مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه آب با صافی های شنی:

۱. انواع صافیهای شنی

الف) صافی شنی سریع (Rapid Sand Filter)

• کاربرد: حذف ذرات معلق، کدورت و برخی باکتری ها در تصفیه خانه های شهری و صنعتی.

• سرعت فیلتراسیون: ۵–۱۵ متر بر ساعت.

• اجزا:

  • لایههای شن و ماسه با دانهبندی مشخص.

  • سیستم جمعآوری آب تصفیه شده (زیرآب).

  • سیستم شستشوی معکوس (Backwash).

ب) صافی شنی آهسته (Slow Sand Filter)

• کاربرد: تصفیه آب آشامیدنی در مناطق روستایی و کوچک.

• سرعت فیلتراسیون: ۰.۱–۰.۴ متر بر ساعت.

• مزایا: حذف باکتریها و ویروسها با کمک لایه بیولوژیکی روی سطح شن.

ج) صافی چندرسانه ای (Multimedia Filter)

• کاربرد: حذف ذرات ریزتر با استفاده از لایه های آنتراسیت، شن و گارنت.

• سرعت فیلتراسیون: ۱۰–۲۰ متر بر ساعت.

۲. دلایل انتخاب صافی های شنی

• هزینه پایین نسبت به روشهای پیشرفته تر.

• سادگی در طراحی و نگهداری.

• راندمان بالا در حذف کدورت (تا ۹۹٪).

• قابلیت ترکیب با سایر فرآیندها مانند کلرزنی.

• انعطاف پذیری در مقیاسهای مختلف (خانگی تا صنعتی).

۳. محاسبات طراحی صافی شنی

الف) سطح مورد نیاز صافی

A=Q/Vf​​

• A: سطح صافی (m²).

• Q: دبی آب ورودی (m³/h).

• Vf​: سرعت فیلتراسیون (m/h).

مثال:
برای دبی ۱۰۰ m³/h و سرعت فیلتراسیون ۱۰ m/h:

A=100/10=10 m²

ب) محاسبه ارتفاع بستر شنی

• صافی سریع: ۰.۶–۱.۲ متر.

• صافی آهسته: ۱–۱.۵ متر.

ج) محاسبه زمان شستشوی معکوس

• دبی شستشو: ۳۰–۴۰ m³/h/m².

• زمان شستشو: ۵–۱۵ دقیقه.

د) افت فشار (Head Loss)

با استفاده از معادله کارمن-کوزنی:

hL​=(150⋅μ⋅(1−ϵ)2⋅V⋅L)/(ϵ3⋅dp2​⋅ρ⋅g)​

• hL​: افت فشار (m).

• μ: ویسکوزیته آب.

• ϵ: تخلخل بستر (معمولاً ۰.۴–۰.۵).

• dp​: قطر مؤثر ذرات شن (m).

۴. دانهبندی استاندارد شن

• صافی شنی سریع:

  • شن سیلیس با قطر مؤثر (d₁₀): ۰.۴۵–۰.۵۵ mm.

  • ضریب یکنواختی (UC): کمتر از ۱.۷ (UC = d₆₀/d₁₀).

• صافی شنی آهسته:

  • شن سیلیس با قطر مؤثر (d₁₀): ۰.۱۵–۰.۳۵ mm.

  • ضریب یکنواختی: کمتر از ۳.

۵. استانداردهای طراحی و اجرا

• ANSI/AWWA B100-09: استاندارد دانه بندی شن و آنتراسیت.

• EPA Guidance Manual: برای طراحی صافیهای شنی در سیستم های آب آشامیدنی.

• ISO 9001: مدیریت کیفیت در تولید مواد فیلتراسیون.

• مبحث ۱۶ مقررات ملی ساختمان ایران: الزامات فنی سیستم های تصفیه آب.

۶. روشهای اجرا و نگهداری

• آماده سازی بستر: شستشوی اولیه شن برای حذف گرد و غبار.

• شستشوی معکوس: تزریق آب و هوا برای جلوگیری از گرفتگی.

• کنترل کیفی: اندازهگیری کدورت خروجی (NTU < 1).

• جایگزینی دورهای شن: هر ۵–۱۰ سال بسته به کیفیت آب ورودی.

۷. جمع بندی

• انتخاب صافی شنی به عواملی مانند کیفیت آب ورودی، فضای قابل دسترس و هزینه ها بستگی دارد.

• محاسبات دقیق سرعت فیلتراسیون، سطح و ارتفاع بستر، کلید عملکرد بهینه سیستم است.

• رعایت استانداردهای دانه بندی و نگهداری منظم، عمر مفید صافی را افزایش میدهد.

• صافیهای شنی بهعنوان یک روش پایدار و مقرونبهصرفه، نقش کلیدی در تأمین آب سالم ایفا میکنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب