آنچه در این مقاله می خوانید
فیلتر شنی چیست؟
فیلتر شنی، با نام انگلیسی (sand filter) ، یک سیستم برای تصفیه آب است که برای جداسازی انواع ناخالصی و ذرات معلق فیزیکی بیولوژیکی موجود در آب و تا قطر 50 میکرون استفاده می شود. این ناخالصی ها می تواند شامل انواع مواد آلی، پلانکتون، باکتری ها و ذرات حاصل از خوردگی، گل، رنگ و … باشد. این پاکسازی در مراحل اولیه سیستمهای تصفیه آب انجام می شود.
مخازن فیلترهای شنی از جنس فولادی ،استیل فایبرگلاس و تحت فشار اتمسفریک ساخته میشوند. این مخازن اغلب به شکل استوانه ای و دایره ای و گاهی اوقات مربع شکل ساخته میشوند همانطور که از نام آن پیداست در بستر آنها از شن (سیلیس) خالص استفاده می شود.
دستگاه صافی شنی با فیلتراسیون فیزیکی آب باعث حذف ذرات معلق و کدورت موجود در آب می شود، در این سیستم آب حاوی کدورت از بستری که دارای دانه های شن و سیلیس میباشد عبور داده شده و در اثر عبور آب از بستر شنی، ذرات معلق آب بین ذرات شن و ماسه گیر کرده و آب تقریبا عاری از مواد معلق و کدورت بدست می آید. استفاده از فیلتر شنی یکی از بهترین روشها برای کاهش غلظت جامدات معلق در آب می باشند. این فیلترها دارای بستری شامل یک یا چند نوع ،لایه که هر لایه محتوی ذراتی از جنس سنگ گرانیت و یا دانه های آنتراسیت هستند. دانه بندی و اندازه این ذرات نیز با هم تفاوت دارد.
اجزای فیلتر شنی
ساختار دستگاه فیلتر شنی تصفیه پیچیدگی زیادی ندارد و کاملا ساده است. بدنه این فیلتر استوانه ای شکل و از جنس فولاد یا فایبرگلاس است و بر اساس استانداردهای معتبر ساخته می شود. همچنین بر حسب اندازه دارای یک یا دو دریچه بازدید میباشد.
سند فیلترها هم بصورت عمودی و هم بصورت افقی ساخته میشوند قطر فیلترهای عمودی استاندارد از حدود ۰.۵ تا ۳ متر و ارتفاع آن بین ۰.۵ الی ۲.۵ متر می باشد.
بخش های اصلی فیلتر شنی معمولاً شامل موارد زیر است:
- مخزن: ظرفی که بستر فیلتر شن را در خود جای میدهد مخازن فیلترهای تحت فشار از ورق فولادی به ضخامت مناسب ساخته شده و با پوششهای ضدخوردگی از نوع اپوکسی رنگ آمیزی میشوند برای آبها و پسابهای خورنده و در کاربردهای خاص بدنه فیلتر شنی از جنس فایبرگلاس و یا استنلس استیل تولید میشود.
- بستر فیلتر: لایه ای از شن که ناخالصی های آب را به دام می اندازد.
- ورودی: نقطه ای که آب وارد مخزن میشود.
- خروجی: نقطه ای که آب تصفیه شده از فیلتر خارج می شود.
- سیستم توزیع: شبکه ای از لوله ها یا لوله ها که آب را به طور یکنواخت در سراسر بستر فیلتر شن توزیع می کند.
- سیستم شستشوی معکوس: سیستمی که جریان آب را از بستر فیلتر معکوس میکند تا زباله های انباشته شده را خارج و حذف کند.
- دریچه تخلیه یا خروجی: که امکان حذف آب بک واش را فراهم میکند.
- گیج فشار: دستگاهی است که فشار داخل فیلتر را اندازه گیری میکند تا مشخص کند چه زمانی فیلتر نیاز به شستشوی معکوس دارد.
- شیر تخلیه هوا: دریچه ای است که هوای محبوس شده در داخل فیلتر را آزاد میکند تا از افزایش فشار جلوگیری کند.
- شیر چند پورت: دریچه ای است که عملکردهای مختلف فیلتر مانند صافی شنی ،کردن شستشوی معکوس شستشو و تخلیه را امکان پذیر می کند.
اجزای خاص یک فیلتر شنی بسته به طراحی و کاربرد مورد نظر فیلتر ممکن است متفاوت باشد.
فیلتر شنی چگونه کار می کند؟
نحوه کار فیلتر شنی بدین شکل است که ابتدا آب کثیف از لوله ورودی وارد مخزن فیلتر می شود. با فشار پمپ، آب به سمت پایین هدایت می شود. در حین گذر از بین شن و ماسه های ریز موجود در فیلتر مواد زائد و اضافی و آشغالها در لابلای آنها باقی می ماند. در نهایت آب تمیز از نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز که در کف مخزن تعبیه شده از آن خارج می شود.
همانطور که ذکر شد فیلتراسیون شنی عمدتا برای حذف مواد معلق استفاده می شود بازدهی و عملکرد آن میتواند بین ۵۰ % تا ۹۹.۹۹٪ متفاوت باشد بسته به اینکه آیا مواد کمکی دیگر مانند مواد منعقد کننده یا فلوکیولنت استفاده میشود یا خیر همچنین با استفاده از آنها علاوه بر مواد معلق COD ,BOD ، نیتروژن و فسفات و همچنین فلزات غیر حلال نیز از پساب حذف می شوند.
کاربردهای دستگاه فیلتر شنی در تصفیه آب
آب در طول دوران بارش یا عبور از سطوح یا رد شدن از لایه های مختلف ،زمین با ناخالصیهای محلول و معلق گوناگونی ترکیب میشود حتی قبل از آن آب باران، برف و تگرگ در حال بارش در اتمسفر زمین ،اکسیژن، نیتروژن دی اکسید کربن و گازهای دیگر را در خود حل می کنند و عملا آب با ناخالصی های مختلفی ترکیب می شود برای از بین بردن هرگونه ذرات معلق و محلول و غیر محلول در آب از صافی های شنی استفاده میشود.
در زیر مهمترین کاربردهای فیلتر شنی تصفیه آب را بیان کرده ایم:
- تصفیه آبهای با کدورت بالا
- پیش تصفیه دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO).
- فیلتراسیون آب استخرها گرفتن فلاگهای تصفیه شیمیایی
- آماده سازی آب ورودی به برجهای خنک کننده . فیلتراسیون آب ورودی جکوزی ها
- تصفیه پیشرفته فاضلابهای صنعتی و انسانی گرفتن فلاکهای تصفیه شیمیایی
- زلال سازی و شفاف سازی آب رودخانه ها
- تصفیه آب برج خنک کن از مواد معلق نفوذی از هوا به آب مانند گرد و خاک
- تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی
- تصفیه نهایی فاضلاب
- فیلتراسیون آبهای خاکستری
- فیلتراسیون آب های سطحی
- حذف آهن تصفیه آب شهر


انواع فیلتر شنی
به دلیل تنوع بالای فیلترهای شنی از حیث ساختار عملکرد و ابعاد امکان استفاده از این دستگاهها در فضاهای مختلف از واحدهای مسکونی گرفته تا پروژه های بزرگ صنعتی وجود دارد.
تنوع اشکال و ظرفیتها این امکان را فراهم آورده است که در فضاهای مختلف از نیروگاهها و پالایشگاهها گرفته تا واحدهای کوچک صنعتی و تجاری قابل نصب و تعبیه باشند. همچنین بسته به نوع عملکرد میتوان از این تجهیزات در فرآیند پیش تصفیه پالایش اولیه تصفیه ثانویه و یا به عنوان فیلترهای جانبی استفاده کرد.
علاوه بر موارد بالا این تجهیز به عنوان یکی از بخشهای پکیج تصفیه فاضلاب نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
از لحاظ جنس بدنه
در یک دسته بندی از لحاظ جنس بدنه فیلترهای شنی را میتوان به دو نوع فلزی و فایبرگلاس تقسیم بندی کرد در جدول زیر یک مقایسه اجمالی از این دو نوع بدنه انجام شده است.
ویژگی | فیلتر شنی فلزی | فیلتر شنی فایبرگلاس | توضیحات |
قدرت فیلتراسیون | زیاد | كم | در یک سایز یکسان به دلیل نوع لوله کشی و نازلها قدرت فیلتراسیون در مدل فیبرگلاس پایین تر میباشد. |
آبدهی | زیاد | كم | در یک سایز یکسان از به دلیل نوع لوله کشی و نازلها آبدهی صافی شنی فیبرگلاس پایین می باشد. |
جنس | فلز یا استنلس استیل | فایبر گلاس و شیشه | |
مقاوم در برابر گرما | زیاد | كم | FRP به دلیل نوع جنس مقاومت در برابر گرما در این نوع پایین میباشد. |
مقاومت در برابر فشار | زیاد | كم | به دلیل نوع جنس مقاومت در برابر فشار در مدلهای فایبر گلاس کمتر است. |
قیمت | ارزان | گران | مدلهای فلزی از لحاظ قیمتی اغلب مقرون به صرفه تر هستند. |
مقاومت در برابر پوسیدگی | متوسط | بالا | این مشکل در صافی شنی فلزی به دلیل استفاده شدن ورق آهن با روکش اپوکسی ۳ لایه زینک ریچ های بیلد و پلی اورتان حل شده است. حتی میتوان از فیلترشنی استنلس استیل و یا با روکش فایبرگلاس استفاده کرد. |
مقاومت در برابر شکستگی | بالا | بسیار کم | واضح است که مدلهای فلزی مقاومت بالاتری در برابر شکستگی دارند. |
سایز | CM به سانتی متر | inch به اینج | |
سهولت در تعمیر | زیاد | تعمیر نمی شود | به دلیل نوع جنس بدنه و نوع ورود و خروج آب تعمیرات مدلهای فلزی بسیار راحت تر است. |
سهولت در تعویض مواد | بالا | كم | به دلیل نوع جنس و حالت بدنه و نوع ورود و خروج آب سهولت در تعویض سیلیس در مدلهای فلزی راحت تر است. |
از لحاظ نوع نصب و قرار گیری
صافی شنی را براساس نوع قرار گیری آن میتوان در دو نوع افقی و ایستاده طراحی و نصب کرد.
- فیلتر شنی افقی خوابیده:
فیلتر شنی افقی به عنوان یک مخزن بزرگ و بیضی شکل ساخته شده است که به چندین محفظه تقسیم میشود که هر محفظه حاوی لایه ای از سیلیس با اندازه های مختلف است.
آبی که باید تصفیه شود از انتهای مخزن وارد می شود و به صورت افقی از میان لایه های شن جریان می یابد جایی که جامدات معلق، رسوبات و سایر ناخالصی ها به دام افتاده و حذف می شوند. سپس آب تصفیه شده در انتهای مخالف از مخزن خارج شده و برای استفاده یا تصفیه بیشتر آماده است.
فیلترهای شنی افقی معمولاً در تصفیه خانه های آب، شهری استخرهای شنا و کاربردهای صنعتی که حجم زیادی از آب نیاز به تصفیه دارد استفاده می شود.
- فیلتر شنی عمودی (ایستاده)
برخلاف فیلترهای شنی افقی، آب در فیلتر شنی عمودی از بالا به پایین در بستر فیلتر جریان می یابد.
فیلترهای شنی عمودی معمولاً به شکل استوانه ای هستند آبی که باید تصفیه شود از بالای فیلتر وارد میشود و از طریق بستر شن و به سمت پایین نفوذ میکند جایی که ناخالصیها به دام افتاده و حذف میشوند سپس آب فیلتر شده از فیلتر پایین خارج شده و برای استفاده یا تصفیه بیشتر آماده است.
صافی های شنی عمودی معمولاً در کاربردهایی مانند تصفیه آبهای زیرزمینی تصفیه فاضلاب صنعتی و در برخی از سیستمهای فیلتراسیون استخرهای شنا استفاده میشوند. مدلهای عمودی ابعاد جمع و جورتری دارند و به فضای کمتری نسبت به فیلترهای شنی افقی نیاز دارند.
مزایای استفاده از سند فیلتر استفاده از فیلترهای شنی در فرآیند تصفیه آب و پساب دارای مزایای متعددی است. این تجهیزات در عین داشتن یک ساختار ساده بازدهی بالایی در پالایش آب و تصفیه سازی آبهای سنگین و نیمه سنگین دارا هستند مزیت اصلی استفاده از صافی شنی استفاده از یک سیستم ساده است که در بسیاری از موارد میتواند بازدهی بسیار بالایی داشته باشد. سند فیلتر میتواند در مراحل مختلف مدیریت تصفیه آب قرار گیرد به عنوان پیشتصفیه، به عنوان فیلتر جریان جانبی و به عنوان یک فیلتر نهایی و تکمیلی به صورت کلی میتوان گفت این فیلتر اغلب یک پساب با قابلیت استفاده مجدد را فراهم می کند.
معایب فیلترهای شنی بعضی اوقات باید مواد شیمیایی برای بهبود عملکرد این فیلترها اضافه شوند یکی از اشکالات فیلتراسیون شنی پسابی است که هنگام شستشوی فیلتر ایجاد می شود. این آب به شدت آلوده باید تصفیه و دفع شود برای محدود کردن بار بر روی فیلتر شنی یک مرحله اولیه ته نشینی برای فاضلابهای سنگین دارای مقدار زیادی مواد معلق و دارای نشست اجرا می شود. این کار کمک میکند تا از شستشوی تکراری فیلتر جلوگیری شود.
صافی های شنی متناوب و ناپیوسته اغلب به صورت موازی قرار میگیرند تا در هنگام فرآیند تمیز کردن یکی از فیلترها فیلتر دیگر به کار خود ادامه دهد.
مخزن فیلتر شنی یک منبع استوانه ای دایره ای و یا مربعی شکل است که تحت فشار ساخته میشود. جنس بدنه این مخزن با توجه به نوع مصرف و شرایط کاربرد آن طراحی و ساخته میشود. برای ساخت این مخزنها از انواع متریال مختلف مانند فلز آهن، گالوانیزه فولاد و فایبر گلاس ساخته میشود. مخازن بتنی به دلیل مقاومت و استحکام بسیار بالا در تصفیه خانههای بزرگ استفاده میشود.
داخل مخزن صافی شنی بسترهایی از شن سیلیس و یا آنتراسیت قرار میدهند. آب ورودی از میان این دانههای سیلیس عبور میکند بدین ترتیب ذرات و آلاینده های موجود در آب که اندازهی بیشتر از ۱۰۰ میکرون دارند از آب جداسازی میشوند.
بسترهای قرار گرفته درون مخزن فیلترهای شنی به منظور کاهش خوردگی نازلها از ۳ تا ۶ لایه تشکیل میشود. هر لایه دانههایی با جنسهای مختلف و اندازه های متفاوت دارد. لایه های سیلیس از ریزترین اندازه سیلیس از بالاترین نقطه ی مخزن شروع و به درشت ترین اندازه در انتهای مخزن میرسد این لایهها به شکلی قرار میگیرند که ابتدا ذرات معلق با اندازهی بزرگتر از آب گرفته شود و سپس لایه به لایه این فیلتر دقیقتر عمل میکند و ذرات کوچکتری را از آب جدا میکند به این ترتیب نازلها در معرض تماس مستقیم با ذرات بزرگتر قرار نمیگیرند و کمتر دچار استهلاک میشوند.
اولین قدم در ساخت فیلترهای شنی انتخاب ورق برای ساخت مخزن فیلتر است ورقهای مورد استفاده انواع مختلفی دارند که در زیر به همراه نوع جوش آن به صورت خلاصه درج شده است.
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره شرکت سورین سازه و مشاوره رایگان کلیک کنید .
عوامل موثر بر کارکرد فیلتر شنی در فرآیند تصفیه آب
فیلتراسیون روشی است که در آن با استفاده از لایههای متخلخل میزان ذرات معلق موجود در مایع کاهش داده میشود بسیاری از عوامل در کارکرد مناسب فیلترهای شنی موثر هستند. مهمترین عوامل در کارکرد مناسب فیلترهای شنی و رسیدن به حداکثر راندمان به شرح زیر می باشند:
- دانه بندی و شکل ذرات تشکیل دهنده بستر:
اندازه و شکل دانه های بستر تاثیر عمده ای در کارایی فیلتر دارد دانه بندی شن یا آنتراسیت بر اساس دو عامل اندازه موثر و ضریب یکنواختی تعیین میشود. اندازه موثر اندازه ای است که 10% از ذرات داخل بستر اندازهای کوچکتر از آن و 90% از ذرات اندازهای بزرگتر از آن داشته باشد.
- سرعت عبور آب از بستر:
کیفیت آب فیلتر شده بستگی چندانی به سرعت آب عبوری از روی بستر ندارد ولی سرعت آب عبوری و میزان ذرات موجود در آن رابطه مستقیم با مدت زمان بهره بردای بین دو شستشو و افت فشار آن دارد افت فشار در صافی نمایانگر مسدود شدن خلل و فرج بستر صافی است افت فشار بستگی به زمان کارکرد و سرعت آب عبوری دارد.
- روش شستشوی صافی شنی:
بر اساس نوع و ابعاد فیلتر شستشو با استفاده از آب به تنهایی و یا شستشو با استفاده از آب و هوا انجام میشود در شستشو با آب باید سرعت و فشار آب در حدی باشد تا حجم بستر را ۱۵ افزایش دهد تا ذرات از هم فاصله گرفته و ذرات به دام افتاده از بستر خارج شوند در فیلترهای با سایز بالا آب به تنهایی توانایی بر هم زدن بستر فیلتر را ندارد. به همین منظور از هوا برای بر هم زدن بستر استفاده می شود.
انواع بستر قابل استفاده در صافی شنی
به طور کلی میتوان دو نوع مختلف برای طراحی فیلتر شنی تصفیه آب در قسمت بستر آن در نظر گرفت.
- بستر یک لایه در این نوع بستر فقط از یک نوع شن یا سیلیس برای پر کردن مخزن فیلتر استفاده می شود.
- بستر چند لایه در این نوع بستر از چند لایه شن یا سیلیس استفاده میشود به این ترتیب میتوان از چگالیهای مختلف برای پر کردن بستر استفاده کرد.
نکته قابل ذکر این است که در بسترهای چند لایه شاهد افت فشار کمتری خواهیم بود علت آن نیز نوع قرارگیری شنها از کوچک به بزرگ و بر حسب چگالی است. با این روش از تمام فضای بستر فیلتر برای حذف ذرات معلق میتوان بهره برد.
فرآیند بک واش صافی شنی (backwash )
کیفیت فیلتراسیون فیلترهای شنی با جذب ذرات و مواد آلوده و نگهداشتن آنها بروی سطح سیلیس به مرور زمان از دست میدهند و نیاز به احیا و نظافت خواهند داشت. عملیات بک واش یا همان پس شویی در فیلتر شنی زمانی انجام میشود که نشانگرهای فشار در ورودی و خروجی فیلترشنی افت را نشان دهند.
در واقع هدف از این عمل رفع گرفتگی فیلتر است و به صورت دوره ای انجام میشود در انجام آن آب از سمت بستر برعکس حالت عادی به سمت فیلتر پمپ می شود. این کار برای چند دقیقه ادامه پیدا میکند نرخ جریان آب نیز بین ۳ تا ۱۰ متر مکعب بر متر مربع در هر ساعت است. بر اساس میزان استفاده از فیلتر به طور معمول هر چند روز یک بار بکواش برای احیای سیستم لازم است.
هنگام خرید فیلتر شنی باید به یک سری نکات توجه داشته باشید این نکات مهم عبارتند از:
- جنس بدنه و ضخامت:
آن اگر جنس بدنه صافی شنی از فولاد ،باشد استحکام و دوام آن بالاتر و بهتر است و مطابق با استانداردهای جهانی می.باشد. ضخامت بدنه نیز براساس سایز و ظرفیت فیلتر محاسبه می شود.
- پوشش بدنه :
فیلترهای شنی به دلیل کاربردشان کمی حساس و آسیب پذیر هستند به همین دلیل باید در پوشش داخلی بدنه آنها حتما از رنگ دولایه و اپوکسی استفاده شود. برای پوشش خارجی فیلتر نیز بهتر است از دو لایه رنگ روغنی استفاده گردد.
- دریچه های دسترسی:
فیلترهای شنی باید دارای دو دریچه دست رو و آدم رو باشند. برای ریختن سیلیس داخل فیلتر به دریچه دست رو نیاز دارید و برای عایق کردن داخل فیلتر به دریچه آدم رو نیاز خواهید داشت. اگر یک فیلتر شنی فاقد دریچه آدم رو بود میتوانید هر دو کار را از دریچه دست رو انجام دهید.
- اندازه سیلیس:
هنگام خرید فیلترهای شنی حتما به اندازه و سایز سیلیس توجه کنید زیرا با توجه به فعالیت شما اندازه دانه های سیلیس و قطر آنها تعیین و انتخاب میشود.
- قطر و سایز منبع:
به قطر و سایز منبع دستگاه توجه کنید و مطمئن شوید از درب محل کار شما عبور کند و به خوبی در محل مورد نظر نصب و تعبیه شود.
- نوع جوشکاری:
به نوع جوشکاری روی بدنه فیلتر دقت نمایید برای دوام بیشتر دستگاه و جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی بهتر است جوشکاری بدنه به شکل اتومات انجام شده باشد.
تمام تجهیزات دیگر که درگیر با آب یا فاضلاب هستند و عملیات تصفیه را انجام میدهند نیاز به نگهداری و سرویس منظم دارند. این کار باعث میشود طول عمر تجهیزات بالا رفته و همواره کیفیت کار آنها در بهترین حالت ممکن باشد. بنابراین لازم است نکاتی را شرکت سازنده به شما اعلام میکند رعایت نمایید.
در ادامه برخی از اقدامات لازم برای نگهداری از دستگاه صافی شنی صرف نظر از نوع و ابعاد و کاربرد آن بیان میکنیم.
- انجام عمل بکواش به صورت مستمر و منظم براساس زمانبندی ارائه شده از سوی سازنده
- برنامه ریزی در انجام فرآیند همگن سازی سیلیس
- فست راین کردن
- ایجاد محیط فیزیکی مناسب برای نصب محل نصب نباید خیس و مرطوب باشد.
- ایجاد دمای محیطی مناسب که کمتر از ۵ درجه و بیشتر از ۶۵ درجه سانتی گراد نباشد.
- وارد کردن ضربه و یا ایجاد خط و خش عمیق در سطح بدنه فیلتر باعث پوسیدگی آن می.شود. بنابراین فیلتر شنی باید در مکانی دور از عبور و مرور افراد نصب شود.
- در انتخاب پمپ قبل از فیلتر از شرکت سازنده مشاوره بگیرید تا از نظر فشار و شدت جریان مناسب باشد.
- در هنگام تعویض لاین پمپ قبل از صافی شنی را خاموش کنید.
- هنگامی که پمپ قبل از فیلتر را روشن می کنید شیر هوای نصب شده در بالا را باز کنید.
- فشار ورودی به صافی شنی نباید بیشتر ۵ الی ۷ بار باشد.
- استفاده از فشار شکن در ورودی فیلتر در مواقعی که آب ورودی فشار زیادی دارد مورد نیاز خواهد بود.
- اگر قرار است مدت زیادی از فیلترشنی استفاده نشود بهتر است آب داخل آن تخلیه شود.
- از سالم بودن شیرهای دستگاه اطمینان حاصل کرده و آنها را به صورت مستمر چک کنید.
- به هیچ عنوان نباید از مواد شوینده اسیدی در شستشوی صافی شنی استفاده کرد.
- فیلتر شنی نباید در مقابل نور مستیم آفتاب قرار بگیرد.
- بعد از نصب سیستم و پر شدن مخزن آن را جابجا نکنید. این موضوع باعث به هم خوردن ترکیبات داخل مخزن و عدم کارکرد مناسب فیلتر خواهد شد.
فیلتر کربنی
جهت حذف مواد آلی در آب و یا پساب تصفیه شده روشهای شیمیایی و فیزیکی مختلفی وجود دارد که هر کدام از آنها مزایا و معایب خاص خود را دارند که با توجه به نیاز سیستم انتخاب میگردند. یکی از این روشها استفاده از بسترهای کربن فعال و استفاده از آن در فیلتر کربنی تصفیه آب می باشد. از آنجایی که تمامی مواد آلی در آب یا پساب تصفیه شده دارای ساختار کربنی هستند کربن فعال بر اساس اصول شیمیایی بهترین ماده جاذب برای این قبیل مواد است.
فیلترهای کربنی تصفیه آب معمولاً به صورت پیش تصفیه در سیستم های تصفیه آب خانگی و صنعتی استفاده میشوند این فیلترها میتوانند به بهبود کیفیت آب و افزایش طول عمر سایر فیلترهای سیستم تصفیه آب کمک کنند.
فیلتر کرین تصفیه آب یک روش پرکاربرد برای حذف ناخالصی ها و آلاینده ها از آب است. کربن فعال شکلی از کربن است که با اکسیژن تصفیه شده است تا میلیونها منفذ ریز بین اتم های کربن باز شود. این کار یک سطح بسیار بزرگ برای کربن ایجاد میکند تا ناخالصی هایی مانند کلر، رسوبات، ترکیبات آلی قرار و سایر آلاینده ها را جذب کند.
فیلتر کربنی تصفیه آب یک نوع فیلتر است که از کربن فعال برای حذف آلاینده های مختلف از آب استفاده میکند. کربن فعال یک ماده متخلخل است که دارای سطح تماس بسیار بالایی است. این ویژگی باعث میشود که کربن فعال بتواند به راحتی مواد الى محلول، کلر، طعم و بو را از آب جذب کند.
فیلترهای آب کربن فعال در از بین بردن طیف گسترده ای از آلاینده ها از جمله مواردی که میتوانند بر طعم، بو و ظاهر آب تأثیر بگذارند، مؤثر هستند.
برای استفاده از فیلتر کربن اکتیو، آب از محیط فیلتر عبور میکند، جایی که ذرات کربن ناخالصی ها را جذب می کنند، با گذشت زمان، کربن از ناخالصی ها اشباع میشود و برای حفظ اثربخشی خود نیاز به جایگزینی دارد.
فیلترهای کربن فعال در اشکال مختلفی از جمله فیلترهای کربن فعال دانه ای (GAC) و فیلترهای کربن بلوک وجود دارند. فیلترهای کربن بلوک با فشرده سازی ذرات کربن فعال در یک بلوک جامد ساخته میشوند که امکان فیلتراسیون کارآمدتر در فضای کوچکتر را فراهم می کند.
کاربردهای فیلتر کربنی تصفیه آب•
حذف کلر از آب: کلر یک ماده شیمیایی است که برای ضد عفونی آب استفاده میشود. با این حال کلر میتواند باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع در آب شود. فیلترهای کربنی تصفیه آب میتوانند کلر را از آب حذف کنند و طعم و بوی آن را بهبود بخشند.
• حذف مواد آلی محلول از آب: مواد آلی محلول میتوانند باعث ایجاد طعم و بوی نامطبوع در آب شوند. فیلترهای کربنی تصفیه آب میتوانند مواد آلی محلول را از آب حذف کنند و طعم و بوی آن را بهبود بخشند.
• حذف طعم و بوی نامطبوع از آب: فیلترهای کربنی تصفیه آب میتوانند طعم و بوی نامطبوع ناشی از عوامل مختلف مانند کلر مواد آلی محلول و فلزات سنگین را از آب حذف کنند. .
• حذف فلزات سنگین از آب: فلزات سنگین میتوانند برای سلامت انسان مصر باشند. فیلترهای کربنی تصفیه آب میتوانند برخی از فلزات سنگین مانند جیوه، سرب و آرسنیک را از آب حذف کنند.
نحوه تصفیه آب توسط فیلتر کربن فعال
فیلترهای کربن تصفیه آب از کربن فعال برای حذف آلاینده ها و ناخالصی ها از آب استفاده میکنند. کربن فعال نوعی کربن است که با فرآیندی به نام فعال سازی منافذ ریز و متخلخل زیادی در آن ایجاد شده است. این منافذ سطح جذب بسیار زیادی را فراهم میکنند که به کربن فعال اجازه میدهد تا آلاینده ها را از طریق دو مکانیزم جذب کند:
جذب سطحی: در این مکانیزم آلاینده ها به سطح کربن فعال میچسبند. این فرآیند به دلیل نیروهای بین مولکولی بین آلاینده ها و سطح کربن فعال اتفاق می افتد.
فیلتراسیون: منافذ ریز کربن فعال ذرات معلق و آلاینده های بزرگتر را به دام می اندازند و از عبور آنها از فیلتر جلوگیری میکنند.
مزایای فیلتر کربن فعال
استفاده از فیلتر تصفیه آب با کربن فعال مزایای متعددی دارد. از جمله:
بهبود طعم و بو: فیلترهای کربن فعال می توانند کلر و سایر مواد شیمیایی را که می توانند بر طعم و بوی آب تأثیر بگذارند حذف کنند و نوشیدن آن را دلپذیرتر کنند.
کاهش آلاینده ها: فیلترهای کربنی میتوانند طیف وسیعی از آلاینده ها مانند رسوبات ترکیبات آلی فرار (VOCS) آفت کشها و سایر ناخالصی هایی را که ممکن است در آب وجود داشته باشند، حذف کنند.
مقرون به صرفه: فیلتر کربن اکتیو نسبتاً ارزان است و به راحتی میتوان آنها را در انواع مختلف سیستم های تصفیه آب نصب کرد.
نگهداری آسان: این فیلترها نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری دارند. معمولاً فقط نیاز به تعویض دوره ای برای اطمینان از کارایی مداوم دارند.
سازگار با محیط زیست: این فیلترها نسبت به سایر انواع سیستم های تصفیه آب گزینه سازگارتری با محیط زیست هستند زیرا از مواد شیمیایی استفاده نمی کنند و زباله تولید نمی کنند.
همه کاره: فیلترهای کربن فعال را می توان در کاربردهای مختلفی از جمله تصفیه آب خانگی و صنعتی، آکواریوم و … استفاده کرد.
فرآیند فیلتر کربن فعال ، آلاینده ها را با استفاده از فرآیند جذب ، از آب خارج می کند. این یک عمل نسبتاً کم هزینه است که در از بین بردن آلاینده های ناخواسته از پسماند بسیار مؤثر است.

اجزای تشکیل دهنده فیلتر کربن تصفیه آب
به طور کلی قطعات یک سیستم تصفیه آب با کربن فعال به طراحی و کاربرد خاص سیستم بستگی دارد. با این حال اینها برخی از اجرای مشترکی هستند که سیستم را تشکیل میدهند. بخش های اصلی یک سیستم تصفیه آب با کربن فعال معمولاً عبارتند:
محفظه فیلتر: این ظرفی است که محیط فیلتر کربن اکتیو را در خود جای میدهد. بسته به کاربرد میتوان آن را از مواد مختلفی مانند پلاستیک فولاد ضد زنگ و یا مواد دیگر ساخت.
کربن فعال: این ماده ای است که ناخالصی ها را از آب جذب میکند و از بین می برد. کربن فعال معمولاً به صورت دانه ای با بلوکی است و در داخل محفظه فیلتر قرار می گیرد.
شیرهای ورودی و خروجی: دریچه هایی هستند که به آب اجازه ورود و خروج از محفظه فیلتر را میدهند. این شیرها بسته به طراحی سیستم تصفیه آب می توانند دستی با اتوماتیک باشند.
گیج فشار: دستگاهی است که فشار داخل محفظه فیلتر را اندازه گیری میکند. این میتواند به شما کمک کند زمانی که فیلتر نیاز به تعویض دارد بتوانید فشار را کنترل کنید.
دریچه شستشوی معکوس: در برخی از سیستم ها از شیر شستشوی معکوس برای تمیز کردن محیط فیلتر کربنی با معکوس کردن جریان آب از فیلتر استفاده میشود. این کار به حذف هرگونه زباله انباشته شده و افزایش طول عمر فیلتر کمک می کند.
شیر تخلیه: این دریچه ای است که به شما امکان میدهد در صورت نیاز به تعمیر و نگهداری با تعویض آب را از محفظه فیلتر خارج کنید.

فیلتر کربن اکتیو تصفیه آب چگونه کار میکند؟
مواد آلی غالبا دارای دانسیته کمتری از آب هستند. در طی این فرآیند سیال از بالای مخزن وارد می شود. فیلترهای تصفیه آب کربن فعال از طریق فرآیندی به نام جذب عمل می کنند. جذب فرآیندی است که طی آن ناخالصی های موجود در آب به سطح محیط فیلتر کربن فعال می چسبند.
کربن فعال یک ماده بسیار متخلخل است که سطح تماس بالایی دارد که سطح ایدهآلی برای چسبیدن ناخالصی ها فراهم می کند. هنگامی که آب از فیلتر کربن فعال عبور می کند. ناخالصی ها روی سطح کربن جذب میشوند و باعث می شوند. آب تمیز از آن عبور کند.
فیلتر کربنی با استفاده از فرآیندهای جذب شیمیایی و فیزیکی کار میکند. در جذب شیمیایی ناخالصی ها به دلیل نیروهای پیوند شیمیایی به سطح کربن جذب می شوند. در جذب فیزیکی ناخالصی ها در منافذ کربن به دلیل نیروهای فیزیکی مانند نیروهای واندروالس به دام می افتند.
کارایی فیلتر کربن فعال به عوامل مختلفی از جمله کیفیت کربن میزان کربن مصرفی در فیلتر و میزان جریان آب از فیلتر بستگی دارد با گذشت زمان فیلتر کربتی از ناخالصی ها اشباع میشود و کارایی خود را از دست می دهد. در این هنگام نیاز است مخزن شستشوی معکوس (Back wash) شود.
در این مرحله آب با سرعت زیاد از پایین مخزن وارد میشود و با ایجاد انبساط حجمی گرانولها را از یکدیگر جدا میکند. در نتیجه لایه های اشباع شده را به همراه خود از درون فیلتر خارج می نماید گرانولهای کربن فعال پس از مدنی استفاده و بسته به میزان استفاده و بار آلی ورودی اشباع شده و نیاز به تعویض دارند.
به عنوان یکی دیگر از محصولات پرکاربرد دیگر در زمینه تصفیه آب با کارکردی مشابه میتوان به سختی گیر آب و فیلتر شنی تصفیه آب اشاره کرد.
نکاتی درباره کارکرد فیلتر کربنی
نکته قابل ذکر این است که فیلتر کربنی برای از بین بردن طعم بو رنگ BOD COD مواد آلی و کلر آزاد استفاده میگردد. همچنین مواد آلی که در آب وجود دارد ابتدا توسط کربن فعال جذب شده و سپس جداسازی میشود. پدیده جذب در سطوح داخلی سوراخ های کربن فعال به دلیل حضور انرژی موازنه نشده ای است که در بین اتمهای سطحی و اتمهای درونی سطوح سوراخها وجود دارد. این انرژی با کمک جاذبه مولکولی واندروالس به دلیل شکسته شدن پیوند CـC به وجود می آید. سطوح درونی سوراخ ها برای موازنه انرژی ، مولکولهای ناخالصی را به سوی خود می کشند.
با استفاده از فیلتر کردن، آب از بستر ذغال کربن اکتیو گرانولی عبور کرده و رنگ و بوی آن به وسیله فعال کردن جذب میشود. در نتیجه آب حاصله هیچ گونه طعم بو و رنگی نخواهد داشت. از آنجایی که با استفاده از این فیلترها آب ورودی باید به صورت کامل شفاف سازی شود مکان قرار گیری آنها مهم است. یعنی در پروسه تصفیه آب اغلب آنها را بعد از فیلتر شنی قرار میدهند. باید در نظر داشت که PH آب مورد استفاده در صافی کربنی نباید اسیدی با قلیایی باشد و باید خنثی شده باشد.
جنس ساخت بدنه فیلترهای کربنی باید از استیل FRP و یا کربن استیل با پوشش رنگ اپوکسی باشد. این فیلترها در بازه های زمانی مشخص نیاز به شستشوی معکوس دارند. پروسه شست و شوی معکوس ( Back Wash) میتواند به صورت دستی . نیمه اتوماتیک و یا اتوماتیک انجام شود.
استفاده از کربن فعال در تصفیه آب
کربن فعال گرانول (GAC) معمولا برای از بین بردن مواد تشکیل دهنده آلی و باقی مانده مواد ضد عفونی کننده در منابع آب استفاده می شود. این امر در عین اینکه طعم را بهبود می بخشد و خطرات سلامتی را به حداقل می رساند بلکه از آسیب رسیدن احتمالی به دیگر واحدهای تصفیه آب مانند غشاهای اسمز معکوس و رزینهای مبادله یونی که ناشی از اکسیداسیون با آلودگی مواد آلی میباشد، محافظت می کند.
کربن فعال به دلیل ماهیت چند منظوره و این واقعیت که هیچ چیز مضری برای آب تصفیه شده ندارد بسیار محبوب است. به همین دلیل استفاده از فیلتر کربن فعال در صنعت تصفیه آب بسیار رایج است. اغلب کربن فعال شده از مواد خام مانند چوب، ذغال سنگ و نفت خام ساخته شده است. به طور معمول اندازه سطح بیرونی کربن فعال تقریبا ۱۰۰۰ متر مربع بر گرم است.
با این حال با توجه به مواد خام متفاوت انواع مختلفی از کربن فعال با توجه به سختی تراکم اندازه ذرات و منافذ سطح بیرونی قابلیت استخراج و pH تولید می شود. این تفاوت ها در خواص برخی از کربن ها را نسبت به بقیه در کاربردهای مختلف ارجح تر میکند.
دو مکانیسم اصلی که از طریق آن کربن فعال حذف آلودگی از آب را انجام میدهد جذب و کاهش کاتالیزوری است. مواد آلی توسط جذب حذف می شوند و ضد عفونی کننده های باقی مانده با کاهش کاتالیزوری حذف می شوند.
طراحی دستگاه فیلتر کربن تصفیه آب
در فرآیند طراحی فیلترهای کربنی دو مساله مهم وجود دارد که باید به صورت توامان مد نظر قرار بگیرد. نخست سرعت جذب سطحی ذرات به فیلتر و دیگری سرعت لازم به منظور شستشوی معکوس.
در فرآیند طراحی با انتخاب قطر مخزن و با توجه به دبی سیال ورودی سرعت جذب سطحی باید در بهترین حالت انتخاب شود. انتخاب بهترین سرعت و ارتفاع مخازن میسر نمی باشد. مگر با مدل سازی آزمایشگاهی بستر ساخته شده و به دست آوردن ایزوترم جذب سطحی مواد جاذب.
با کمک این ایزوترم می توان تخمین زد که در صورت انتخاب سرعت جذب سطحی چه طولی از بستر شنی با کربنی مورد نیاز می باشد. در مورد انتخاب سرعت شستشوی معکوس نیز پارامترهای متعددی نقش دارند. دمای سیال ويسكوزيته، ضریب تخلخل ذرات و سایر اطلاعات در مجموع می توانند سرعت شستشوی معکوس مناسب یک بستر را معین نمایند. باید توجه نمود در صورت عدم طراحی مناسب شستشوی معکوس عملاً کربنی کارایی خود را از دست خواهد داد.
