سیستمهای فیلتراسیون ( فیلتر شنی ، فیلتر کربنی ، میکرو فیلتر ، اولترا فیلتر )

 

سیستمهای فیلتراسیون

سیستمهای فیلتراسیون چگونه کار میکنند؟

فیلتراسیون به منظور جداسازی ذرات معلق از آب انجام می­گیرد. انتخاب روش مناسب جهت فیلتراسیون به پارامترهای زیادی از جمله اندازه ذرات معلق، نوع ذرات معلق، ویژگی های محلول (آب)، درصد حذف موردنیاز و … بستگی دارد.

باتوجه به موارد اشاره شده مهمترین سیستمهای فیلتراسیون مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب شامل موارد ذیل می­باشند.

  • فیلتر شنی
  • فیلتر کربنی
  • میکروفیلتراسیون
  • اولترا فیلتراسیون

سیستمهای فیلتراسیون در چه محل هایی کاربرد دارند؟

فیلتراسیون میتواند به عنوان یک روش تصفیه کامل و یا به عنوان پیش تصفیه جهت ورودی به یک سیستم تصفیه پیشرفته تر مورد توجه قرار گیرد.

سیستمهای فیلتراسیون به لحاظ آب خروجی از فیلتر چه کیفیتی دارند؟

براساس میزان TSS ورودی و با توجه به ویژگی و قطر ذرات، سیستمهای فیلتراسیون را می توان به گونه ای طراحی نمودکه پارامتر های مورد نیاز را جهت آب خروجی تصفیه شده تامین نماید.

برای آشنایی با محصولات و خدمات شرکت شاران صنعت در زمینه فیلتراسیون می­توانید یکی از گزینه های ارائه شده را انتخاب کنید .

برای آشنایی با محصولات و خدمات شرکت شاران صنعت در این زمینه می توانید یکی از گزینه های ارائه شده را انتخاب کنید و در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر با کارشناسان ما در شرکت تماس حاصل فرمایید. همچنین می توانید در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه نمایید.

 

1- فیلتراسیون

فیلتراسیون فرآیند حذف مواد جامد معلق از آب است که با عبور آب از میان یک لایه نفوذ پذیر و یا بستر مواد متخلخل صورت می­گیرد. فیلتراسیون، هر نوع عملیات مکانیکی، فیزیکی و یا بیولوژیکی است که مواد جامد را از طریق ایجاد محیطی که تنها سیال از آن عبور می­کند، از سیال (مایع و گاز) جدا می­کند. در فیلترهای فیزیکی، مواد جامد درشت حذف می­شوند و در فیلترهای بیولوژیکی، ذرات به دام افتاده جذب شده، متابولیسم میکروارگانیسم­ها حفظ شده و  ذرات حذف می شوند. با این حال، جداسازی کامل صورت نمی­گیرد. فیلتراسیون هم به صورت طبیعی و هم به وسیله سیستم های فیلتراسیون طراحی شده، انجام می­شود. در تصفیه آب و فاضلاب، ترکیبات نامطلوب از طریق جذب به یک فیلم بیولوژیکی حذف می­شوند.

فیلتراسیون به عنوان یک فرآیند فیزیکی برای جداسازی مواد با ترکیبات شیمیایی مختلف، بسیار مهم است و به طور بسیار گسترده به عنوان یکی از عملیات واحدهای مهندسی شیمی استفاده می­شود. فیلتراسیون می­تواند به صورت هم زمان با سایر واحدهای عملیاتی ترکیب شود. به عنوان مثال در بایوفیلترها یک فیلتر و یک دستگاه هضم بیولوژیکی با هم ترکیب می­شوند.

فیلتراسیون با غربال کردن متفاوت است. در فیلتراسیون، جداسازی در یک تک لایه سوراخ داراتفاق می­افتد. در غربالگری، ذراتی که برای عبور از غربال بیش از اندازه بزرگ هستند، پشت غربال حفظ می­شوند. ذرات بیش از اندازه بزرگ، ممکن است یک لایه کیک مانند در بالای فیلتر ایجاد کنند و همچنین می توانند شبکه بندی فیلتر را مسدود کنند و از عبور فاز سیال از فیلتر، جلوگیری کنند.

به صورت تجاری اصطلاح فیلتر، برای غشا به کار برده می­شود که شبکه بندی جداسازی آن بسیار نازک است، به طوری که سطح غشا به محل اصلی جداسازی ذرات تبدیل می شود.

فیلتراسیون نقش بسیار مهمی در تصفیه طبیعی آب های زیر زمینی که از طریق خاک صاف می­شوند، دارد (آب های زیر زمینی به طور طبیعی از طریق لایه های متخلخل خاک فیلتر می­شوند). همچنین فیلتراسیون یک بخش اصلی در اکثر سیستم های تصفیه آب می­باشد. آب های زیر زمینی که نرم شده اند و یا از طریق اکسیداسیون آهن و منگنز تصفیه شده اند، جهت حذف توده هایی که به وسیله فرآیندهای انعقاد یا اکسیداسیون تولید شده­اند، نیازمند فیلتراسیون می­باشد. از آنجایی که آب های سطحی مانند آب های زیرزمینی دارای فیلتراسیون طبیعی نیستند و تحت تأثیر آلودگی ناشی از ورود منابع مختلف هستند، برای حذف ذرات و ناخالصی ها، باید فیلتر شوند. فیلتراسیون را می­توان با یک غربالی که مواد معلق را بین دانه های فیلتر به دام می اندازد، مقایسه کرد. فیلتراسیون عمدتاً به ترکیبی از مکانیسم های فیزیکی و شیمیایی پیچیده بستگی دارد که مهمترین آنها جذب سطحی می­باشد.

2-     طبقه بندی مختلف فیلترها

انواع فیلترها براساس طبقه بندی هیدرولیکی

  • فیلترهای ثقلی: در این نوع فیلترها جریان با توجه به نیروی وزن خود در فیلتر حرکت می کند.
  • فیلتر های تحت فشار: در این روش از فیلتراسیون، فیلترها درون یک مخزن تحت فشار قرار می گیرند.

انواع فیلترها براساس نرخ فیلتراسیون

  • فیلتر های گرانوله تند
  • فیلتر های کند

انواع فیلترها براساس عمق فیلتراسیون

  • فیلتراسیون عمقی: باید جریان عمق فیلتر را طی کند (فیلترهای گرانوله تند)
  • فیلتراسون سطحی: جامدات در برخورد اول با فیلتر حذف می شوند (مثل فیلترهای با خاک دیاتومه و فیلترهای غشایی)

 

2-1- انواع روش های صاف سازی (فیلتراسیون)

3- چرا آب آشامیدنی نیاز به فیلتر دارد؟

فیلتراسیون طبیعی، از طریق عبور از میان لایه های متخلخل خاک، اکثر مواد معلق را از آب های زیرزمینی حذف می­کند. اما آب های سطحی ممکن است مستقیماً در معرض آلودگی های حیوانی، انسانی و صنعتی قرار گیرند که می­تواند باعث بروز بیماری در انسان شود. بنابراین باید به وسیله یک سیستم تصفیه، فیلتر شوند.

4- مقایسه انواع فیلترها

نوع فیلتر تعریف مزایا محدودیتها توضیحات
فیلتر شنی کند شامل بستری از شن تقریبا به عمق 3 تا 4 فوت، دارای لایه ای به عمق 1 فوت از گراول روی سیستم زهکشی. مقرون به صرفه، حذف 9/99 درصدی کیست ژیاردیا. عدم کارآیی برای آبهای با کدورت بالا، فضای کافی برای نصب فیلتر.  آبی که واردفیلترشنی کند می­شود نباید دارای کلر باشد زیرا باعث نابودی لایه فیلم بیولوژیکی موجود در فیلتر می­شود.
فیلتر دیاتومه شامل لایه ای از خاک دیاتومه به ضخامت 8/1 اینچ. بهره برداری آسان، حذف کیست، جلبک و آزبست. کارآیی مناسب برای آبهایی با کدورت و بار میکروبی پایین، نیاز به مواد منعقد کننده برای حذف ویروسها. نیاز به Backwash در فواصل زمانی 1 تا 4 روز، استفاده از مواد منعقد کننده باعث افزایش راندمان حذف باکتریها و ویروسها می­شود.
فیلتراسیون مستقیم این سیستم شبیه روشهای متداول فیلتراسیون است با این تفاوت که ته­نشینی از این سیستم حذف شده است. حذف 90 تا 99 درصدی ویروسها، حذف 10 تا 99/99 درصدی ژیاردیا(افزایش حذف در صورت افزودن منعقد کننده)، استفاده همزمان از این سیستم و مخازن تحت فشار به منظور تامین فشار. جریان ورودی باید دارای کدورت کمتر از 5 و نهایتا 10 NTU و رنگ آن کمتر از 20 تا 30 واحد باشد. در مواقعی که کدورت آب بالاست از فیلترهایی با بستر Dual و Mixed استفاده می­شود (بدون استفاده از ته نشینی). پلیمرهای کاتیونی معمولا به عنوان منعقد کننده موثر در این سیستم کاربرد دارد. پلیمرهای بدون بار نیز بعضی اوقات به منظور افزایش راندمان سیستم به آن اضافه می­شوند.
پکیج فیلتراسیون این سیستم شامل فیلتراسیون، تزریق مواد شیمیایی، لخته سازی و ته­نشینی است. بطور گسترده برای تصفیه آب سطحی استفاده می­شود. ابعاد مناسب، مقرون به صرفه، سهولت بهره­برداری. هنگامی که کدورت آب ورودی بسیار بالا باشد بهره­برداری و نگهداری از این سیستم مشکل است. مواد شیمیایی که به صورت اتوماتیک به آب تزریق می­شوند، باید به طور دوره­ای پایش شوند.
فیلترهای غشایی غشا لایه ای است که باعث جداسازی مواد از آب می­شود و این عمل به دلیل وجود نیروی پیش برنده در ذرات رخ می­دهد. ابعاد کوچک، حذف میکروارگانیسمها، ذرات معلق، موادآلی طبیعی. گرفتگی غشا و نیاز به پاکسازی و یا تعویض غشا. این سیستم دارای پمپ تغذیه، پمپی به منظور پاکسازی، مخزن ذخیره و غشا است.
فیلتر کارتریج این سیستم به منظور حذف میکروبها و کدورت از سیست های کوچک طراحی شده است. بهره برداری و نگهداری آسان. کدورت جریان ورودی باید کم باشد، بهره برداری از این سیستم بسایر ساده است اما به دلیل اینکه بهره­­برداری به صورت اتوماتیک صورت نمی­گیرد نیازمند بودجه زیادی است. افزودن مواد گندزدایی به منظور کاهش رشد میکروارگانیسم ها در سطح فیلتر توصیه می­شود. علاوه بر این افزودن مواد شیمیایی به فیلتر ضروری نیست ولی ممکن است هنگام شستشو فیلتر نیاز باشد.

5- راندمان حذف میکروارگانیسم ها توسط فرآیند فیلتراسیون

فرآیند فیلتراسیون حذف لگاریتمی         ژیاردیا                    ویروس کدورت
متعارف 5/2 2 = کمتر از 5/0 NTU در 95% نمونه گیری ماهیانه و نباید هیچ وقت بیشتر از 5   NTU شود.
مستقیم 2 1 = کمتر از 5/0 NTU در 95% نمونه گیری ماهیانه و نباید هیچ وقت بیشتر از 5   NTU شود.
فیلتر شنی کند 2 2 = کمتر از 1 NTU در 95% نمونه گیری ماهیانه و نباید هیچ وقت بیشتر از 5   NTU شود.
خاک دیاتومه 2 1 = کمتر از 1 NTU در 95% نمونه گیری ماهیانه و نباید هیچ وقت بیشتر از 5   NTU شود.

Ref: American Water Works Association. Water Quality and Treatment: A handbook of community water supplies. 5th ed. McGraw Hill, 1999.