فیلتر شنی

 فیلتر شنی یکی از ساده ترین و در عین حال کارآمدترین تجهیزات تصفیه آب محسوب می شود که بر پایه اصل فیلتراسیون فیزیکی کار می کند. اساس عملکرد این دستگاه، عبور دادن آب از میان بستری از دانه های سیلیس یا شن با اندازه های مختلف است تا ذرات معلق، کدورت و مواد جامد نامحلول در آب به دام بیفتند. نتیجه این فرآیند، شفاف تر شدن آب و بهبود کیفیت آن برای استفاده در مصارف مختلف است.

فیلتر شنی چیست؟

فیلتر شنی یکی از متداول ترین و قدیمی ترین روش های تصفیه آب و پساب است که با استفاده از بستر دانه های سیلیس یا شن در اندازه های مختلف، ذرات معلق، گل ولای، کدورت و ناخالصی های فیزیکی آب را حذف می کند. اساس کار این دستگاه بر پایه ی فیلتراسیون عمقی است؛ یعنی آب با عبور از بستر متخلخل شن و ماسه، بخش زیادی از مواد معلق خود را از دست می دهد.

در نگاه ساده، فیلتر شنی درست مانند یک صافی طبیعی عمل می کند که طبیعت هم در بستر رودخانه ها و آبخوان ها از آن استفاده کرده است. در واقع این دستگاه نسخه ی مهندسی شده ی همان فرایند طبیعی است.

انواع فیلتر شنی

فیلترهای شنی در شکل ها و متریال های گوناگونی تولید می شوند و انتخاب نوع مناسب، به عوامل متعددی مثل حجم آب، کیفیت مورد انتظار، شرایط نصب و بودجه بستگی دارد. در ادامه مهم ترین انواع فیلتر شنی را بررسی می کنیم:

فیلتر شنی عمودی

این نوع پرکاربردترین مدل در ایران است. طراحی استوانه ای عمودی دارد و به دلیل اشغال فضای کمتر، برای موتورخانه های استخر، صنایع کوچک و پروژه های مسکونی گزینه ای ایده آل محسوب می شود. نگهداری و شست وشوی این مدل ساده تر است و معمولاً در ظرفیت های کمتر از 50 مترمکعب در ساعت انتخاب می شود.

فیلتر شنی افقی

در پروژه های بزرگ مقیاس مثل تصفیه خانه های آب شهری، صنایع پتروشیمی و کارخانه های فولاد، از فیلترهای شنی افقی استفاده می شود. چون سطح مقطع آن ها بسیار بزرگ تر از مدل های عمودی است، قادرند حجم زیادی از آب را همزمان تصفیه کنند. این مدل ها نیاز به فضای بیشتری دارند اما در راندمان و سرعت فیلتراسیون بسیار قدرتمند عمل می کنند.

فیلتر شنی فایبرگلاس

این نوع از کامپوزیت تقویت شده با الیاف شیشه ساخته می شود و ویژگی های مهمی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، سبکی وزن و زیبایی ظاهری دارد. بیشتر در استخرهای خانگی، ویلاها و مکان هایی که ظاهر دستگاه نیز اهمیت دارد مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین به دلیل وزن کم، نصب و جابجایی آن آسان است. تنها محدودیت این مدل، عدم تحمل فشارهای خیلی بالا در مقایسه با مدل فلزی است.

فیلتر شنی فلزی

بدنه این مدل از فولاد کربنی با پوشش ضدخوردگی یا استیل ضدزنگ ساخته می شود. فیلترهای شنی فلزی برای محیط های صنعتی سنگین که فشار و دبی بالا دارند بسیار مناسب اند. استحکام و دوام این مدل بالاتر از فایبرگلاس است، اما وزن بیشتر و نیاز به ضدزنگ یا اپوکسی داخلی از معایب آن به شمار می رود. در صورت استفاده از استیل 304 یا 316، مقاومت شیمیایی و طول عمر دستگاه به شکل محسوسی افزایش می یابد.

فیلتر شنی تحت فشار

این مدل متداول ترین انتخاب برای سیستم های تصفیه مدرن است. در آن با استفاده از پمپ، آب با فشار مشخصی از بستر سیلیس عبور داده می شود و ذرات معلق به دام می افتند. راندمان این مدل بسیار بالاست و در استخرها، صنایع غذایی، کشاورزی و برج های خنک کننده کاربرد گسترده دارد.

فیلتر شنی ثقلی

این مدل بیشتر در تصفیه خانه های شهری یا نیمه صنعتی دیده می شود. در آن نیازی به پمپ نیست و آب تنها با نیروی جاذبه زمین از بستر سیلیس عبور می کند. اگرچه طراحی ساده و هزینه نگهداری کمی دارد، اما حجم و ابعاد بزرگ تر و سرعت پایین تر نسبت به فیلترهای تحت فشار از محدودیت های آن است.

اجزای فیلتر شنی

هر فیلتر شنی از چند بخش کلیدی تشکیل شده است که هماهنگی میان آن ها موجب عملکرد صحیح دستگاه می شود. شناخت این اجزا به ما کمک می کند در زمان خرید، نصب یا نگهداری دستگاه، تصمیم های بهتری بگیریم.

۱. مخزن: مخزن در واقع پوسته اصلی فیلتر است که بستر سیلیس در آن قرار می گیرد. این مخزن می تواند از جنس فولاد کربنی با پوشش اپوکسی، استیل ضدزنگ یا فایبرگلاس تقویت شده (FRP) ساخته شود. ضخامت و جنس بدنه باید متناسب با فشار کاری سیستم انتخاب شود. در فیلترهای فلزی معمولاً فشار کاری تا 10 بار طراحی می شود، در حالی که مدل های فایبرگلاس بیشتر برای فشارهای 4 تا 6 بار مناسب هستند. علاوه بر جنس، شکل مخزن (عمودی یا افقی) نیز در ظرفیت و محل نصب اهمیت دارد.

۲. بستر سیلیس: قلب فیلتر شنی، بستر چندلایه ای از دانه های سیلیس است. سیلیس باید سختی بالا، درصد خلوص مناسب و دانه بندی یکنواخت داشته باشد تا بتواند ذرات معلق آب را به طور مؤثر حذف کند. معمولاً این بستر به سه لایه تقسیم می شود:

• لایه زیرین با دانه های درشت (20–30 میلی متر) که نقش نگهدارنده دارد.
• لایه میانی با دانه های متوسط (1–5 میلی متر) برای حذف ذرات متوسط.
• لایه سطحی با دانه های ریز (0.5–1 میلی متر) که کدورت و ذرات معلق ریزتر را می گیرد.

ضخامت کل بستر بسته به قطر فیلتر می تواند بین 60 تا 120 سانتی متر متغیر باشد.

۳. نازل ها: در کف فیلتر شنی مجموعه ای از نازل ها تعبیه شده اند. این قطعات از جنس پلاستیک مهندسی (PP یا ABS) یا برنج ساخته می شوند و دو وظیفه اساسی دارند:

• جمع آوری آب تصفیه شده و هدایت آن به لوله خروجی.
• جلوگیری از خروج ذرات سیلیس در هنگام بهره برداری یا شست وشوی معکوس.

نازل ها به صورت یکنواخت در کف مخزن نصب می شوند تا توزیع جریان آب کاملاً متوازن باشد. در غیر این صورت بخشی از بستر بلااستفاده مانده یا فشار اضافی به نقاطی خاص وارد می شود.

۴. شیرها و اتصالات: برای کنترل ورودی، خروجی و عملیات بک واش، چند شیر روی فیلتر نصب می شود. در مدل های کوچک و نیمه صنعتی معمولاً از شیر چندراهه (Multiport Valve) استفاده می شود که با یک دسته می توان بین حالت فیلتراسیون، شست وشوی معکوس، تخلیه یا بای پس جابه جا شد. در فیلترهای صنعتی بزرگ، از شیرهای پروانه ای یا گیت والو همراه با اتصالات فلنجی استفاده می شود که به وسیله عملگر دستی یا پنوماتیک کنترل می گردند. انتخاب درست نوع و کیفیت شیرها بسیار مهم است زیرا در طول عمر دستگاه بارها و بارها مورد استفاده قرار می گیرند.

مکانیزم عملکرد فیلتر شنی

فیلتر شنی با ترکیبی از فرآیندهای فیزیکی و تا حدی شیمیایی، ذرات معلق و کدورت آب را به‌طور مؤثر حذف می‌کند. در مرحله نخست، ذرات درشت مانند گل‌ولای و شن‌ریزه‌ها هنگام عبور از لایه‌های سیلیس به‌صورت مکانیکی متوقف می‌شوند. ذرات ریزتر نیز با پدیده جذب سطحی به دانه‌های شن می‌چسبند و از جریان آب جدا می‌گردند.

در برخی سیستم‌ها، لایه‌ای بیولوژیکی روی سیلیس تشکیل می‌شود که بخشی از مواد آلی و ذرات ریز را تجزیه کرده و کیفیت آب را بیشتر ارتقا می‌دهد. حاصل این فرآیندها تولید آبی زلال، شفاف و عاری از کدورت است که برای استفاده در استخرها، صنایع و سیستم‌های تصفیه آب بهترین شرایط را فراهم می‌سازد.

کاربردهای فیلتر شنی

فیلتر شنی یکی از اصلی‌ترین تجهیزات تصفیه آب است که در طیف وسیعی از صنایع و مصارف مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین کاربرد آن در استخرهای شنا است؛ جایی که شفافیت و بهداشت آب اهمیت زیادی دارد. با عبور آب از بستر سیلیس، ذرات معلق و کدورت حذف شده و در کنار سیستم‌های ضدعفونی، آب استخر همواره زلال باقی می‌ماند.

در صنایع غذایی و نوشیدنی، فیلتر شنی کیفیت آب ورودی را تضمین کرده و مانع آسیب به تجهیزات حساسی مانند ممبران اسمز معکوس می‌شود. همچنین در آب‌شیرین‌کن‌های صنعتی و تصفیه‌خانه‌های شهری و روستایی، این دستگاه به‌عنوان مرحله پیش‌تصفیه ضروری است تا آب خام را برای مراحل بعدی آماده کند.

در کشاورزی و آبیاری قطره‌ای، فیلتر شنی با حذف رسوبات از گرفتگی نازل‌ها جلوگیری کرده و راندمان آبیاری را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، در برج‌های خنک‌کننده و صنایع بزرگ، نقش مؤثری در کاهش کدورت آب و حفظ راندمان تبادل حرارت ایفا می‌کند. حتی در صنایع دارویی و پتروشیمی نیز به‌عنوان یک مرحله ابتدایی حیاتی، تضمین‌کننده ورود آب شفاف و عاری از ذرات به تجهیزات حساس است.

انتخاب ظرفیت و سایز فیلتر شنی

ظرفیت فیلتر شنی بر اساس دبی آب (Q)، سطح مقطع فیلتر (A) و زمان تماس یا سرعت فیلتراسیون (v) محاسبه می شود:

v × A = Q

به عنوان مثال، اگر دبی  m³/h 50 و سرعت فیلتراسیون m/h   10 باشد، سطح مقطع فیلتر باید m² 5 باشد. این مقدار به قطر مخزن تبدیل شده و ابعاد کلی تعیین می شود. در انتخاب ظرفیت باید زمان تماس، افت فشار مجاز و کیفیت سیلیس نیز مدنظر قرار گیرد.

سیلیس مورد استفاده در فیلتر شنی

سیلیس قلب فیلتر شنی است. این ماده معدنی در اندازه های مختلف دانه بندی می شود:

• لایه درشت (20 تا 30 میلیمتر) در پایین برای نگهداری بستر
• لایه متوسط (1 تا 5 میلیمتر) برای حذف ذرات متوسط
• لایه ریز (0.5 تا 1 میلیمتر) در بالا برای حذف کدورت ریزتر

سیلیس باید مطابق با استانداردهایی مانند 100 AWWA B و 12904 DIN EN باشد تا از نظر خلوص و سختی، عملکرد بهینه داشته باشد.

مزایای فیلتر شنی

• هزینه اولیه پایین و صرفه جویی در سرمایه گذاری نسبت به سیستم های پیشرفته تر.
• سادگی در نگهداری و تعمیرات؛ سرویس و راه اندازی آسان و کم هزینه.
• راندمان مناسب در حذف ذرات معلق و کاهش کدورت آب و رساندن کیفیت آب به سطح مطلوب.
• انعطاف پذیری بالا در کار در شرایط مختلف فشار و دبی.
• کاربرد وسیع؛ از مصارف خانگی و استخرها تا صنایع بزرگ و تصفیه خانه ها.
• طول عمر بالا در صورت انجام سرویس های دوره ای و تعویض به موقع سیلیس.

معایب فیلتر شنی

• عدم توانایی در حذف کامل میکروارگانیسم ها و عوامل بیماری زا.
• نیاز به شست وشوی معکوس منظم برای حفظ راندمان.
• اشغال فضای نسبتاً زیاد در ظرفیت های بالا.
• برای ضدعفونی و گندزدایی کافی نیست و باید همراه با سیستم های مکمل مثل کلرزن یا ازن ژنراتور استفاده شود.
• در صورت عدم سرویس به موقع، بستر سیلیس اشباع شده و افت فشار زیادی در سیستم ایجاد می کند.
• در پروژه هایی که محدودیت فضا وجود دارد، ابعاد بزرگ فیلتر می تواند مشکل ساز شود.

نحوه شست وشوی معکوس بکواش فیلتر شنی

با گذشت زمان، لایه‌های سیلیس فیلتر شنی از ذرات معلق و کدورت اشباع می‌شوند و همین امر باعث افت کیفیت آب و افزایش فشار بر پمپ می‌گردد. برای رفع این مشکل، عملیات بک واش انجام می‌شود. در این فرآیند مسیر جریان آب برعکس شده و آب (یا ترکیب آب و هوا) از پایین به بالا حرکت می‌کند. این جریان، بستر سیلیس را معلق کرده و ذرات گیر افتاده را آزاد و از فیلتر خارج می‌کند.

عملیات بک واش چند دقیقه ادامه می‌یابد تا خروجی شفاف شود و سپس فیلتر به حالت عادی بازمی‌گردد. شست‌وشوی منظم بک واش راندمان فیلتر شنی را حفظ کرده، عمر سیلیس را افزایش می‌دهد و معمولاً هر 1 تا 2 هفته یک بار انجام می‌شود؛ هرچند در آب‌های پرکدورت دفعات آن بیشتر خواهد بود.

نصب و راه اندازی فیلتر شنی

برای نصب فیلتر شنی لازم است محلی انتخاب شود که فضای کافی برای دسترسی و انجام سرویس های دوره ای وجود داشته باشد، چون در زمان شست وشوی معکوس یا تعویض سیلیس نیاز به فضای باز اطراف دستگاه احساس می شود. فاصله از دیوار و تجهیزات دیگر باید به اندازه ای باشد که اپراتور بتواند به راحتی به شیرها و اتصالات دسترسی داشته باشد.

لوله کشی ورودی و خروجی نیز باید به درستی طراحی شود؛ قطر لوله ها متناسب با دبی سیستم انتخاب گردد و مسیر آن ها تا جای ممکن مستقیم باشد تا از افت فشار جلوگیری شود. نصب فشارسنج روی ورودی و خروجی اهمیت زیادی دارد، زیرا اختلاف فشار نشان دهنده زمان مناسب برای بک واش است.

در هنگام جابجایی مخزن، چه فلزی و چه فایبرگلاس، باید دقت کرد تا هیچ ضربه یا خراشی به بدنه وارد نشود، چون این موضوع می تواند روی مقاومت و عمر آن اثر بگذارد. همچنین پس از نصب باید از تراز بودن دستگاه اطمینان حاصل شود، زیرا نصب کج باعث توزیع نامتقارن جریان آب و در نتیجه کاهش راندمان فیلتراسیون خواهد شد.

نگهداری و افزایش عمر فیلتر شنی

نگهداری صحیح فیلتر شنی باعث می شود دستگاه سال ها بدون افت راندمان کار کند.

• مهم ترین اقدام، انجام منظم شست وشوی معکوس است که با آزاد کردن ذرات گیر افتاده در بستر، جریان آب را به حالت طبیعی برمی گرداند. اگر بک واش به موقع انجام نشود، فشار سیستم بالا می رود و کیفیت آب خروجی کاهش پیدا می کند.
• علاوه بر این، سیلیس داخل فیلتر هر سه تا پنج سال یک بار باید تعویض شود، زیرا دانه ها به مرور ساییده شده و کارایی خود را از دست می دهند.
• کنترل مرتب فشار ورودی و خروجی نیز اهمیت دارد، چون اختلاف فشار غیرعادی می تواند نشان دهنده گرفتگی یا نشتی باشد.
• همچنین بازبینی دوره ای بدنه و اتصالات مانع از بروز مشکلات جدی می شود.

رعایت این نکات ساده موجب افزایش عمر فیلتر شنی و کاهش هزینه های تعمیرات خواهد شد.

استانداردها و الزامات فنی فیلتر شنی

فیلتر شنی باید مطابق استانداردهای معتبر طراحی و ساخته شود:

• 100 AWWA B (استاندارد انجمن آب آمریکا برای بستر فیلتراسیون)
• 19605 DIN (استاندارد آلمان برای فیلترهای تحت فشار)
• -116713EN (استاندارد اروپا برای فیلترهای استخر)
• استاندارد ملی ایران ISIRI در حوزه تجهیزات تصفیه آب

راهنمای خرید فیلتر شنی

برای خرید فیلتر شنی لازم است چند نکته اساسی در نظر گرفته شود تا دستگاه انتخاب شده واقعاً متناسب با نیاز پروژه باشد.

• اولین عامل دبی و کیفیت آب ورودی است، چون حجم آب و میزان ذرات معلق موجود در آن تعیین می کند چه ظرفیتی از فیلتر و چه دانه بندی از سیلیس باید انتخاب شود.
• نکته مهم بعدی فضای در دسترس برای نصب است؛ گاهی پروژه ها محدودیت فضا دارند و انتخاب فیلتر افقی یا عمودی باید دقیقاً با شرایط محل هماهنگ باشد.
• فشار کاری سیستم هم اهمیت زیادی دارد، زیرا مخزن و اتصالات باید بتوانند فشار واقعی مدار را تحمل کنند و اگر این موضوع نادیده گرفته شود، احتمال آسیب جدی وجود دارد.
• علاوه بر این، باید به هزینه های نگهداری توجه کرد؛ فیلترهایی که قطعات استاندارد و سیلیس مرغوب دارند شاید در ابتدا کمی گران تر باشند اما در طول زمان به صرفه تر خواهند بود.
• در نهایت برند تولیدکننده و نوع گارانتی یا خدمات پس از فروش نقش تعیین کننده دارد، زیرا خرید از یک تولیدکننده معتبر خیال مصرف کننده را از بابت کیفیت ساخت و دسترسی به قطعات یدکی راحت می کند.

مقایسه فیلتر شنی با سایر فیلترها

• فیلتر دیسکی: برای آبیاری کشاورزی مناسب است اما ظرفیت کمتر از فیلتر شنی دارد.
• فیلتر کارتریجی: راندمان بالاتر در حذف ذرات ریز دارد ولی هزینه تعویض زیاد است.
• فیلتر ممبران (RO): توانایی حذف املاح محلول را دارد اما برای ذرات معلق نیاز به پیش فیلتراسیون شنی است.

قیمت فیلتر شنی

قیمت فیلتر شنی صنعتی در ایران از حدود 30 میلیون تومان تا بیش از 550 میلیون تومان گسترده است. در مدل‌هایی با ظرفیت بزرگ و قابلیت‌های بالا، معمولاً قیمت‌ها بین 50 تا 150 میلیون تومان قرار می‌گیرند. فیلتر شنی های کاربردی‌تر مثل استخر، با برندهایی مانند ایمکس، قیمتی در بازه‌ی 10 تا 40 میلیون تومان دارند و نمونه‌های استیل با کیفیت متوسط نیز از حدود 30 میلیون تومان عرضه می‌شوند. در بازار قطعات و پروژه‌های سطح بالا، انواع با تجهیزات کامل یا فشارقوی ممکن است قیمت‌هایی در محدوده 250 تا 700 میلیون تومان برای فیلتر شنی افقی نیز داشته باشند.

قیمت فیلتر شنی به عوامل مختلفی بستگی دارد و نمی توان برای همه مدل ها یک نرخ مشخص تعیین کرد. جنس بدنه یکی از مهم ترین فاکتورهاست؛ فیلترهای فایبرگلاس معمولاً ارزان تر و سبک تر هستند، در حالی که مدل های فلزی یا استیل به دلیل استحکام بالاتر و قابلیت کار در فشارهای زیاد، قیمت بیشتری دارند.

ظرفیت و دبی طراحی شده، قطر و ارتفاع مخزن و همچنین ضخامت ورق یا لایه FRP نیز بر هزینه نهایی اثر می گذارند. علاوه بر این، کیفیت سیلیس و نازل ها و همچنین برند شیرآلات و اتصالات مورد استفاده می تواند اختلاف قابل توجهی در قیمت ایجاد کند. در نتیجه هنگام مقایسه قیمت ها باید مشخصات فنی و کیفیت قطعات را در نظر گرفت، زیرا فیلتر ارزان ممکن است در آینده هزینه نگهداری و تعمیرات بیشتری به همراه داشته باشد.

نقش فیلتر شنی در تکمیل فرآیند تصفیه آب

فیلتر شنی یکی از پرکاربردترین تجهیزات تصفیه آب است که با عبور دادن جریان از میان لایه‌های مختلف سیلیس و گراول، ذرات معلق، گل‌ولای و کدورت را حذف می‌کند و کیفیت آب را به سطح مطلوب می‌رساند. استفاده از فیلتر شنی نه‌تنها موجب شفافیت و بهبود طعم آب می‌شود، بلکه زمینه را برای عملکرد بهتر دستگاه‌های پایین‌دست فراهم می‌سازد.

در بسیاری از پروژه‌ها، فیلتر شنی بعنوان مرحله پیش‌تصفیه پیش از تجهیزات گندزدا مانند دستگاه ازن ساز یا کلرزن عمل می‌کند. به این ترتیب، بار آلودگی آب کاهش یافته و ضدعفونی نهایی با اطمینان بیشتری انجام می‌گیرد. همین ویژگی باعث شده فیلتر شنی به‌عنوان بخش جدایی‌ناپذیر در استخرها، صنایع و سیستم‌های آب شرب شناخته شود و نقش کلیدی در افزایش عمر و راندمان سایر دستگاه‌های تصفیه ایفا کند.

در اننها پیشنهاد می نمائیم صفحه محصول ازن ژنراتور استخر را نیز بازدید نمائید.