محاسبه، طراحی و ساخت صافی شنی

انواع مختلفی از فیلتر های عمقی وجود دارد، بعضی از آن ها از مواد الیافی و برخی دیگر از مواد دانه ای استفاده می کنند. فیلتر های بستر شن و ماسه نمونه ای از فیلتر عمقی با بستری دانه ای است. آنها معمولاً برای جداسازی مقادیر کم (<10 پی پی ام یا <10 گرم در متر مکعب) مواد جامد ریز (<100 میکرومتر) از محلول های آبی استفاده می شوند. به علاوه، فیلتر های شنی معمولاً در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی نیز یه استفاده می شوند. فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی آن ها بیشترین کاربرد های خود را در تصفیه مایع دارند.

انواع فیلتر شنی (Sand filter)

•  فیلترهای شنی سریع (ثقلی)
• فیلترهای بستر شن و ماسه سریع (فشار)
• فیلترهای شن و ماسه سر ریز
• فیلترهای شنی آهسته

مکانیسم های جذب ذرات معلق در پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی

فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن صنعتی با فراهم کردن فرصت های زیادی برای جذب ذرات معلق در سطح دانه های شن، کار می کنند. هنگامی که مایعات از یک فیلتر شنی در یک مسیر پر پیچ و خم عبور می کنند، ذرات به دانه های شن نزدیک می شوند. آنها می توانند توسط یکی از چندین مکانیزم زیر جذب شوند:

۱- برخورد مستقیم

۲- جذب از طریق نیرو های ون در والس یا نیروی جذب لاندن

۳- جاذبه بار سطحی

۴- انتشار

علاوه بر این، اگر بار سطحی ماسه با علامت یکسان (مثبت یا منفی) با ذرات جامد باشد، می تواند به دلیل دفع بار های هم نام از جذب ذرات معلق جلوگیری کند. علاوه بر این، ممکن است ذرات به دام افتاده را جدا کنید، اگرچه ممکن است در عمق بیشتری از بستر دوباره جذب شوند.

در بعضی از برنامه های آب شیرین کن RO صنعتی لازم است پساب خروجی که به یک فیلتر شن و ماسه می ریزد، پیش تصفیه شود تا اطمینان حاصل شود که ذرات معلق می توانند جذب شوند. این را می توان با یکی از چندین روش بدست آورد:

۱- تنظیم بار سطح بر روی ذرات و شن و ماسه با تغییر

pH ۲- انعقاد – افزودن كاتیون های كوچك و پر بار (از آلومینیوم ۳+ یا كلسیم ۲+ معمولاً استفاده می شود)

۳- لخته سازی – افزودن مقادیر کم زنجیره های پلیمری که یا پلی بین ذرات معلق (بزرگتر می کند) یا بین ذرات معلق و شن و ماسه ایجاد می کنند.

فیلترهای شنی در پیش تصفیه آب شیرین کن

فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی می توانند مایعات روان را با جهت بالا یا مایعات روان را با جهت پایین عبور بدهند که روش دوم بسیار معمول تر است. برای دستگاه های با جریان رو به پایین، سیال می تواند تحت فشار یا فقط توسط نیروی جاذبه جریان یابد. فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی تحت فشار معمولاً در مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند و اغلب از آن ها به عنوان فیلتر های بستر شن و ماسه سریع یاد می شود. از واحد های جریان به سمت پایین به دلیل استفاده از نیروی جاذبه در تصفیه آب به خصوص آب آشامیدنی استفاده می شود و این فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی در کشور های در حال توسعه کاربرد زیادی پیدا کرده اند.

عملکرد صافی شنی

شن در این فیلتر بیشتر فضای محفظه را اشغال می کند. یا روی کف نازل یا بالای یک سیستم زهکشی قرار دارد که به آب فیلتر شده اجازه می دهد خارج شود. آب خام از قبل تصفیه شده به محفظه فیلتر در قسمت بالا وارد می شود، از طریق محیط فیلتر جریان می یابد و پساب از طریق سیستم زهکشی در قسمت پایین تخلیه می شود. کارخانه های بزرگ تولیدی همچنین سیستمی را برای توزیع مساوی آب خام به فیلتر اجرا می کنند. علاوه بر این، یک سیستم توزیع کنترل جریان هوا معمولاً در آن گنجانده شده است. امکان توزیع ثابت هوا و آب را فراهم می کند و از جریان زیاد آب در مناطق خاص جلوگیری می کند. یک توزیع دانه معمول به دلیل شستشوی مکرر، از بین می رود. دانه هایی با قطر کمتر در قسمت بالایی لایه ماسه غالب هستند در حالی که دانه های درشت در قسمت های پایین غالب هستند. دو فرآیند موثر بر عملکرد یک فیلتر، نگهداری صحیح و شارژ مجدد فیلتر هستند. در ابتدای استفاده از فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی جدید، بازده فیلتر هم زمان با تعداد ذرات به دام افتاده در محیط افزایش می یابد. به این فرآیند رسیدن فیلتر گفته می شود. در حین رسیدن فیلتر، آب ممکن است معیار های کیفیت را نداشته باشد و باید در مراحل بعدی مجددا وارد همین سیستم شود تا به درستی تصفیه شود. روش های بازیابی، امکان استفاده مجدد از محیط فیلتر را فراهم می کنند. مواد جامد انباشته شده از بستر فیلتر خارج می شوند. در هنگام بک واش، آب (و هوا) از طریق سیستم فیلتر به عقب پمپ می شود. آب شستشو ممکن است تا حدی در جلوی فرآیند فیلتر باقی بماند. این فاضلاب تولیدی باید دور ریخته شود. زمان بک واش با توجه به مقدار کدورت پشت فیلتر، که نباید بیش از یک آستانه تعیین شده باشد، یا با از دست دادن هد در سطح فیلتر، که نباید بیش از یک مقدار خاص باشد، تعیین می شود.

طرح فیلتر بستر شن و ماسه فشار سریع

فیلتر فشار سریع ۱ = آب خام ، ۲ = آب فیلتر شده، ۳ = مخزن، ۴ = آب شستشوی ورودی، ۵ = آب شستشوی خروجی، ۶ = خط جمع، ۷ = هوای مهارکننده، ۸ = انژکتور، ۹ = لایه پشتیبانی، ۱۰ = شن و ماسه فیلتر، ۱۱ = قیف شستشو، ۱۲ = تهویه دانه های شن و ماسه کوچکتر سطح بیشتری را ایجاد می کنند و بنابراین باعث آلودگی کمتر آب ورودی می شوند، اما همچنین به انرژی پمپاژ بیشتری برای هدایت مایع در بستر نیاز دارد. اپتیمم این است که در اکثر فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی فشار سریع از دانه هایی در محدوده ۰.۶ تا ۱.۲ میلی متر استفاده می شود اگرچه برای کاربرد های خاص ممکن است اندازه های دیگری نیز مشخص شود. ذرات خوراک بزرگتر (> 100 میکرومتر) منافذ بستر را مسدود کرده و آن را به یک فیلتر سطحی تبدیل می کنند که به سرعت کور می شود. برای غلبه بر این مشکل می توان از فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی با سایز بزرگتر استفاده کرد، اما اگر مقدار قابل توجهی از مواد جامد زیاد در خوراک وجود داشته باشد، باید با فرایندی مانند ته نشینی در فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی از بین بروند.

عمق بستر فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی بدون در نظر گرفتن کاربرد حدود ۰.۶-۱.۸ متر (۲-۶ فوت) توصیه می شود. این امر با حداکثر توان عملیاتی که در زیر بحث شده مرتبط است.
راهنمایی در مورد طراحی فیلتر های شنی سریع مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی نشان می دهد که آن ها باید با حداکثر سرعت جریان ۹ متر مکعب در ساعت (۲۲۰ گالن در هر ساعت) کار کنند. با استفاده از توان لازم و حداکثر دبی، می توان سطح مورد نیاز بستر را محاسبه کرد.
نکته نهایی در طراحی اصلی این است که اطمینان حاصل کنید که مایع به درستی در بستر توزیع شده است و هیچ مسیر سیال ترجیحی وجود ندارد که بتوان ماسه را شسته و فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی را به خطر اندازد.

نمک زدایی آب

فیلتر های شنی سریع مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی معمولاً با فشار تغذیه ۲ تا ۵ بار کار می کنند. افت فشار روی یک بستر شنی تمیز معمولاً بسیار کم است. با جذب ذرات معلق روی بستر، ایجاد می شود. ذرات معلق با عمق به طور یکنواخت گرفته نمی شوند، بیشتر با بالین بالاتر و با گرادیان غلظت که به طور تصاعدی بیشتر می شود، بهتر جذب می شوند.
این نوع فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی ذرات را تا اندازه های بسیار کوچک جذب می کند. شکل منحنی اندازه بهره وری ذرات فیلتر به شکل U با سرعت بالای جذب ذرات برای کوچکترین و بزرگترین ذرات است که در این بین ذرات اندازه متوسط ​​قرار دارد.

تجمع ذرات معلق در فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی برای تصفیه آب صنعتی باعث افزایش فشار از دست رفته بر روی بستر برای یک جریان معین می شود. برای یک بستر تغذیه شده با نیروی ثقلی، وقتی فشار موجود ثابت باشد، سرعت جریان کاهش می یابد. وقتی افت فشار یا جریان قابل قبول نیست و فیلتر دیگر به طور موثر کار نمی کند، فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی دوباره شسته می شوند تا ذرات جمع شده از بین بروند. برای فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی سریع تحت فشار این اتفاق می افتد که افت فشار در حدود ۰.۵ بار باشد. مایع بک واش از طریق بستر به عقب پمپ می شود تا زمانی که سیال شود و تا حدود ۳۰٪ منبسط شود (دانه های شن شروع به مخلوط شدن می کنند). ذرات معلق کوچکتر در فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی برای تصفیه آب با مایع بک واش شسته می شوند و معمولاً در یک مخزن ته نشینی گرفته می شوند. جریان مایعات مورد نیاز برای تمیز شدن بستر معمولاً ۳ تا ۱۰ متر مکعب در ساعت است اما برای مدت طولانی (چند دقیقه) اجرا نمی شود. ممکن است لازم باشد بک واش فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی دوره ای مورد استفاده قرار گیرد.

طراحی فیلتر های شنی آهسته مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی

همان طور که از عنوان نشان داده شده است، سرعت فیلتراسیون در فیلتر شن آهسته تغییر می کند، با این وجود، بیشترین تفاوت بین فیلتر های شنی آهسته و سریع مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی، این است که لایه بالایی شن از نظر بیولوژیکی فعال است، زیرا مقدار زیادی از میکروارگانیسم ها وارد فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی می شوند.

عمق توصیه شده و معمول فیلتر های شنی آهسته مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی ۰.۹ تا ۱.۵ متر است. لایه میکروبی از ۱۰-۲۰ روز پس از شروع عملیات تشکیل می شود. در طی فرآیند فیلتراسیون، آب خام می تواند از طریق ماسه متخلخل نفوذ کند، مواد آلی، باکتری ها، ویروس ها و کیست هایی مانند Giardia و Cryptosporidium را متوقف و به دام بیندازد. در روش بازیابی، روی فیلتر های شنی آهسته مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی تراشیده می شود و از این تراش برای حذف مکانیکی ذرات خشک شده روی فیلتر استفاده می شود. با این حال، این فرایند بسته به نوع سیستم، در زیر آب نیز قابل انجام است. عامل محدود کننده دیگر برای آب تصفیه شده کدورت است که برای فیلتر های شنی آهسته مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی تعریف می شود. ۱۰ NTU (واحدهای کدورت نفلومتر) است. فیلتر های شنی آهسته مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی گزینه خوبی برای عملیات با بودجه محدود هستند زیرا فیلتراسیون از هیچ گونه ماده شیمیایی استفاده نمی کند.

برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد فیلتر های شنی مورد استفاده در پیش تصفیه آب شیرین کن RO صنعتی در سیستم های تصفیه آب صنعتی پیورآکوا می توانید با مشاوران شرکت سازه های آبی با برند پیورآکوا تماس حاصل فرمایید.