فیلترهای چندرسانهای که بهعنوان فیلترهای مکانیکی یا فیلترهای بستر عمیق نیز شناخته میشوند، یکی از دستگاههای اصلی در سیستمهای پیش تصفیه آب هستند. مفهوم اصلی طراحی آنها از چند رسانه فیلتر با چگالی و اندازه ذرات مختلف استفاده میکند تا یک توزیع ایدهآل منافذ لایه فیلتر از بالا به پایین، از درشت تا ریز ایجاد کند، و در نتیجه به فیلتراسیون عمیق-دقت،{4}}آلودگی- بالا- ظرفیت نگهداری بالا دست مییابد.
I. هسته طراحی: تئوری بستر فیلتر لایه ای
اشکال اصلی فیلترهای رسانه ای تک- سنتی (مانند شن کوارتز) "فیلتراسیون سطحی" بستر فیلتر است. اکثر مواد جامد معلق که توسط جریان آب به ارمغان میآیند در سطح چند سانتیمتری محیط فیلتر به دام میافتند، که منجر به افزایش سریع افت سر و نیاز به شستشوی معکوس مکرر میشود.
فیلترهای چندرسانهای، از طریق انتخاب دقیق دو یا چند رسانه فیلتر، از تفاوتهای چگالی و اندازه ذرات خود برای تشکیل خودکار یک طبقهبندی پایدار پس از شستشوی معکوس استفاده میکنند:
رسانه های فیلتر با چگالی پایین (مانند آنتراسیت)، با وجود اندازه ذرات بزرگتر، در لایه بالایی باقی می مانند.
رسانههای فیلتر با چگالی بالا (مانند گارنت و مگنتیت)، علیرغم اندازه ذرات کوچکترشان، بهطور پایدار در لایه پایینتر باقی میمانند.
این یک لایه فیلتر گرادیان با "بالا شل و پایین متراکم" ایجاد می کند. ذرات معلق بزرگ در جریان آب ابتدا توسط رسانه فیلتر درشت بالایی به دام میافتند، در حالی که ذرات ریزتر توسط رسانه فیلتر پایینتر و ریزتر جذب میشوند. این به طور قابل توجهی عمق نفوذ آلاینده ها را افزایش می دهد و به طور موثر از کل لایه فیلتر استفاده می کند، بنابراین چرخه فیلتراسیون را به طور قابل توجهی گسترش می دهد و راندمان فیلتر را بهبود می بخشد.
II. جزئیات و داده های فنی کلیدی
1. انتخاب و پیکربندی رسانه فیلتر: پیکربندیهای رایج شامل رسانههای دوگانه-و سهگانه-میباشد.
توضیح داده ها:
اندازه ذرات موثر (d10): به قطر دیافراگم غربالی اطلاق می شود که 10 درصد از محیط فیلتر می تواند از آن عبور کند. این یک پارامتر کلیدی است که درشتی رسانه فیلتر را مشخص می کند.
ضریب یکنواختی (UC): UC=d60/d10. هر چه این مقدار به 1 نزدیکتر باشد، اندازه ذرات یکنواخت تر از محیط فیلتر است. به طور کلی، مقدار کمتر از 1.7 برای کاهش اختلاط لایه در حین شستشوی معکوس مورد نیاز است.
ارتفاع لایه: ارتفاع کل لایه فیلتر معمولاً بین 800-1200 میلی متر است. لایه آنتراسیت بلندترین لایه است که فضای کافی برای آلاینده ها فراهم می کند.
2. سرعت فیلتراسیون
سرعت فیلتراسیون یک پارامتر اصلی عملیاتی در طراحی است که مستقیماً بر کیفیت پساب و چرخه عملیاتی تأثیر می گذارد.
سرعت جریان طراحی استاندارد: 8-12 متر در ساعت.
طراحی استاندارد محافظه کارانه/بالا-: 5-8 متر در ساعت را می توان برای تصفیه آب خام با کدورت بالا یا کاربردهایی با نیاز به پساب بسیار بالا انتخاب کرد.
طراحی سریع-: حداکثر 15-20 متر در ساعت، اما معمولاً به آب خام با کیفیت بالاتر (کدورت کمتر) و شستشوی معکوس بیشتر نیاز دارد. باید با احتیاط استفاده شود.
فرمول محاسبه: قطر فیلتر (D)=2 × sqrt(نرخ جریان طراحی (m³/h) / (سرعت جریان (m/h) × π))
مثال: سرعت جریان 100 m³/h را طراحی کنید، سرعت جریان 10 m/h را انتخاب کنید. D=2 × sqrt(100/(10 × 3.14) ) ≈ 2 × sqrt(3.185) ≈ 3.57 متر، یک مخزن استاندارد با قطر 3.5 متر یا 3.6 متر قابل انتخاب است.
طراحی فیلتر چند رسانه ای، انتخاب فیلتر چند رسانه ای
3. سیستم شستشوی معکوس
شستشوی معکوس کلید بازیابی عملکرد فیلتر است. طراحی نامناسب می تواند منجر به مشکلاتی مانند جمع شدن رسانه فیلتر، اختلاط لایه ها و نشت رسانه شود.
روش شستشوی معکوس: معمولاً از «هوا{0}}آب ترکیبی معکوس» استفاده میشود که بسیار مؤثرتر از شستشوی معکوس با آب است.
آنتراسیت: 12-15 L/(m²·s) (تقریباً. 43-54 m³/(m²·h))
ماسه کوارتز: 13-16 لیتر/(m²·s) (تقریباً. 47-58 m³/(m²·h))
مرحله 1: اسکراب هوا - هوای فشرده (با شدت تقریبی. 50-60 m³/(m²·h)) را وارد کنید تا به شدت سطح رسانه فیلتر را مالش دهید و باعث جدا شدن مواد چسبنده شود. این مرحله نیازی به زهکشی ندارد یا فقط به سطح آب کم نیاز دارد.
مرحله 2: شستشوی معکوس با آب - با آب تمیز (معمولاً آب فیلتر شده) با شدت بالا از پایین به بالا بشویید. شدت شستشوی معکوس یک پارامتر حیاتی است.
مرحله 3: شستشوی جلویی - پس از شستشوی معکوس، چند دقیقه با آب در جهت فیلتراسیون معمولی بشویید تا پساب پاک شود (کدورت)<1 NTU) before starting the next operating cycle.
زمان شستشوی معکوس: معمولاً 10-20 دقیقه طول می کشد تا زمانی که دیگر کدورت پساب کاهش نیابد.
مصرف آب شستشوی معکوس: تقریباً 1%-3% از آب تولیدی، که بخش اصلی آب مصرفی سیستم را تشکیل میدهد.
4. شرایط خاتمه عملیات و ماشه شستشوی معکوس
خاتمه فشار دیفرانسیل: این متداول ترین و قابل اعتمادترین روش کنترلی است. شستشوی معکوس به طور خودکار زمانی شروع می شود که اختلاف فشار در بستر فیلتر به 0.05-0.08 مگاپاسکال (تقریبا 0.5-0.8 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) برسد.
خاتمه زمان: به عنوان یک شرط پشتیبان، حداکثر زمان عملیاتی (مثلاً 24-72 ساعت) تنظیم شده است تا از بالارفتن اختلاف فشار به دلیل بهبود ناگهانی کیفیت آب جلوگیری شود.
خاتمه کیفیت پساب: به ندرت به تنهایی، معمولاً به عنوان زنگ هشدار استفاده می شود. زمانی که کدورت پساب از مقدار تعیین شده (مثلاً 1 NTU) فراتر رود، زنگ هشدار به صدا در می آید.
III. ملاحظات طراحی سازه
مخزن: فولاد کربنی با روکش لاستیکی یا فولاد ضد زنگ 316 لیتری. فشار طراحی معمولاً 0.6 مگاپاسکال است.
سیستم توزیع آب: نوع لوله انشعاب اصلی بالا یا نوع بافل، اطمینان از آبگیری یکنواخت و جلوگیری از شستشوی سطح رسانه فیلتر.
سیستم جمع آوری آب: یک جزء اصلی که باید تضمین کند:
توزیع یکنواخت آب شستشوی معکوس بدون مناطق مرده. جمع آوری موثر پساب در طول فیلتراسیون. بدون نشتی رسانه فیلتر. اشکال رایج: صفحه گنبدی + درپوش فیلتر، لوله صفحه نمایش فولاد ضد زنگ، آجر فیلتر و غیره. در این میان، "صفحه گنبدی + قارچ ABS{6}}درپوش فیلتر شکل" در حال حاضر رایج ترین و قابل اعتمادترین شکل است.
درگاه تخلیه: منهولهایی باید در بالا و کنارهها برای پر کردن اولیه آسان و نگهداری و تعویض بعدی فیلترها تعبیه شود.
IV. شاخص های عملکرد و برنامه های کاربردی
نیازهای آب ورودی: کدورت ورودی معمولاً لازم است<20 NTU, ideally <5 NTU.
دقت آب خروجی: می تواند به طور پایدار برسد<1 NTU; with good design and proper operation, outlet water can reach 0.1-0.3 NTU.
حذف SDI (شاخص چگالی لجن): به طور موثر مقادیر SDI را کاهش می دهد و از سیستم های اسمز معکوس پایین دست (RO) محافظت می کند. یک فیلتر چندرسانهای-که به خوبی کار میکند-میتواند به SDI خروجی دست یابد<5, or even <3.