طراحی صحیح مدیا فیلترها (Media Filter) در تصفیه آب فقط به انتخاب یک مخزن و پر کردن آن با چند نوع مدیا محدود نمیشود. . پارامترهای مختلفی برای طراحی صحیح و اصولی مدیا فیلترها در تصفیه آب می بایست مدنظر قرار گیرد.
در این راهنما، روش طراحی مدیا فیلتر بهصورت مرحله به مرحله ارائه شده است. ابتدا دادهها و مبانی طراحی مشخص میشوند، سپس نوع و دانهبندی مدیا، قطر فیلتر، سایز مخزن و مقدار مدیاها تعیین شده و در پایان دبی مورد نیاز بکواش کنترل خواهد شد. برای روشنتر شدن روند محاسبات، یک مثال طراحی نیز در مقاله به صورت کامل آورده شده است.
داده های طراحی:
- دبی جریان ورودی به فیلتر (Q)
مبانی طراحی:
- نرخ فیلتراسیون در مدیاهای مختلف (برحسب m/h)
- نرخ بک واش در مدیاهای مختلف (برحسب m/h)
- حداقل ارتفاع مورد نیاز ستون بستر هر مدیا
- دانسیته توده (Bulk Density) مدیاهای مختلف
- Freeboard موردنیاز: حداقل ۳۰٪ حجم بستر؛ در صورت تصریح مقدار بالاتر توسط سازنده، توصیه سازنده ملاک است.
- دانهبندی مدیاهای مختلف
- ابعاد و حجم مخازن فیلتر موجود در بازار
- نوع مدیا
- دانه بندی
- سطح مقطع فیلتر: تقسیم دبی جریان بر نرخ فیلتراسیون (نرخ فیلتراسیون طراحی انتخابشده باید با محدودکنندهترین مدیای موجود در بستر سازگار باشد)
- محاسبه قطر فیلتر تئوری از روی سطح مقطع
- انتخاب قطر بزرگتر تجاری بر اساس سایز قطرهای مخازن موجود در بازار
- بررسی مجدد نرخ فیلتراسیون بر اساس قطر جدید
- بررسی سایزهای مخزن FRP موجود در بازار با قطر مشخصشده در مرحله قبل
- تعیین حداقل ارتفاع مورد نیاز هر مدیا و مجموع ارتفاع بستر
- اضافه کردن Freeboard موردنیاز (حداقل ۳۰٪ حجم بستر یا مقدار بالاتر توصیهشده توسط سازنده) برای بررسی فضای قابل استفاده اضافی مخزن
- توزیع مجدد ارتفاع لایههای مدیا بر اساس نزدیک بودن نسبت l/de (غیر از لایه گراول) در صورت وجود فضای اضافه در مخزن
- نهایی کردن سایز مخزن، ارتفاع لایهها، وزن مدیاهای مختلف (براساس حجم و دانسیته توده مدیا) و Freeboard نهایی موجود در مخزن
- محاسبه دبی موردنیاز بکواش (در فیلترهای چندمدیایی، نرخ بکواش بر اساس بالاترین حداقل نرخ بکواش موردنیاز در میان مدیاهای مورد استفاده تعیین میشود؛ مشروط بر اینکه این نرخ از حداکثر نرخ مجاز بکواش سایر مدیاها تجاوز نکند.)
- کنترل امکان تأمین دبی موردنیاز بکواش
- کنترل امکان عبور دبی موردنیاز بکواش از مسیر تخلیه
| مدیا | دانه بندی مرجع |
قطر موثر de (mm) |
نرخ فیلتراسیون (m/h) |
نرخ بکواش (m/h) | حداقل ارتفاع بستر | Bulk Density تقریبی (kg/m³) | حداقل Bed Expansion |
|
سیلیس
|
0.5 -1.5 mm |
0.6 | 5-12 | 37-49 |
تکمدیا: 600 mm مولتیمدیا: 200 mm |
1600 | ≈35٪ |
|
1–3 mm |
1.2 | 1560 | |||||
|
3–5 mm |
3.4 | 1520 | |||||
|
5–8 mm |
5.6 | 1480 | |||||
| سیلیس شیشه ای | 0.6–1.0 mm | 0.7 | <20 | >30 | 600 mm | 1250 | >20% |
|
حداقل Bed Expansion |
Bulk Density تقریبی (kg/m³) |
حداقل ارتفاع بستر |
نرخ بکواش مبنای طراحی (m/h) |
نرخ بکواش مرجع (m/h) |
نرخ فیلتراسیون مبنای طراحی (m/h) |
نرخ فیلتراسیون مرجع (m/h) |
قطر موثر de (mm) |
دانهبندی مرجع |
مدیا |
|
≈35٪ |
≈1450–1600 |
تکمدیا: 600 mm مولتیمدیا: 200 mm |
40 |
37–49 |
12 |
5–12 |
|
General |
سیلیس |
|
1600 |
0.6 |
0.5 -1.5 mm |
|||||||
|
1560 |
1.2 |
1–3 mm |
|||||||
|
1520 |
3.4 |
3–5 mm |
|||||||
|
1480 |
5.6 |
5–8 mm |
|||||||
|
≥20٪ |
1250 |
600 mm |
30 |
>30 |
15 |
<20 |
0.7 |
0.6–1.0 mm |
Glass Media |
|
≈35٪ |
500 |
660 mm |
40 |
29-40 |
10 |
10-12 |
0.75 |
8×30 Mesh ≈ 0.60–2.4 mm |
کربن فعال گرانول (GAC) |
|
≥20٪ |
800 |
تکمدیا: 600 mm مولتیمدیا: 300 mm |
35 |
29–44 |
12 |
8-20 |
1.5 |
1.4–2.7 mm |
آنتراسیت |
|
≥40٪ |
1200 |
400 mm |
25 |
24–29 |
10 |
7.5-10 |
0.7 |
12×40 Mesh ≈ 0.40–1.7 mm |
Ironix |
مثال) طراحی یک فیلتر مولتی مدیا برای دبی 5/1 مترمکعب بر ساعت:
1- انتخاب مدیا
- نوع و دانه بندی مدیا:
لایه زیرین: گراول با دانه بندی 5-8 میلیمتر
لایه میانی: سیلیس با دانه بندی 0.6-1 میلیمتر
لایه بالایی: آنتراسیت با دانه بندی 1.4-2.7 میلیمتر
2- تعیین قطر فیلتر
بر اساس جدول راهنما، نرخ فیلتراسیون برای سیلیس و آنتراسیت را 12 m/hr در نظر می گیریم. بنابراین:
A = Q/V = (1.5 m3/hr )/ (12 m/hr) = 0.125 m2 → D = 40 cm = 16 inch
بنابراین مخزن FRP با قطر 16 اینچ مناسب است که خوشبختانه با همین سایز (65*16) در دسترس نیز می باشد.
3- تعیین سایز مخزن و وزن مدیاها
مخزن انتخابی: 65*16 (قطر 40 و ارتفاع 162.5 سانتیمتر)
بر اساس جدول راهنما، حداقل ارتفاع مورد نیاز بسترها به این صورت خواهد بود:
گراول: 15 سانتیمتر (تا بالای نازل)
سیلیس: 20 سانتیمتر
آنتراسیت: 30 سانتیمتر
فضای خالی بالا برای بک واش (30% مجموع مقادیر فوق): 20 سانتیمتر
مجموع: 85 سانتیمتر
از آنجاییکه مجموع حداقل ستون مورد نیاز (85 سانتیمتر) از ارتفاع مخزن (162.5 سانتیمتر) کمتر است، با در نظر گرفتن نزدیک بودن نسبت L/de (غیر از لایه گراول) مدیاها می توان نسبت به افزایش و توزیع مجدد لایه ها اقدام نمود که به صورت زیر می شود:
|
l/de |
ارتفاع ستون (l) (mm) |
حجم مدیا (lit) |
وزن مدیا (KG) |
اندازه موثر دانه بندی (de) (mm) |
دانسیته توده (Kg/Lit) |
مدیا |
|
450 |
675 |
87.5 |
70 |
1.5 |
0.8 |
آنتراسیت (لایه بالا) |
|
482 |
289 |
37.5 |
60 |
0.6 |
1.6 |
سیلیس (لایه میانی) |
|
|
156 |
20.3 |
30 |
|
1.48 |
گراول |
|
|
|
43.6 |
|
|
|
فضای خالی بک واش |
|
|
|
188.9 |
|
|
|
کل فضای مورد نیاز |
همانطور که مشاهده می شود، با این چینش مدیا و در نظر گرفتن 30% فضای Freeboard به مجموع 188.9 لیتر میرسیم که از حجم کل 191.7 لیتری مخزن 1665 کمتر بوده و قابل قبول است.
4- دبی مورد نیاز بک واش
با دانستن قطر فیلتر (16 اینچ) و نرخ بک واش بر اساس جدول راهنما (40 m/hr)، می توان دبی مورد نیاز بک واش را به روش زیر محاسبه نمود:
Q backwash = 40 m/hr * 3.14 * 16 * 16 * 0.00065 / 4 = 5.2 m3/hr
در طراحی فیلتر مولتی مدیا، قطر مخزن باید بر اساس دبی و نرخ فیلتراسیون مناسب انتخاب شود، اما انتخاب نهایی مخزن به قطر محدود نیست و باید همزمان فضای لازم برای ارتفاع بستر مدیاها و Freeboard مورد نیاز نیز کنترل شود. پس از انتخاب مخزن، ارتفاع و مقدار مدیاها با توجه به مشخصات طراحی و فضای واقعی مخزن نهایی میشود و در نهایت دبی بکواش و امکان تأمین و تخلیه آن بررسی میگردد.
به همین دلیل، طراحی فیلتر مولتی مدیا یک فرآیند مرحلهای و در عین حال تکرارشونده است؛ ممکن است پس از انتخاب یک سایز تجاری مخزن، لازم باشد ارتفاع لایهها و فضای خالی دوباره کنترل شوند تا ترکیب نهایی از نظر فیلتراسیون، چیدمان مدیا و بکواش قابل قبول باشد. روش ارائهشده در این مقاله چارچوبی منظم برای انجام همین بررسیها فراهم میکند.
پشتیبانی بله
پشتیبانی واتساپ
☎ تماس با ما
نظرات