اجزای اصلی فیلتر شنی
مخزن فیلتر (Filter Tank)
مخزن فیلتر، بدنه‌ی اصلی سیستم فیلتر شنی است که تمامی اجزای داخلی، از جمله بستر سلیس و لوله‌های توزیع آب را در خود جای می‌دهد. این مخزن معمولاً از مواد مقاومی مانند فایبرگلاس، فولاد گالوانیزه، فولاد با پوشش اپوکسی، یا پلی‌اتیلن فشرده ساخته می‌شود تا در برابر فشار آب و شرایط محیطی مقاوم باشد.
بستر سلیس (Filtration Media) – لایه‌های فیلتراسیون
بستر سلیس یکی از مهم‌ترین اجزای فیلتر شنی است که نقش اصلی را در حذف ذرات معلق از آب ایفا می‌کند. این بستر معمولاً شامل چندین لایه از مواد معدنی با اندازه‌های مختلف است که هر کدام وظیفه خاصی دارند.
ترکیب و ساختار بستر شنی:
لایه اول (درشت‌ترین دانه‌ها): در پایین‌ترین بخش مخزن قرار دارد و معمولاً از سلیس درشت یا گراول (سنگریزه‌های ریز) تشکیل شده است. این لایه باعث جلوگیری از گرفتگی نازل‌های خروجی آب و توزیع مناسب فشار می‌شود.لایه میانی: شامل دانه‌های متوسط سیلیس است که وظیفه جذب ذرات معلق و افزایش سطح تماس آب با بستر فیلتر را دارد.
لایه بالایی (ریزترین دانه‌ها): شامل سلیس ریز است که کوچک‌ترین ذرات معلق در آب را جذب می‌کند و به‌عنوان اصلی‌ترین بخش تصفیه‌کننده عمل می‌کند.
در برخی از فیلترهای پیشرفته‌تر، به‌جای استفاده از سلیس تنها، از بسترهای چندلایه‌ای شامل آنتراسیت، زغال فعال و گارنت نیز استفاده می‌شود که باعث بهبود عملکرد و افزایش کیفیت فیلتراسیون می‌شود.
نحوه عملکرد بستر شنی:
آب آلوده از قسمت بالایی مخزن وارد شده و با عبور از لایه‌های مختلف بستر شنی، ذرات معلق آن حذف می‌شود.آب تمیز شده از قسمت پایین مخزن خارج شده و به مدار سیستم تصفیه یا استخر بازمی‌گردد.
پس از مدتی که ذرات آلاینده در بین دانه‌های سلیس انباشته شدند، نیاز به شستشوی معکوس (بک‌واش) برای پاک‌سازی بستر سلیس وجود دارد.
شیر چندحالته (Multiport Valve) – کنترل فرآیند تصفیه و بک‌واش
شیر چندحالته یکی از اجزای مهم فیلتر شنی است که امکان کنترل مسیر جریان آب را در شرایط مختلف فراهم می‌کند. این شیر در دو مدل اصلی کناری (Side Mount) و بالایی (Top Mount) طراحی می‌شود و معمولاً دارای دسته‌ای است که با چرخاندن آن، می‌توان وضعیت عملکرد فیلتر را تغییر داد.حالت‌های مختلف شیر چندحالته:
حالت فیلتراسیون (Filter): در این حالت، آب آلوده وارد مخزن شده، از بستر سلیس عبور کرده و پس از تصفیه از فیلتر خارج می‌شود. این حالت، عملکرد عادی فیلتر است.حالت بک‌واش (Backwash): در این حالت، جهت جریان آب برعکس می‌شود و با عبور از پایین به بالا، ذرات آلوده‌ی گیر افتاده در میان سلیس ها از بین رفته و از خروجی پسماند تخلیه می‌شوند.
حالت شستشوی سریع (Rinse): پس از بک‌واش، فیلتر باید در این حالت قرار گیرد تا آب از بالا به پایین عبور کرده و سلیس های جابه‌جا شده را در جای خود مستقر کند.
حالت تخلیه (Waste): در این حالت، آب بدون عبور از بستر شنی، مستقیماً از مخزن خارج می‌شود. معمولاً برای تخلیه آب آلوده از استخر استفاده می‌شود.
حالت بسته (Closed): جریان آب در سیستم قطع می‌شود. این حالت معمولاً برای تعمیرات یا زمان‌هایی که فیلتر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، به کار می‌رود.
شیر چندحالته نقش بسیار مهمی در عملکرد فیلتر شنی دارد و تنظیم نادرست آن می‌تواند باعث کاهش کارایی تصفیه و آسیب به سیستم شود.
لوله‌های توزیع و جمع‌آوری آب (Distribution & Collection System)
این سیستم شامل مجموعه‌ای از لوله‌ها و نازل‌ها است که وظیفه توزیع یکنواخت آب در هنگام ورود و خروج از فیلتر را بر عهده دارند.اجزای سیستم توزیع و جمع‌آوری:
نازل‌های بالایی: در برخی از فیلترها، برای توزیع یکنواخت آب ورودی از نازل‌های بالایی استفاده می‌شود.
لوله توزیع آب ورودی: وظیفه انتقال آب آلوده به بالای بستر سلیس را دارد.
لوله‌های جمع‌آوری آب در پایین مخزن: آب تصفیه‌شده پس از عبور از بستر شنی، به‌وسیله این لوله‌ها جمع‌آوری شده و به خروجی فیلتر منتقل می‌شود. این لوله‌ها معمولاً به صورت یک شبکه طراحی شده‌اند که نازل‌های کوچک دارند تا از خروج ذرات شن به همراه آب جلوگیری کنند.
سیستم لوله‌کشی فیلتر شنی باید به‌گونه‌ای طراحی شود که فشار یکنواختی در کل بستر سلیس ایجاد کند تا فرآیند تصفیه به‌صورت مؤثر انجام شود.
طرز کار فیلتر شنی
1. مرحله فیلتراسیوندر این مرحله، آب آلوده از بالای فیلتر وارد مخزن می‌شود و به آرامی از لایه‌های مختلف سلیس عبور می‌کند. ذرات معلق در میان دانه‌های سلیس به دام می‌افتند و آب تصفیه‌شده از پایین مخزن خارج می‌شود.
2. مرحله بک‌واش (Backwash)
با گذشت زمان، ذرات آلاینده در میان بستر سلیس تجمع می‌یابند و باعث کاهش کارایی فیلتر می‌شوند. برای رفع این مشکل، فرآیند بک‌واش انجام می‌شود. در این فرآیند، جریان آب در جهت عکس وارد فیلتر شده و ذرات آلوده را از سلیس جدا کرده و از سیستم خارج می‌کند.
3. مرحله شست‌وشوی سریع (Rinse)
پس از بک‌واش، فیلتر باید دوباره تنظیم شود تا ذرات معلق باقی‌مانده خارج شوند و سیستم آماده تصفیه مجدد شود.
ساختار داخلی و نحوه عملکرد فیلتر شنی
داخل مخزن فیلتر شنی چندین لایه از سلیس با دانه‌بندی‌های مختلف قرار دارد که نقش اساسی در فرآیند تصفیه ایفا می‌کنند. اما چیزی که کمتر به آن توجه می‌شود، اهمیت توزیع یکنواخت آب در داخل فیلتر است
سیستم پخش آب ورودی
آب ورودی از طریق یک نازل پخش‌کننده (Diffuser) در بالای فیلتر توزیع می‌شود تا فشار آب در سطح سلیس ها یکنواخت باشد. اگر این سیستم به‌درستی کار نکند، جریان نامتعادل آب باعث ایجاد مسیرهای فرسایشی (Channeling) در سلیس شده و کارایی فیلتر را کاهش می‌دهد.عملکرد لایه‌های شنی
سلیس های درون فیلتر به سه بخش تقسیم می‌شوند:لایه فوقانی (درشت‌دانه): اولین سد در برابر ذرات بزرگ‌تر مانند برگ، گل و لای و سایر آلاینده‌های درشت است.
لایه میانی (متوسط‌دانه): نقش اصلی را در حذف ذرات کوچک‌تر و مواد معلق ایفا می‌کند.
لایه تحتانی (ریز‌دانه): وظیفه فیلتر کردن نهایی و جلوگیری از عبور ذرات باقی‌مانده را دارد.
جمع‌آوری آب تصفیه‌شده
آب پس از عبور از لایه‌های شنی، توسط لوله‌های زهکشی و نازل‌های تحتانی که در کف مخزن قرار دارند، جمع‌آوری شده و به خروجی هدایت می‌شود. این نازل‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که فقط آب تصفیه‌شده عبور کند و ذرات سلیس از فیلتر خارج نشوند.انواع فیلترهای شنی
عملکرد کلی فیلترهای شنی بر پایه عبور آب از میان یک بستر سلیس طراحی شده است که باعث به دام افتادن ذرات معلق و بهبود کیفیت آب خروجی می‌شود. اما بسته به نوع کاربرد و طراحی، فیلترهای شنی در چندین دسته‌بندی کلی قرار می‌گیرند.
فیلتر شنی تحت فشار (Pressure Sand Filter)
این نوع فیلتر یکی از رایج‌ترین مدل‌ها در تصفیه آب است که به‌طور گسترده در استخرهای شنا، برج‌های خنک‌کننده و سیستم‌های تصفیه صنعتی استفاده می‌شود. فیلتر شنی تحت فشار در یک محفظه بسته طراحی شده است که آب از طریق پمپ با فشار وارد آن می‌شود.فیلتر شنی ثقلی (Gravity Sand Filter)
این نوع فیلترها معمولاً در تصفیه‌خانه‌های آب شهری استفاده می‌شوند و برخلاف فیلترهای تحت فشار، نیازی به پمپ ندارند. در این مدل، آب به‌صورت طبیعی و تحت نیروی جاذبه از میان لایه‌های سلیس عبور می‌کند. یکی از ویژگی‌های مهم فیلترهای شنی ثقلی این است که به انرژی کمتری نیاز دارند، چرا که جریان آب در آن‌ها با فشار طبیعی انجام می‌شود.
فیلتر شنی کند (Slow Sand Filter)
یکی از قدیمی‌ترین و موثرترین روش‌های تصفیه آب، استفاده از فیلترهای شنی کند است. این فیلترها معمولاً در تصفیه آب شرب و کاهش آلودگی‌های میکروبی به کار می‌روند. ویژگی منحصر‌به‌فرد این نوع فیلتر، توانایی آن در حذف آلاینده‌های بیولوژیکی مانند باکتری‌ها و ویروس‌هاست.
فیلتر شنی تند (Rapid Sand Filter)
این نوع فیلتر، نسخه‌ی بهبودیافته‌ای از فیلتر شنی کند است که با افزایش سرعت عبور آب از بستر شنی، میزان تصفیه را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. برخلاف فیلترهای کند که به نیروی جاذبه وابسته‌اند، فیلتر شنی تند معمولاً با استفاده از پمپ‌های فشار قوی کار می‌کند تا آب را با سرعت بالاتری از میان سلیس عبور دهد.
