فیلتراسیون با بستر ماسه ای یکی از روش‌های مؤثر برای تصفیه مایعات است که در آن از یک بستر متخلخل شامل ذرات ماسه ای استفاده می شود. این روش در دسته فیلترهای عمیق قرار می گیرد و به دلیل ویژگی‌های خاص بستر ماسه ای، قابلیت جداسازی ذرات جامد معلق در مایعات را دارد. عملکرد این نوع فیلتراسیون بر اساس نفوذ ذرات به داخل بستر ماسه ای و به دام افتادن آنها در میان لایه‌های ماسه ای است.
بستر ماسه ای به عنوان یک ساختار طبیعی و متخلخل، دارای ویژگی‌هایی است که آن را برای جداسازی ذرات ریز از جریان مایع مناسب می سازد. این ویژگی‌ها شامل سطح گسترده تماس، قابلیت جذب و به دام انداختن ذرات و ایجاد مقاومت کنترل شده در برابر جریان مایع است. وقتی مایع حاوی ذرات معلق از میان بستر ماسه ای عبور می کند، ذرات به تدریج به داخل منافذ بستر نفوذ کرده و در آنجا گیر می افتند. این فرآیند باعث کاهش ذرات معلق و بهبود کیفیت مایع خروجی می شود.
بستر ماسه ای معمولاً از ذرات ماسه با اندازه‌ها و دانه بندی‌های مشخص تشکیل شده است. انتخاب اندازه و نوع ماسه بستگی به نوع مایع و ذراتی دارد که باید جدا شوند. ماسه با دانه‌های ریزتر معمولاً برای جداسازی ذرات کوچک تر به کار می رود، در حالی که دانه‌های درشت تر برای مایعاتی با ذرات بزرگ تر مناسب هستند. این تطبیق پذیری باعث شده است که فیلتراسیون با بستر ماسه ای در کاربردهای مختلف، از جمله تصفیه آب، پساب‌های صنعتی و حتی در صنایع غذایی، به کار رود.
فیلترهای شنی معمولاً برای جداسازی مقادیر کوچک مواد جامد (در حدود 10 پی پی ام یا 10 گرم در هر متر مکعب) با اندازه ذرات کمتر از 100 میکرومتر در محلول‌های آبی مورد استفاده قرار می گیرند. این فیلترها به ویژه در تصفیه پساب فاضلاب کاربرد فراوانی دارند، چرا که قادر به جداسازی ذرات ریز و ناخالصی‌ها از آب و پساب‌ها هستند. عملکرد این فیلترها به طور مؤثر بر اساس ویژگی‌های بستر شن و ماسه ای است که در آن ذرات به داخل بستر نفوذ کرده و به طور طبیعی از جریان آب جدا می شوند.
مزایای استفاده از بستر ماسه ای در فیلتراسیون
استفاده از بستر ماسه ای به ویژه در تصفیه آب و مایعات مزایای فراوانی دارد که آن را به یکی از روش‌های پرکاربرد در تصفیه خانه‌ها و صنایع مختلف تبدیل کرده است. این مزایا شامل کارایی بالا، هزینه مناسب و سازگاری با انواع مختلف مایعات می باشد. در ادامه به تفصیل به مزایای استفاده از بستر شنی و ماسه ای در فیلتراسیون آب و فاضلاب پرداخته می شود.
کارایی بالا در حذف ذرات ریز
بستر ماسه ای به دلیل ویژگی‌های فیزیکی خاص خود، قادر به جذب و جداسازی ذرات معلق بسیار ریز در مایعات است. این ذرات می توانند شامل مواد معلق، گرد و غبار، آلاینده‌ها و ذرات جامد در آب باشند. ماسه با اندازه دانه‌های متفاوت، به صورت یک بستر متخلخل عمل می کند و ذرات را در خود به دام می اندازد. در نتیجه، فیلتراسیون با بستر ماسه ای می تواند کیفیت آب یا مایعات خروجی را به طور چشمگیری بهبود بخشد.
سادگی و هزینه‌های کم
یکی از بزرگ ترین مزایای استفاده از بستر سیلیس، سادگی و هزینه پایین آن است. ساخت و نگهداری فیلتر ماسه ای نسبت به سایر سیستم‌های تصفیه آب مانند فیلترهای ممبران یا سیستم‌های فیلتراسیون پیشرفته، هزینه کمتری دارد. مواد اولیه برای ساخت بستر ماسه ای مانند شن و ماسه ارزان و در دسترس هستند، و نصب و راه اندازی این سیستم‌ها ساده است. به علاوه، نگهداری فیلترهای ماسه ای به نسبت ساده بوده و نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد.
انعطاف پذیری بالا در کاربردها
بستر ماسه ای می تواند برای تصفیه انواع مختلف مایعات، از جمله آب آشامیدنی، پساب‌های صنعتی و حتی آب‌های با آلاینده‌های مختلف استفاده شود. به دلیل قابلیت تغییر اندازه دانه‌ها و ترکیب ماسه، این سیستم‌ها می توانند برای انواع مختلف فیلترها طراحی شوند. از این رو، بستر ماسه ای می تواند در صنایع مختلف مانند تصفیه فاضلاب، تصفیه آب در کشاورزی و تصفیه آب آشامیدنی کاربرد داشته باشد.
عملکرد پایدار و طول عمر بالا
فیلتراسیون ماسه ای به دلیل استحکام و مقاومت بالای ماسه در برابر فرسایش و تغییرات شیمیایی، عمر طولانی تری دارند. علاوه بر این، ماسه به راحتی تمیز می شود و از آنجا که ماسه در طول زمان دچار تغییرات زیادی نمی شود، سیستم فیلتراسیون می تواند عملکرد پایداری را برای مدت طولانی حفظ کند. شستشوی معکوس (بک واش) نیز به راحتی می تواند برای تمیز کردن بستر ماسه ای انجام شود، که به افزایش عمر مفید فیلتر کمک می کند و مانع از افت فشار صافی های شنی میشود.
فرآیند تصفیه به صورت تدریجی و پیوسته
یکی دیگر از ویژگی‌های مثبت استفاده از بستر ماسه ای این است که فرآیند تصفیه به طور پیوسته و تدریجی انجام می شود. آب یا مایع به آرامی از میان لایه‌های ماسه عبور کرده و در این مسیر، ذرات معلق از مایع جدا می شوند. این فرآیند به گونه ای است که مایعات به سرعت از بستر عبور نکرده و ذرات در معرض جذب و جداسازی بیشتری قرار می گیرند. در نتیجه، کارایی فیلتراسیون بهبود می یابد.
کاهش نیاز به مواد شیمیایی
یکی از مزایای دیگر بستر ماسه ای در فیلتراسیون این است که به طور طبیعی قادر به جذب ذرات و آلاینده‌ها است و نیاز به مواد شیمیایی برای حذف آلودگی‌ها را به حداقل می رساند. در برخی سیستم‌های تصفیه آب، به منظور تسهیل فرآیند تصفیه، مواد شیمیایی مانند منعقدکننده‌ها یا کلر به آب اضافه می شوند. در فیلترهای ماسه ای، این نیاز به مواد شیمیایی معمولاً کمتر است، زیرا بستر ماسه ای خود به طور طبیعی نقش جذب کننده را ایفا می کند.
تأثیر کم بر محیط زیست
با توجه به اینکه ماسه یک ماده طبیعی است، استفاده از آن در فیلتراسیون آسیب زیادی به محیط زیست نمی زند. ماسه در مقایسه با سایر مواد تصفیه مانند رزین‌ها یا مواد شیمیایی، تأثیرات کمتری بر محیط زیست دارد و بازیافت آن نیز به سادگی ممکن است. به علاوه، ماسه معمولاً از منابع محلی تأمین می شود که هزینه حمل و نقل را کاهش می دهد.
تفاوت‌های بستر ماسه‌ای با بستر شنی
در واقع، “بستر ماسه‌ای” و “بستر شنی” معمولاً به یک مفهوم اشاره دارند و تفاوت خاصی بین آنها وجود ندارد. ماسه و شن به طور عمومی برای توصیف دانه‌های ریز سنگی استفاده می شوند که در فرآیندهای تصفیه به کار می روند. با این حال، در برخی مواقع ممکن است برای مقاصد خاص، تفاوت‌هایی در اندازه دانه‌ها و ترکیب آنها در نظر گرفته شود. در جدول زیر تفاوت‌های بستر ماسه با بستر شنی آورده شده است:
| ویژگی | بستر ماسه ای | بستر شنی |
| نوع مواد | معمولاً از ماسه طبیعی با اندازه دانه‌های مختلف استفاده می شود. | معمولاً از شن یا دانه‌های بزرگ تر و مقاوم تر استفاده می شود. |
| اندازه دانه‌ها | اندازه دانه‌ها معمولاً ریزتر و نرم تر است. | اندازه دانه‌ها معمولاً درشت تر و مقاوم تر است. |
| کاربرد در فیلتراسیون | برای تصفیه آب‌های کم عمق و جذب ذرات ریزتر استفاده می شود. | برای تصفیه آب‌های با آلودگی سنگین تر و ذرات بزرگ تر استفاده می شود. |
| کارایی فیلتراسیون | دارای دقت بیشتر در جداسازی ذرات ریز. | مناسب برای تصفیه مواد با ذرات درشت تر و کاهش فشار کارکردی. |
| ظرفیت جذب | معمولاً ظرفیت جذب ذرات ریزتر را داراست. | ظرفیت جذب معمولاً به نسبت کمتر و برای ذرات درشت تر طراحی شده است. |
| تمیزکاری (بک واش) | نیاز به شستشوی معکوس بیشتر برای حفظ عملکرد بهینه. | شستشوی معکوس می تواند کمتر باشد، اما بستگی به میزان آلودگی دارد. |
| مقاومت در برابر فرسایش | نسبت به شن نرم تر و آسیب پذیرتر است. | مقاوم تر در برابر فرسایش و سایش |
در انتها پیشنهاد می نمائیم مقاله نحوه پر کردن فیلتر شنی با سیلیس را نیز بازدید کنید.
