فیلترهای گرین سند، یکی از روش های متداول حذف آهن، منگنز و سولفید هیدروژن از آب هستند که حدوداً از سال 1950 در کشور آمریکا برای این منظور در حال استفاده شدن می باشند. گرین سند، از دانه های "گلوکونیت" تولید می شود. این دانه ها، پس از استحصال، شستشو و جداسازی، تبدیل به دانه های با اندازه مش 60*18 با ابعاد حدودی بین 0.3-0.35 میلیمتر و ضریب یکنواختی 1.6 می شوند که در نوع خود، یک ماده عالی برای فیلتراسیون است. پس از این مرحله، دانه های "گلوکونیت"، با ماده "اکسید منگنز" روکش می شوند. روکش اکسید منگنز باعث ایجاد خاصیت اکسیدکنندگی قوی در دانه های گرین سند شده و توانایی اکسیداسیون و فیلتراسیون همزمان آهن، منگنز و مقدار کمی سولفید هیدروژن را به آن ها می دهد.
دانه های گرین سند برای بازیابی خاصیت اکسیدکنندگی خود، نیاز به "احیا شدن" دارند. برای احیای فیلتر گرین سند می توان از روش "احیای پیوسته" (Continuous Regeneration) یا "احیای غیر پیوسته" (Intermittent Regeneration) و یا ترکیب هر دو روش استفاده کرد.
احیای فیلتر گرین سند با روش احیای پیوسته، بیشتر برای مواقعی استفاده می شود که هدف اصلی، حذف "آهن" از آب باشد.در این روش، همانطور که از نامش پیداست، یک ماده اکسید کننده مانند کلر یا پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) و یا ترکیب این دو ماده، بصورت پیوسته به جریان آب پیش از ورود به فیلتر گرین سند، تزریق می شود. با روش احیای پیوسته، امکان حذف آهن محلول در آب تا میزان 15 میلیگرم در لیتر و یا حتی بیشتر به وجود خواهد آمد. برای میزان غلظت بالاتر آهن، می بایست دبی جریان وارد شده به فیلتر را کاهش داد تا زمان تماس بیشتری بین آب و گرین سند وجود داشته باشد. در این حالت توصیه می شود که سرعت ورودی آب به حدود 1.5 تا 2.5 گالن بر دقیقه به ازای هر فوت مربع سطح مقطع گرین سند کاهش پیدا کند. ضمناً، در این مقادیر بالای آهن توصیه شده است که زمان کارکرد مداوم فیلتر را در بازه های کوتاه تر زمانی، بین 4 تا 6 ساعت تنظیم نمود. این در حالی است که برعکس، اگر میزان آهن آب کم باشد (بین 0.5 تا 3 میلیگرم در لیتر)، می توان بازه زمانی کاری فیلتر را به 18 تا 36 ساعت رسانده و سرعت آب ورودی را نیز تا حدود بین 3 تا 5 گالن بر دقیقه به ازای هر فوت مکعب سطح مقطع گرین سند ریخته شده در فیلتر، افزایش داد.
اگر میزان آهن اکسید شده پیش از ورود به مخزن فیلتر، بالا باشد، می توان یک لایه آنتراسیت با ارتفاع حدود 18 اینچ روی گرین سند قرار داد و با این کار مدت زمان کار فیلتر را بالاتر برد. بطور کلی، اگر آب دارای ذرات معلق بالایی (مانند اکسید آهن) باشد، استفاده از پوشش آنتراسیت روی گرین سند، یک روش مناسب برای بالاتر بردن سطح عملکرد فیلتر محسوب می شود. اگر هدف اصلی دستگاه، حذف آهن اکسید شده باشد که بصورت ذرات معلق در آب هستند، می توان با استفاده از آنتراسیت بر روی گرین سند، حتی مقدار مورد نیاز گرین سند را نسبت به حالت عادی کمتر در نظر گرفت. در سیستم های فیلتراسیون گرین سند بزرگ که اپراتورهای ماهرتری هم دارند، معمولاً علاوه بر کلر، از پرمنگنات پتاسیم هم برای اکسید کردن آهن استفاده می شود.
اگر علاوه بر آهن، میزان منگنز هم در آب بالا باشد، ابتدا باید کلر تزریق شده و پس از آن پرمنگنات پتاسیم را وارد آب کرد. البته فاصله مکانی این دو تزریق باید به گونه ای تعبیه شود که ماده اکسید کننده ارزان تر (کلر) تا جاییکه امکان دارد ابتدا آهن موجود در آب را اکسید کند و سپس پرمنگنات پتاسیم به آن اضافه شود. در این حالت، پرمنگنات پتاسیم شروع به اکسید کردن منگنز و آهن باقی مانده (که هنوز اکسید نشده است) خواهد کرد. در این حالت توصیه می شود تا پرمنگنات پتاسیم، کمی بیشتر از میزان مورد نیاز اکسیداسیون به آب تزریق شود تا بتواند وارد فیلتر شود. پرمنگنات پتاسیم وارد شده به فیلتر، توسط گرین سند تبدیل به اکسید منگنز شده و روی سطح دانه های گرین سند رسوب می کند. در واقع، با این کار، گرین سند احیا شده و برای عملکرد مناسب در جریان پیوسته، همیشه آماده می باشد.
زمانی که گرین سند تازه درون فیلتر ریخته می شود، می بایست پیش از استفاده و قرار گرفتن در مدار، کاملاً احیا شود. دستورالعمل این کار روی بسته های گرین سند توسط شرکت های تولید کننده آنها نوشته شده است. اما بصورت کلی، گرین سند تازه ریخته شده در مخزن فیلتر می بایست چند ساعت در محلول 2 تا 3 درصد غلظت پرمنگنات پتاسیم غوطه ور شده و کاملاً خیس بخورد. بصورت تجربی، یک پوند پرمنگنات پتاسیم در 5 گالن آب حل کرده و این محلول را داخل فیلتر گرین سند بریزید تا جاییکه سطح گرین سند کاملاً با این محلول پوشانده شود. بعد بگذارید تا این وضعیت از شب تا صبح ادامه داشته باشد. صبح روز بعد، فیلتر را بک واش کنید تا زمانی که دیگر هیچ اثری از پرمنگنات پتاسیم در فیلتر باقی نمانده باشد. حالا می توانید فیلتر را در مدار قرار دهید. بعد از زمانی که فیلتر گرین سند با این روش، احیای اولیه شده و در مدار قرار گرفت و از کلر نیز به عنوان ماده اکسید کننده استفاده شد، تا زمانی که میزان کلر در آب تصفیه شده خروجی فیلتر در محدوده 0.5 ppm قرار داشته باشد، می توان از سالم بودن لایه اکسید منگنز روی گرین سند داخل فیلتر، اطمینان داشت.
احیای غیر پیوسته، معمولاً برای مواقعی استفاده می شود که مشکل اصلی، "منگنز" بوده و مقدار آهن در آب خیلی بالا نباشد. در این روش، اکسید شدن منگنز مستقیما توسط خود گرین سندی که به تازگی احیا شده باشد، صورت می گیرد. بعد از گذشت مدتی از اکسیداسیون، به تدریج توان گرین سند برای ادامه اکسید کردن کاهش پیدا کرده و نیاز به احیای آن وجود خواهد داشت. برای انجام احیا، ابتدا می بایست فیلتر را بک واش و سپس محلول رقیق پرمنگنات پتاسیم (1.5 اونس پرمنگنات به ازای هر فوت مکعب گرین سند) به آرامی از بالا به پایین بستر گرین سند حرکت کند. گرین سند می بایست چند دقیقه در همین حالت در محلول بصورت شناور باقی بماند. پس از احیا، لازمست فیلتر کاملاً شستشو داده شود تا تمامی پرمنگنات پتاسیم اضافه از آن خارج شود. آب حاوی پرمنگنات پتاسیم مازاد را می توان مجدداً وارد مخزن محلول پرمنگنات پتاسیم کرد تا برای احیای بعدی مورد استفاده قرار بگیرد. با این کار، عملاً هدر رفت پرمنگنات پتاسیم و هزینه تأمین آن کاهش خواهد یافت. یکی از ایرادات وارد بر روش احیای غیرپیوسته، زمان زیاد سیکل احیا و بک واش در مقایسه با روش احیای پیوسته است. در روش احیای پیوسته، فیلتر گرین سند شاید تنها حدود 15 دقیقه به دلیل بک واش و شستشو خارج از مدار قرار بگیرد. این در حالی است که در روش احیای غیر پیوسته، سیکل کامل احیا و شستشو، حدود 75 دقیقه زمان برده و در طول این مدت، دستگاه از مدار خارج خواهد بود.
دبی توصیه شده برای بک واش فیلتر گرین سند، 12 گالن بر دقیقه به ازای هر فوت مربع سطح فیلتر و در دمای 60 درجه فارنهایت می باشد. این دبی، شرایط لازم را برای انبساط 35 تا 40 درصدی بستر گرین سند را فراهم می آورد.
حداقل ارتفاع لازم برای بستر گرین سند در روش احیای غیر پیوسته، بین 24 تا 30 اینچ و در روش احیای پیوسته، بین 18 تا 20 اینچ توصیه شده است. البته همانطور که قبلاً نیز به آن شاره شد، در صورت وجود مقادیر بالای مواد اکسید شده و ذرات معلق پیش از ورود به فیلتر، می توان با قرار دادن یک لایه آنتراسیت روی گرین سند، ارتفاع بستر گرین سند را کمی کمتر در نظر گرفت.
اگر آب خروجی فیلتر گرین سند، کماکان دارای آهن و یا منگنز باشد، لازمست تا ضمن اندازه گیری و آزمایش دقیق، متوجه شویم که دلیل آن چیست. وجود چنین موردی می تواند به دلیل عدم اکسیداسیون کافی و یا عبور مواد اکسید شده از داخل بستر گرین سند، اتفاق افتاده باشد.
پیشنهاد شده است که روی خط ورودی به فیلتر و همینطور خط خروجی از آن، دو گیج فشار جداگانه نصب شود. بعد از هربار احیا و بک واش، هر دو گیج فشار تقریباً می بایست عدد یکسانی را نشان دهند. به تدریج و با قرار گرفتن فیلتر در مدار و فیلتراسیون مواد اکسید شده توسط آن، شاهد وجود اختلاف فشار بین دو گیج خواهیم بود. این اختلاف فشار، نشاندهنده افت هد در فیلتر است. هرگاه اختلاف فشار خط وروودی و خروجی فیلتر گرین سند به حدود 8 تا 9 psi رسید، زمان بک واش آن فرا رسیده است.
عدم انجام بک واش در زمان مقرر، باعث می شود تا آهن و منگنز، چه به صورت محلول و چه غیرمحلول، با فشار بالادست از بستر گرین سند عبور کرده و به آب خروجی فیلتر نشت پیدا کنند.
نظرات