-فیلترهای شنی تحت فشار

– فیلتر های شنی
– فیلتر های دیاتمیک

فیلترهای شنی تحت فشار

رایج ترین نوع فیلتر مورد استفاده برای استخر ها می باشد که با ایجاد سرعت مناسب برای فیلتراسیون، تصفیه ای ایده آل را فراهم می سازد. در هنگام تصفیه، آب کثیف استخر از لوله ورودی وارد فیلتر می ­شود. فشار پمپ و نیروی جاذبه، آب را از درون شن به سمت پایین هدایت می­ کند و شن و ماسه های ریز هرگونه آشغال و مواد زائد را از آب استخر می ­گیرند. در پایین فیلتر های شنی نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز وجود دارد که اجازه عبور شن و ماسه را نخواهند داد اما آب از داخل این نازل ها عبور می کند. در زیر مخزن، آب تصفیه شده از لوله خروجی خارج می شود.

فیلترهای شنی تحت فشار در اشکال، سایز و جنس های متفاوتی ساخته می شوند که رایج ترین آن ها فیلتر های شنی عمودی با دو سر عدسی است. که بقطر مشخص از ورق فولادی ST-37 (و یا گالوانیزه) به ضخامت اعلامی در ASME برای جداره و بدنه و همچنین ورق بضخامت اعلامی در ASME، برای عدسی های فوقانی و تحتانی که به روش DOUBLE-DISH ساخته شده که پس از زنگ زدائی از داخل با دو لایه پوشش اپوکسی و از خارج با یک لایه ضدزنگ و دو لایه رنگ مخصوص رنگ آمیزی می­ گردد. در ضمن برای بالا بردن کیفیت فیلتراسیون و عمر فیلترهای تحت فشار می­ توان قبل از عملیات رنگ­زنی، فیلترها را از داخل، سند بلاست کرد.

این نوع از فیلترها مجهز به دیفیوزهای گالوانیزه در قسمت فوقانی هستند که آب را برای تصفیه بهتر بر روی بستر شنی روی فیلتر پخش می­ کنند.

همچنین در پایین این فیلتر ها و زیر آخرین لایه از سیلیس درون آن، استرینرهای برنجی (نازل های برنجی) جهت جمع آوری و عبور آب قرار دارند. در بازار فیلترهایی که از نازل های پلاستیکی استفاده می­ کنند نیز وجود دارد که این نازل ها کیفیت پایینی نسبت به نوع برنجی دارند و قیمت آن ها تا 100 برابر کمتر از نازل های برنجی می­باشد. یکی از ارکان انتخاب فیلتر مناسب، داشتن نازل های برنجی است.

درون فیلترهای شنی چهار لایه مختلف از سیلیس با ضریب یکنواختی 1/35، با دانه بندی زیر از نوع سنگ های مخصوص و درجه خلوص بالای 95% باید وجود داشته باشد .

-سیلیس نمره یک از قطر 0/5 میلی متر تا 1/5 میلی متر.
-سیلیس نمره دو از قطر 2 میلی متر تا 3/5 میلی متر.
-سیلیس نمره سه از قطر 4 میلی متر تا 8 میلی متر.
-سیلیس نمره چهار از قطر 8 میلی متر تا 12 میلی متر.

کلیه سیلیس­ های ریخته شده در فیلترهای شنی جمعاً به ارتفاع حدود یک متر خواهد رسید که این عدد به ظرفیت فیلتر ربطی ندارد، چون پس از آزمایشاتی که روی فیلترهای شنی انجام شده است این موضوع به اثبات رسیده که از یک ارتفاعی به بعد مواد بکار برده شده در فیلترها توانایی تصفیه بیشتر آب را ندارند و ماکزیمم ارتفاع 1.5 متر برآورد شده است و با در نظر گرفتن بستر فیلتر و پخش کننده آب ارتفاع فیلتر های شنی به 1.5 متر می رسد.

شن هایی با دانه بندی ریزتر سطح بیشتری را فراهم می­ کنند و درنتیجه بیشتر آلودگی آب را می ­گیرند. اما به انرژی پمپاژ بیشتری برای انتقال سیال نیاز دارند. در اکثر فیلترهای شنی فشاری از رنج دانه های 0.2 تا 1.2 میلی متر استفاده می شود.

ذرات بزرگتر از 100 میکرومتر تمایل به بستن منافذ فیلتراسیون دارند که دانه های بزرگتر ماسه می توانند بر این مشکل غلبه کنند. به همین دلیل عمق بستر شن حدودا 0.6 تا 1.5 متر بسته به کاربرد مختلف می باشد.

طراحی فیلترهای شن و ماسه نشان می دهد، که باید با حداکثر سرعت جریان 10 gpm/ft2 کار کنند. با استفاده از توان مورد نیاز و حداکثر دبی، مساحت لازم را می توان محاسبه کرد. نکته نهایی طراحی این است که مطمئن باشید مایع به درستی در بستر جریان دارد و هیچ مقدار از مایع توسط شن و ماسه از مسیر جریان منحرف نمی شود.

هنگامی که شستشو انجام شد پس از مدتی کثیفی جمع شده در شن ها، اجازه عبور آب کمتری را می دهد. این در حالی است که مواد زائد موجود در فیلتر بجای می مانند، که باید از آن خارج شوند. حال زمان back wash فیلتر است.

وقتی فیلتر مقدار زیادی از خاک را انباشته می کند فشار افت کرده و آب نمی تواند آزادانه از فیلتر خارج شود. back wash آب را به عقب می فرستد تا از طریق فیلتر گرد و خاک به دام افتاده بیرون رود. پس از back wash، افزایش فشار برگشت به استخر کاملا مشخص است و اگر گیج فشار روی فیلتر نصب شده باشد، مشاهده می شود که فشار بیش از 0.5 bar بهبود می یابد.

فیلتر دیاتمیک تحت فشار(Diatomic Filter)

طی جنگ جهانی دوم نیاز به یک دستگاه یکپارچه موجب ابداع فیلتر دیاتمیک گردید. که بعدها به عنوان فیلتر آب استخر شنا مورد استفاده قرار گرفت. ماده صافی عبارت است از خاک سیلیسی که در واقع پودر فسیل باقی مانده از گیاهان دریایی میکروسکوپی با پوسته سیلیسی است. ثابت شده است که خاک سیلیسی به لحاظ میکروسکوپی بودن اجزا، نامنظم بودن شکل و خنثی بودن از نظر شیمیایی، یک ماده صافی ایده آل است.

فیلتر دیاتمیک متشکل است از استوانه های متعددی که به طور عمودی از یک صفحه چند بخشی آویزانند. جنس این استوانه ها از مونل (آلیاژی از نیکل، مس، آهن، منگنز)، اکسید آلومینیوم و سایر مواد خنثی است که میان سوراخ های تنگ یک غربال، بافته شده اند و روی آن ها پوشش خاک سیلیسی فیلتر نگه داشته می­ شود.

مقطع عمودی این فیلتر در شکل نشان داده شده است. المنت هایی که در شکل دیده می­شود با استفاده از یک ظرف مخصوص حاوی خاک سیلیسی پوشش داده شده اند. آب در گردش خاک را روی المنت فیلتر می­ نشاند. دیاتمایت ها آن قدر کوچک اند و ریزند که میکروارگانیسم ها و باکتری ها را بدون نیاز به افزودن ماده منعقد کننده با قلیا از آب جدا می­ کنند. طول صافی فیلتر را می­توان با افزودن یک تغذیه کننده اضافی که حاوی مقدار ثابتی خاک سیلیسی است، افزایش داد.

این تغذیه کننده موجب تداوم تشکیل لایه خاک سیلیسی روی المنت فیلتر می شود اما از انسداد یا جرم گرفتگی سریع جلوگیری نموده و باعث می گردد که میزان بیشتری از مواد جامد و سایر آلودگی ها از آب جدا شوند.

شدت جریان آب در گذر از فیلتر خاک سیلیسی بین 2 تا 4 گالن بر دقیقه است که تقریبا دو برابر شدت جریان مجاز در فیلتر ماسه ای است. جهت جریان آب در این فیلتر از پایین به بالاست و این موجب می شود که فشار آب لایه رسوبی تشکیل شده روی غربال های استوانه ای المنت های فیلتر را در جای خود نگه دارد. وقتی که جریان باز می ایستد، بخش عمده لایه رسوبی خواهد افتاد.

این امر چنان چه استخر کار مداوم 24 ساعته داشته باشد، مسئله ای ایجاد نمی کند. اما اگر لازم باشد به طور پریودیک وقفه هایی در گردش آب ایجاد می گردد. با ایجاد یک بای پس (مسیر میان بر) با نصب یک پمپ کوچک در سیستم، تداوم جریان آب در فیلتر حفظ شده و لذا لایه رسوبی المنت ها در جای خود خواهد ماند.

پس شویی این نوع فیلتر نیازی به آب اضافی ندارد، تنها باید فشار را افزون نمود تا اجرام باقی مانده بر روی غربال المنت ها، جدا شوند. این فشار اضافی با تعبیه یک شیر سریع بند (ball valve) یا همان شیر توپی در خط پس شویی، و استفاده از ضربه قوچ حاصله از باز و بسته کردن این شیر تامین خواهد شد. ضمن پس شویی، ماده صافی از روی المنت ها شسته می شود و لذا باید جایگزین گردد. جریان آب پس شو باید در یک چاهک باز تخلیه گردیده و از آنجا که تحت نیروی ثقل یا توسط یک پمپ به یک مجرای فاضلاب ریخته شود.

چنان چه باقی مانده آب حاصل از پس شویی، نه تنها در نقطه ای عملی است که هزینه های مربوط به پس شویی زیاد افزایش نیابد و تنها اپراتور استخر می تواند این نقطه را تعیین کند. مزایای استفاده از فیلترهای خاک سیلیسی برای استخرهای شنا مشهود است. این فیلترها به لحاظ بیشتر بودن شدت جریان مجاز و این واقعیت که مساحت فیلتر همان مساحت سطح المنت های عمودی است، به سطح نشیمن کمتری نیاز دارند.

این در حالی است که فیلترهای ماسه ای به سطح نشیمن معادل سطحی که با شدت جریان کمتر محاسبه می شود، نیازمندند. مضافا حذف منعقدکننده ها و قلیا ها از سیستم دیاتمایت، نیاز به کنترل شیمیایی ندارد و وسایل اضافی را کاهش داده و از مشکلات نگهداری سیستم خواهد کاست.

راندمان فیلترهای ماسه ای و خاک سیلیسی تقریبا یکسان است اما در ظرفیت مساوی، هزینه اولیه فیلترهای خاک سیلیسی تقریبا یک پنجم فیلترهای دیاتمایت است.

معذالک با توجه به هزینه های ساخت، عملیاتی و نگهداری، افزونی هزینه اولیه فیلتر خاک سیلیسی دیاتمایت نسبت به نوع ماسه ای، خیلی زود جبران خواهد شد. پوسته (محفظه المنت ها) باید از فولاد کلاس A مناسب برای تحمل 150 Psi فشار آب ضمن کار سیستم و فشار آزمون 225 Psi باشد این فشار معکوسی است که هنگام پس شویی فیلتر ایجاد می شود.

به منظور جلوگیری از خوردگی پوسته می باید سطح داخلی آن با پلاستیک پلی وینیل پوشش داده شود. چنانچه احتمال واکنش الکترولیتی وجود داشته باشد، باید پوسته به زمین متصل شود و به جای یکی از المنت ها یک میله آند منیزیمی نصب گردد. این میله آند باید هر چند وقت یک بار مورد بررسی و بازبینی قرار گیرد چرا که اینک به جای پوسته، این المنت در معرض خوردگی قرار می گیرد و باید هر زمان لازم باشد این میله را تعویض نمود.

برای شدت جریان 250 گالن بر دقیقه، مساحت مورد نیاز برای فیلتر دیاتمایت برابر خواهد بود با:

Gpm 250/2(gpm/ft2)= 125 ft2

شدت جریانی برابر با 2gpm/ft2 مورد استفاده قرار گرفت که جریانی با این شدت، طول سیکل تصفیه را در مقایسه با شدت جریان حدود 3 تا 4 برابر افزایش می دهد و همچنین اقتصادی تر است. چنان چه قرار باشد دستگاه های تصفیه به صورت زوج نصب شوند، مساحت هر فیلتر 52.5 فوت مربع (4.8 متر مربع ) خواهد بود، با مراجعه به کاتالوگ های کارخانجات سازنده، معلوم می گردد که برای هر پوسته فیلتر به قطر 26 اینچ، ارتفاع 5.25 فوت (1.6 متر) و حاوی 11 عدد المنت، مساحت نشیمن مورد نیاز 12.5*4.5 فوت مربع خواهد بود. فضای باقی مانده نیز برای لوله کشی و ظرف مخصوص پوشش دهی خاک سیلیسی می باشد.

اگر سه دستگاه تصفیه به کار گرفته شود، مساحت هر فیلتر 42ft2 و برای هر پوسته فیلتر به قطر 68 اینچ و ارتفاع 5 فوت مساحت نشیمن مورد نیاز 14.5*3.5 فوت مربع خواهد بود. به این ترتیب با دانستن اندازه تجهیزات و فضای مورد لزوم جهت نصب، عامل تعیین کننده در تصمیم گیری و گزینش سیستم تصفیه، ملاحظات اقتصادی است که تنها به نظر طراح یا کارفرما با توجه به موقعیت استخر، بستگی دارد .