فیلتر شنی سریع |
فیلتر شن داغ یک واحد کاملاً فیزیکی برای تصفیه آب آشامیدنی است. فیلترهای شنی سریع (RSF) ذرات معلق نسبتاً بزرگ را به سرعت و به طور مثر از بین می برند. دو نوع متداول فیلترهای شنی فیلترهای شن و ماسه جاذبه سریع و فشار هستند. برای تأمین آب آشامیدنی بی خطر ، فیلترهای شن و ماسه اغلب به پیش تصفیه کافی (معمولاً انعقاد) و درمان تکمیلی (معمولاً کلرزنی) نیاز دارند. ساخت و بهره برداری نیز گران است. همچنین معمولاً به پمپ های قدرتمند ، شستشوی معکوس ، شستشوی منظم و کنترل دقیق جریان خروجی پمپ نیاز دارد. در کشورهای پیشرفته ، از فیلترهای شن و ماسه داغ برای تصفیه مقادیر زیادی آب استفاده می شود ، به ویژه در مواردی که فضا عامل محدود کننده است ، همچنین مواد مورد نیاز ، نیروی ماهر و منبع تغذیه ثابت مورد نیاز است.
فیلتر شنی سریع
مقدمه ای بر فیلتراسیون سیع
فیلترهای شنی سنگین در اواخر قرن نوزدهم در ایالات متحده طراحی و توسعه یافتند و به سرعت مورد توجه قرار گرفتند. در دهه 1920 از این روش به عنوان اصلی ترین روش تصفیه آب استفاده شد زیرا فضای کمتری نسبت به فیلترهای شن آهسته داشت. امروزه ، روش اصلی برای تصفیه مقادیر زیادی آب در کشورهای صنعتی ترکیبی از فرآیندهای انعقاد ، لخته شدن ، رسوب ، فیلتراسیون و ضد عفونی است.
فرآیند تصفیه در فیلترهای شنی سریع ، برخلاف فیلترهای شنی کند ، یک فرایند کاملاً فیزیکی است. وقتی آب از چندین لایه شن و ماسه درشت عبور می کند ، ذرات نسبتاً بزرگ آن جدا می شوند. توجه داشته باشید که بدون پیش تصفیه کافی و ضد عفونی نهایی ، خروجی فیلتر شنی سریع برای نوشیدن مناسب نخواهد بود. فرایندهای انعقاد ، لخته سازی و کلرزنی معمولاً برای این منظور مناسب هستند.
فرآیند تصفیه و اصول اساسی طراحی فیلتر شن و ماسه داغ
قسمتهای اصلی فیلتر شنی جامد عبارتند از:
مخزن فیلتراسیون یا محفظه فیلتر
رسانه فیلتر (فیلتر شن و ماسه سیلیس)
پشتیبانی شین
سیستم زهکشی پایین
کامیون های شستشوی آب
اجزای فیلتر شنی سریع
مخزن فیلتر معمولاً از بتن مسلح ساخته می شود و در ارتفاع 1.5-2 متر با شن و ماسه پر می شود. آب از بالا وارد لایه ماسه می شود و با عبور از لایه های ماسه موجود فیلتر می شود. همچنین مخزن توسط مجموعه ای از لوله های سوراخ دار در کف تخلیه می شود. مخزن فیلتر می تواند باز شود (فیلترهای جاذبه سریع) یا بسته شود (فیلترهای فشار سریع).
مکانیسم عملکرد فیلتر شنی تیز
این فرایند فیلتراسیون توسط دو اصل اساسی فیزیکی تعیین می شود. اولین اصل این است که ذرات معلق نسبتاً بزرگ با عبور از وسط فیلتر بین دانه های شن (تنش مکانیکی) به دام می افتند. اصل دوم این است که ذرات کوچکتر تحت تأثیر نیروی ون در والس (جذب فیزیکی) به سطوح دانه های شن می چسبند. در صورت نیاز به چسبندگی بیشتر ، ممکن است از مواد شیمیایی کمکی (منعقد کننده یا لخته کننده) استفاده شود.
در طی این فرایندها ، ذرات بیشتر و بیشتری در داخل فیلتر تجمع می یابند. این باعث افزایش گرفتگی و کاهش کارایی سیستم می شود. بازیابی عملکرد اصلی سیستم فیلتراسیون با شستشو و تمیز کردن پایه فیلتر امکان پذیر خواهد بود. این کار با فرآیند شستشوی مجدد انجام می شود. جریان معکوس خواهد شد ، بنابراین آب تصفیه شده در جهت مخالف به فیلتر جریان می یابد. شن و ماسه دوباره معلق می شود و مواد جامد در سطح آب جدا می شوند. اغلب هوای اضافی برای سهولت شستشو به سیستم تزریق می شود. هنگامی که بیشتر ذرات از سیستم خارج می شوند. آب تمیز می شود. عملکرد فیلتر به حالت اولیه خود برمی گردد. بدیهی است که مقدار نسبتاً زیادی لجن در طی فرآیند شستشوی معکوس تولید می شود که باید قبل از تخلیه در محیط تصفیه شود.
فیلتراسیون و شستشوی معکوس فیلتر شن و ماسه جامد
جنبه های سلامتی
با استفاده صحیح از فیلتر شن و ماسه یک روش موثر و کارآمد برای از بین بردن کدورت است. همچنین مواد جامد تشکیل شده در طی فرایندهای پیش تصفیه (مانند انعقاد و لخته شدن) را فیلتر می کند. یک فیلتر شن و ماسه با طراحی مناسب و استفاده شده می تواند کدورت را به کمتر از 1 NTU کاهش دهد ، که در بیشتر موارد می تواند به 0.1 NTU نیز برسد. فیلترهای شنی سریع در از بین بردن سایر آلاینده ها بی تأثیر هستند. اما اگر با پیش تصفیه مناسب و ضد عفونی نهایی ترکیب شود ، می تواند آب آشامیدنی سالم تولید کند.
ساخت ، بهره برداری و نگهداری از فیلتر شنی جامد
ساخت و ساز
ساخت فیلتر شنی سریع مستلزم نظارت دقیق مهندسی و حضور کارگران ماهر و باتجربه است. این کار شامل پایه های ساختمان ، دیوارهای بتن مسلح و سایر امکانات فنی است. زیرا عملکرد صحیح سیستم تصفیه آب به این تحقیقات و مطالعات دقیق بستگی دارد.
نگهداری
عملکرد فیلتر شنی پرسرعت بر اساس کنترل جریان ، شستشوی معکوس و شستشوی منظم است. زمان بین عملیات شستشو بسته به کیفیت آب ورودی بسیار متفاوت است. اما معمولاً بین 24 تا 72 ساعت است. فرایند شستشو به مدت 5-10 دقیقه برای هر لایه فیلتر در فرآیند فیلتراسیون نیاز دارد. چندین واحد فیلتر به طور موازی برای اطمینان از جریان مداوم استفاده می شود. فرایند شستشو باید با دقت کنترل شود. مخصوصاً دبی که ممکن است باعث سایش فیلتر شود. همچنین ممکن است لازم باشد لایه های فیلتر را در فواصل کوتاه و نامنظم دانه بندی و بارگیری کنید تا از عملکرد و کارایی سیستم اطمینان حاصل کنید. در نتیجه ، برای نگهداری سیستم نیاز به نیروهای آموزش دیده و قابل اعتماد وجود دارد.
فیلتر شنی سریع
هزینه های ساخت
برآورد اولیه هزینه ساخت فیلتر شنی جامد با تخمین قیمت مواد اولیه مورد نیاز انجام می شود. مانند سیمان ، شن و ماسه ساختمان ، شن ، فولاد تقویت شده ، محیط فیلتر ، لوله ها و شیرآلات. قیمت زمین و هزینه حمل و نقل نیز به موارد فوق اضافه خواهد شد.
هزینه های بهره برداری و نگهداری
انرژی برای کار با فیلتر شنی سریع و تصفیه لجن شستشوی معکوس می تواند هزینه بر باشد. اگرچه این فرآیند معمولاً خودکار است ، اما بازرسی های دقیق و دوره ای توسط یک فرد ماهر برای اطمینان از درمان مناسب و کامل ضروری است. هزینه های نگهداری شامل تعمیر فیلترها و تعویض تجهیزات است. به طور کلی ، هزینه ساخت ، راه اندازی و نگهداری یک فیلتر شنی بالا بسیار بیشتر از یک فیلتر شنی کند است.
قابل اجرا بودن
فیلترهای شن و ماسه داغ نیاز به نصب تجهیزات پیشرفته و پرسنل ماهر برای ساخت ، بهره برداری ، تعمیر و نیرو دارند. به جز در مواردی که از قبل و درمان اضافی استفاده می شود ، پساب برای نوشیدن مناسب نیست. بنابراین ، استفاده از آن برای کشورهای صنعتی و مناطقی که فضا محدود است مناسب است. این تجهیزات با رعایت نکات مورد نیاز برای تأمین آب شهرهای بزرگ بسیار مناسب است. برای مصارف و مناطق دیگر مقرون به صرفه نخواهد بود.
مزایای :
- راندمان بالا برای از بین بردن کدورت (معمولاً کمتر از 0.1-1)
- میزان فیلتراسیون بالا و نیاز به فضای کم
- برای میزان کدورت اولیه محدودیتی وجود ندارد (در مورد لخته شدن و لخته شدن)
- زمان شستشوی کوتاه (برگشت شستشو) و سریع در مدار سیستم
معایب :
- عدم کارایی در از بین بردن باکتری ها ، ویروس ها ، فلوراید ، آرسنیک ، نمک ها ، بوها و مواد آلی
- هزینه های بالای ساخت و حمل و نقل
- نیاز به شستشوی منظم (بک واش) (هر 24 تا 72 ساعت)
- به نیروی کار ماهر نیاز دارد
- انرژی زیادی می برد
- نیاز به سیستم تصفیه فاضلاب یا حوضچه های تثبیت کننده برای تصفیه لجن معکوس
