربرد های تخصصی اندازه های دیگری نیز ممکن است مشخص شود. البته که ذرات بزرگتر (> 100 میکرومتر) تمایل دارند که منافذ بستر را مسدود کرده و آن را به یک فیلتر جذب سطحی تبدیل کنند و این یکی از معضلات بزرگ این نوع فیلتر شنی است. برای غلبه بر این مشکل از دانه های بزرگتر شن استفاده می شود. حداکثر سرعت جریان در فیلتر شنی تحت فشار ۹ متر مکعب در ساعت است. نکته اصلی طراحی این است که اطمینان حاصل کنید که مایعات به درستی در بستر توزیع شده اند و هیچ مسیر ارجح تری برای مایع وجود ندارد که شن ها در آن شسته شوند و فیلتر شنی به خطر بیفتد. فیلتر شنی تحت فشار معمولاً با فشار ۲ تا ۵ بار (a) (28 تا ۷۰ psi (a)) عمل می کند. افت فشار در بستر شنی تمیز معمولاً بسیار کم است.