فیلتر شنی و سختی گیر

فیلتر شنی و سختی گیر چیست و چه کاربردی دارند؟

در بسیاری از سیستم های تصفیه آب، دو تجهیز حیاتی به نام فیلتر شنی (Sand Filter) و سختی گیر (Water Softener) نقش اساسی در حذف ناخالصی ها و بهبود کیفیت آب دارند. این دو دستگاه به عنوان مراحل اولیه و میانی تصفیه عمل کرده و از آسیب دیدن تجهیزات حساس تر مانند ممبران اسمز معکوس، مبدل های حرارتی و بویلرها جلوگیری می کنند.

در واقع، فیلتر شنی مسئول حذف ذرات معلق و کدورت آب است، در حالی که سختی گیر وظیفه کاهش یون های کلسیم و منیزیم (عامل ایجاد رسوب و سختی) را بر عهده دارد. در ادامه، به صورت کامل با عملکرد، اجزا، انواع و نحوه نگهداری هر یک آشنا می شویم.

فیلتر شنی چیست و چگونه کار می کند؟

فیلتر شنی (Sand Filter) نوعی مخزن تحت فشار است که درون آن از چند لایه سیلیس با دانه بندی مختلف استفاده می شود. هنگامی که آب از بالا وارد فیلتر می شود، ذرات معلق، گل ولای، مواد آلی و رسوبات در بین ذرات سیلیس گیر می کنند و آب زلال از پایین مخزن خارج می شود.

این فرآیند به صورت فیزیکی انجام می گیرد و نیاز به مواد شیمیایی ندارد، بنابراین یکی از ساده ترین و اقتصادی ترین روش های فیلتراسیون محسوب می شود.

اجزای اصلی فیلتر شنی

1. بدنه فیلتر: معمولاً از جنس فولاد گالوانیزه، استیل یا فایبرگلاس (FRP) ساخته می شود.

2. بستر سیلیس: از چند لایه سیلیس با اندازه دانه های مختلف تشکیل شده است (درشت در پایین، ریز در بالا).

3. نازل ها: قطعاتی در کف فیلتر که خروج یکنواخت آب را تضمین می کنند.

4. شیرهای کنترلی: برای تنظیم جریان، بک واش (شستشوی معکوس) و تخلیه آب استفاده می شوند.

انواع فیلتر شنی

1. فیلتر شنی فایبرگلاس (FRP): سبک، ضد خوردگی و مناسب برای مصارف خانگی و نیمه صنعتی است. نصب و نگهداری آن آسان است و طول عمر بالایی دارد.

2. فیلتر شنی فولادی: گزینه ای مقاوم برای کاربردهای صنعتی با دبی بالا. این نوع معمولاً در تصفیه خانه های بزرگ، نیروگاه ها و کارخانجات مورد استفاده قرار می گیرد.

3. فیلتر شنی استیل: مخصوص محیط هایی با شرایط بهداشتی خاص مانند صنایع غذایی، دارویی و آزمایشگاهی.

مزایای استفاده از فیلتر شنی در تصفیه آب

• حذف مؤثر ذرات معلق، ماسه، گل و لای

• جلوگیری از گرفتگی فیلترهای ممبران در سیستم های RO

• کاهش کدورت و بهبود شفافیت آب

• افزایش عمر تجهیزات پایین دست

• هزینه نگهداری پایین و بهره برداری آسان

سختی گیر چیست و چرا استفاده از آن ضروری است؟

سختی گیر (Water Softener) دستگاهی است که برای حذف یا کاهش سختی آب استفاده می شود. سختی آب به دلیل وجود یون های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) به وجود می آید که باعث تشکیل رسوب در دیگ های بخار، لوله ها و مبدل های حرارتی می شوند.

با گذشت زمان، این رسوبات منجر به افت بازده حرارتی، افزایش مصرف انرژی و آسیب به تجهیزات می گردند. برای جلوگیری از این مشکلات، از سختی گیر رزینی استفاده می شود.

نحوه عملکرد سختی گیر رزینی

در داخل مخزن سختی گیر، بستر رزینی مخصوصی قرار دارد که از دانه های تبادل یونی تشکیل شده است. وقتی آب از میان رزین عبور می کند، یون های کلسیم و منیزیم با یون های سدیم موجود در رزین تعویض می شوند. نتیجه، آبی نرم و بدون رسوب است.

پس از مدتی که ظرفیت رزین پر شود، باید عملیات احیا (Regeneration) انجام شود. در این مرحله محلول آب نمک از مخزن نمک وارد بستر رزین شده و یون های سدیم را جایگزین می کند تا رزین مجدداً فعال شود.

اجزای اصلی سختی گیر رزینی

1. مخزن اصلی: معمولاً از جنس فولاد یا FRP ساخته می شود.

2. رزین تبادل یونی: دانه های پلیمری که عملیات تبادل یون را انجام می دهند.

3. مخزن نمک (Brine Tank): جهت تهیه محلول آب نمک برای احیای رزین.

4. شیر کنترلی (Manual یا Automatic): برای کنترل مراحل سرویس، بک واش و احیا.

انواع سختی گیر

1. سختی گیر دستی: تنظیم مراحل شستشو و احیا توسط اپراتور انجام می شود. مناسب برای کاربردهای کم حجم و فضاهای کوچک است.

2. سختی گیر اتوماتیک: کنترل تمام فرآیندها توسط شیر برقی و تایمر انجام می شود. برای واحدهای صنعتی و مجتمع های بزرگ بهترین گزینه است.

تفاوت فیلتر شنی و سختی گیر

ویژگی	فیلتر شنی	سختی گیر رزینی
نوع آلودگی حذف شده	ذرات معلق و کدورت	یون های کلسیم و منیزیم
روش تصفیه	فیزیکی	شیمیایی (تبادل یونی)
نیاز به احیا	فقط بک واش دارد	نیاز به احیای رزین با آب نمک
محل نصب	مرحله پیش تصفیه	بعد از فیلتر شنی
تأثیر در رسوب زدایی	غیرمستقیم	مستقیم و مؤثر

کاربرد فیلتر شنی و سختی گیر در صنایع مختلف

• سیستم های تصفیه آب صنعتی و نیمه صنعتی
• تصفیه خانه های شهری و روستایی
• دیگ های بخار و برج های خنک کننده
• صنایع غذایی و دارویی
• استخرها و پارک های آبی
• دستگاه های اسمز معکوس (RO) به عنوان پیش تصفیه

نگهداری و شستشوی فیلتر شنی و سختی گیر

برای حفظ راندمان بالا، نگهداری منظم و دوره ای ضروری است:

در فیلتر شنی:

• هر هفته یا بر اساس افت فشار، عملیات بک واش (Backwash) انجام شود.
• در صورت افت کیفیت آب خروجی، بستر سیلیس بررسی و در صورت نیاز تعویض گردد.

در سختی گیر:

• میزان نمک داخل مخزن باید همواره کافی باشد.
• رزین ها بسته به کیفیت آب، هر ۲ تا ۳ سال تعویض شوند.
• شیر کنترلی مرتب بررسی و از نشتی آن جلوگیری شود.

انتخاب ظرفیت مناسب فیلتر شنی و سختی گیر

انتخاب ظرفیت به عواملی مانند دبی آب، میزان کدورت، سختی کل (TDS)، نوع کاربرد و فضای نصب بستگی دارد. در طراحی حرفه ای، معمولاً ابتدا فیلتر شنی برای حذف ذرات درشت انتخاب می شود و سپس سختی گیر برای کنترل یون های محلول.

به عنوان مثال:

• برای آب چاه با TDS بالا، از فیلتر شنی فولادی و سختی گیر اتوماتیک استفاده می شود.

• برای مصارف خانگی یا گلخانه ای، فیلتر شنی FRP با سختی گیر رزینی کوچک گزینه ای اقتصادی و مؤثر است.

مزایای استفاده همزمان از فیلتر شنی و سختی گیر

1. افزایش طول عمر ممبران RO
2. جلوگیری از گرفتگی نازل ها و لوله ها
3. بهبود راندمان حرارتی در بویلرها
4. کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری تجهیزات صنعتی
5. تضمین پایداری کیفیت آب خروجی

جمع بندی

فیلتر شنی و سختی گیر دو جزء کلیدی در هر سیستم تصفیه آب هستند که با حذف ذرات معلق و یون های سخت، سلامت آب و عملکرد تجهیزات را تضمین می کنند. انتخاب صحیح نوع و ظرفیت این تجهیزات، نه تنها به افزایش بازده سیستم کمک می کند بلکه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی نیز می شود.

در نهایت، برای دستیابی به بهترین عملکرد، پیشنهاد می شود طراحی و انتخاب دستگاه ها بر اساس آنالیز دقیق آب ورودی و شرایط بهره برداری انجام شود.