فیلترشنی
متداول ترین روش فیزیکی جهت حذف مواد کلوئیدی فیلتراسیون است .
صاف سازی یا فیلتراسیون عبارتست از عبور آب از میان یک ستون محتوی بستر دانه ای ( شن، آنتراسیت، گارنت ) که اصطلاحا فیلتر شنی نام دارد . در فیلترهای شنی ذرات معلق در فضاهای بین بستر به دام افتاده و حذف می شوند.
راندمان فیلتر شنی وابسته به اندازه دانه های بستر و سرعت عبور آب است. جایگاه فیلتر شنی بعد از واحد انعقاد و لخته سازی است.فیلتر های شنی بر اساس میزان فیلتراسیون به دو دسته فیلتر شنی کند و فیلتر شنی تند تقسیم می شوند:
فیلتر شنی کند
فیلتر های شنی کند ( Slow Sand Filter ) با نرخ فیلتراسیون پایین ، سیستم هایی با عملکرد ساده هستند. سرعت فیلتراسیون در فیلتر های شنی کند معمولا ۵۰ تا ۱۰۰ برابر کند تر از فیلتر های شنی تند است.
بنابراین به سطح بزرگتری نیاز دارند تا بستر فیلتر بتواند مقدار معادل آب تولید کند .فیلتر های شنی کند از قدیمی ترین روشهای تصفیه آبهای سطحی هستند و اولین بار در اوایل قرن نوزدهم در انگلستان ساخته شدند.
فیلتر های شنی آهسته یا کند می توانند بار شوک های هیدرولیکی و جامدات معلق را تحمل کنند و نیازی به اپراتور آموزش دیده جهت بهره برداری ندارند.هم چنین در این فیلتر ها به حداقل انرژی نیاز است. فیلتر های شنی علیرغم مزایایی که به آن اشاره شد دارای معایبی نیز هستند که عبارتند از:
- به مساحت بیشتری از بستر نیاز دارند.
- در از بین بردن رنگ موثر نیستند.
- عملکرد متناوب فیلتر ها ممکن است با ایجاد شرایط بی هوازی در بستر فیلتر ، کیفیت پساب فیلتر را کاهش دهد.
- فیلتر ها باید بصورت دوره ای با خراش دادن یک لایه نازک سیلیس از سطح بستر فیلتر تمیز شوند.
عملکرد فیلتر شنی کند
در این فیلتر ها مدیای فیلتر درون یک مخزن قرار می گیرد بطوریکه سیلیس با دانه های ریز بالاتر از سیلیس های دانه درشت قرار می گیرند .فیلتر شنی آهسته یک بستر کم عمق از ذرات شن است و همانطور که از نام این فیلتر ها پیداست سرعت جریان آب در این فیلتر ها بسیار کند است.
سرعت پایین جریان آب این امکان را فراهم می سازد تا لایه ضخیم تری از ذرات جذب شده ایجاد شود و توانایی فیلتر در جذب ذرات معلق افزایش یابد. پس از گذشت چند هفته یک لایه ژلاتینی حاوی باکتری ها، جلبک ها، قارچ ها و میکروارگانیسم هایی که از آنها تغذیه می کنند بر روی سطح بستر رشد می کنند که( Schmutzdecke در زبان آلمانی به معنای پوست کثیف است) نامیده می شود.
زمانی که نرخ تصفیه آب غیر قابل قبول باشد این لایه نازک از قسمت بالای بستر شنی برداشته می شود و سپس یک چرخه جدید شروع می شود . کارایی و عملکرد فیلتر های شنی آهسته به عمق بس تر ، اندازه ماسه ، دما و سختی آب بستگی دارد.
فیلتر شنی تند
فیلترهای شنی تند ( Rapid Sand Filter) شدت جریان حجمی بیشتری نسبت به فیلتر شنی کند دارند و در حذف ذرات معلق بسیار موثر بوده و بر خلاف فیلتر شنی کند مساحت کمتری را اشغال می کنند .این فیلتر ها مدت زمان کمتری برای شستشوی معکوس نیاز دارند .از معایب فیلتر های شنی تند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه تعمیرات و نگهداری آنها بالاست .
- پساب تولیدی بالایی دارند .
- کیفیت آب تولیدی پایین است.
- در از بین بردن ویروس ها ، باکتری ها ، فلوراید ، آرسنیک ، بو و مواد آلی موثر نیست و نیاز به پیش تصفیه کامل دارد.
- شستشوی معکوس مکرر ( هر ۲۴ یا ۷۲ ساعت) مورد نیاز است .
نمونه ای از طراحی اولیه فیلتر شنی تند :
مثال : شهرداری مایل به نصب فیلترهای شنی تند با نرخ فیلتراسیون ۵ متر بر ساعت است و سرعت جریان طراحی فیلتر ۱۲۶۰متر مکعب در ساعت است .حداکثر مساحت مورد نیاز برای هر فیلتر ۵۰ متر مربع می باشد تعداد فیلتر های شنی مورد نیاز را محاسبه کنید؟