دسته: تأمین تجهیزات و ملزومات

استفاده از استاتیک میکسر ها در سال های اخیر از محبوبیت بالایی برخودار شده است و دلیل آن وجود مزایای متعدد موجود در این تجهیزات مانند کاهش مصرف انرژی، تعمیرات و اثرات زیست محیطی در کنار بهبود راندمان سیستم و فرآیندهای مورد نظر می باشد. شرکت تصفیه هوشمند آویسا با استفاده از تجربه، نوآوری و خلاقیت و به کارگیری دانش روز دنیا، یکی از پیشگامان تولید تجهیزات مختلف صنعت آب و فاضلاب و صنایع مرتبط می باشد که انواع مختلف استاتیک میکسرها و تجهیزات مرتبط با آن یکی از زمینه های فعالیت های تخصصی این شرکت می باشد.

شرکت تصفیه هوشمند آویسا با تکیه بر دانش و تخصص مهندسان مجرب و هم چنین تجربه ی تیم کارگاهی خود در زمینه ی طراحی، تولید و اصلاح سیستم ها و تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب یکی از پیشتازان این صنعت می باشد. این شرکت قادر به طراحی و ساخت انواع مختلف استاتیک میکسرها برای کاربردها و صنایع مرتبط و غیرمرتبط می باشد. طراحی استاتیک میکسرها بر مبنای دانش تخصصی مهندسان این شرکت در زمینه سیالات بوده و همین امر موجب تضمین کیفیت و کارآیی تجهیزات ساخته شده توسط این شرکت می گردد.

مصرف انرژی پایین

طراحی استاتیک میکسر ها با توجه به هدف کارفرما و ویژگی های سیستم مورد استفاده به گونه‌ای انجام می پذیرد که بالاترین میزان راندمان با پایین ترین مصرف انرژی، افت فشار همراه شود.

بیشترین راندمان اختلاط

تمام استاتیک میکسر های شرکت تصفیه هوشمند آویسا به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که بیشترین مقدار بازدهی در اختلاط را ارائه دهند. محصولات این شرکت طیف گسترده ای از اندازه ها و جنس های مختلف و استاندارد را شامل می شود که همگی آنها دارای بیشترین بازدهی اختلاط در کوتاه ترین زمان ممکن می باشند.

کمترین نیاز ممکن به تعمیر و نگهداری

طراحی به گونه ای است که بر خلاف میکسرهای متحرک، دارای هیچ بخش متحرکی نیست و در نتیجه میزان تعمیرات در آنها به صفر برسد. این شرکت با بهره گیری از این ویژگی توانسته است نیاز صنایع مختلف در این حوزه را مرتفع سازد.

کاهش هزینه های نصب و بهره برداری

شرکت تصفیه هوشمند آویسا با ارائه دفترچه راهنما و شناسنامه ی محصولات خود به کارفرمایان و مشتریان، همواره سعی بر هموار نمودن مسیر نصب و کاهش هزینه های مربوطه داشته است. در همین راستا طراحی استاتیک میکسر های این شرکت نیز به گونه ای صورت  می پذیرد که این هزینه ها به پایین ترین حد ممکن برسد.

کاهش استفاده از مواد شیمیایی

بالا بودن راندمان اختلاط و کیفیت آن در استاتیک میکسر های طراحی و ساخته شده توسط این شرکت، موجب کاهش نیاز به استفاده از مواد شیمیایی به دلیل بهبود فرآیند اختلاط می گردد.

کاهش فضای مورد نیاز

استاتیک میکسر های طراحی شده توسط این شرکت علاوه بر کارآیی، کم ترین حجم ممکن را دارا می باشند و به همین علت از این تجهیزات می توان در کمترین فضای ممکن مانند زانویی‌ها و برخی پوسته ها نیز استفاده نمود.

طراحی منحصر به فرد

تمامی تجهیزات تولید شده توسط شرکت تصفیه هوشمند آویسا با دقت بسیار بالا و بر اساس ویژگی ها و درخواست مشتریان طراحی و ساخته می شوند تا نیازهای سیستم را به بهترین شکل ممکن برآورده نمایند. همین امر موجب بهبود راندمان سیستم و آسان نمودن فرآیندهای نصب، راه اندازی، تعمیر و راه اندازی و کنترل برای مشتریان و کارفرمایان می گردد.

مقدمه

از استاتیک میکسرها می توان برای طیف گسترده ای از فرآیندها و عملیات نظیر دوزینگ، پراکندگی، تبادل حرارتی در جریان های لمینار و تشکیل امولسیون استفاده نمود. استاتیک میکسر ها دارای نقاط قوت برجسته ای برای اختلاط مایعات، گازها و پودرهای جامد هستند. تاکنون این تجهیزات در صنایع مختلفی مورد آزمایش و استفاده قرار گرفته اند که در اکثریت قریب به اتفاق آنها نیز نتایج امیدوار کننده و مورد قبول بوده است. عملیات اختلاط یا میکس کردن توسط فرآیندهای جداسازی، توسعه و جابجایی مداوم اجزا صورت می پذیرد.

میکسرهای ایستا یا بدون حرکت برای اختلاط ترکیبات تزریقی با سیال مادر، از یک سری عناصر اختلاط مشخص که دارای نتظیمات دقیقی هستند، استفاده می کنند. اختلاف غلظت، دما و سرعت در مقطع جریان همگن و یکنواخت می شوند. میکسرها در حالت کلی تجهیزاتی هستند که معمولا شامل یک بخش لوله ای ساده، فلنج ها به همراه تعدادی انژکتور (تزریق کننده)، نقاط نمونه برداری که در خم ها (زانویی ها) یا قسمت های مربعی یا مستطیلی برای مجاری و کانال های باز قرار دارند، هستند. استاتیک میکسرها در جنس های مختلف و متنوعی مانند کربن استیل، فولاد ضدزنگ، آلیاژهای مختف، GRP، uPVC، cPVC، PTFE و … تولید و استفاده می شوند.

اجزا و بخش های یک استاتیک میکسر را می توان با توجه به مورد، هدف و صنعت مورد استفاده به شکل های مختلفی طراحی نموده و ساخت. هم چنین می توان با توجه به قابلیت استفاده آن برای انواع مختلف هوزینگ ها – از فشار بالا تا کانال باز- از این تجهیزات در صنایع و محیط‌های صنعتی مختلف استفاده شود. اجزا و بخش های یک استاتیک میکسر می توانند به صورت ثابت و فیکس شده یا تعویض شونده باشند و تعداد لازم و مورد نیاز اجزا و بخش های مخلوط کننده نیز برای یک کاربرد و فعالیت خاص با توجه به مقدار همگن بودن مورد نیاز و نسبت حجم به جریان اجزا در فرآیند مورد نظر تعیین می گردد.

میزان همگن بودن مورد نیاز با توجه به نوع اختلاط مورد استفاده در استاتیک میکسر متفاوت می باشد و می بایست توسط کارفرما (استفاده کننده نهایی از سیستم) و با توجه به تغییر ضریب CoV مشخص گردد. در اکثر موارد میزان CoV در بازه ی 0/01 تا 0/05 مقداری معقول برای بیشترین فرآیندها و کاربردها و می باشد، هر چقدر میزان CoV کمتر باشد، فرآیند اختلاط در استاتیک میکسر کیفیت بهتری خواهد داشت.

مقدار CoV به صورت زیر تعریف و محاسبه می شود:

که در آن c : میانگین مقدار غلظت افزودنی های اندازه گیری شده

C_mean : میانگین غلظت نظری

C_i : غلظت موضعی افزودنی ها در محل اندازه گیری

N : تعداد نواحی اندازه گیری غلظت است.

برخی مزایای استاتیک میکسر:

• بازدهی اختلاط در استاتیک میکسر ها بسیار بالا می باشد لذا میزان مصرف مواد و افزودنی های شیمیایی و تشکیل مواد و محصولات جانبی به طور چشمگیری کاهش خواهد یافت.

• استاتیک میکسر نیاز به استفاده از مخازن، همزن ها، قطعات متحرک و نیروی محرک مستقیم را از بین می برد و این امکان را به مصرف کننده می دهد تا با مصرف کمترین انرژی بالاترین کارآیی را داشته باشد.
• انرژی مورد نیاز برای فرآیند اختلاط و تامین بازدهی مورد نظر از طریق افت فشار جریان سیال در اجزا استاتیک میکسر تامین می شود. استاتیک میکسر ها به صورت دائمی نصب می شوند و هیچ گونه کاهش ظرفیتی برای پمپ های موجود در سیستم ایجاد نمی‌کنند.
• نصب استاتیک میکسر ها بسیار ساده و آسان بوده و نیازی به مهارت خاصی برای برای نصب و بهره برداری آنها نمی باشد.
• این تجهیزات هیچ بخش متحرکی ندارند و لذا عملاً تعمیرات خاصی نخواهند داشت.
• استاتیک میکسر را می توان برای سایزهای مختلفی ساخت و هم چنین برای طراحی آنها در کانال های باز نیز هیچ گونه محدودیت طراحی و ساختی وجود ندارد.

• هر استاتیک میکسر را می توان با توجه به فرآیند و هدف استفاده به صورت منحصر به فردی طراحی نمود و ساخت.

اصول عملکرد استاتیک میکسر

اصول عملکرد یک استاتیک میکسر در مواقعی که دو نوع سیال مخلوط پذیر با جریان آرام وجود دارد بر مبنای  تقسیم جریان می باشد. اجزا و عناصر موجود در استاتیک میکسر به صورت مارپیچی یا شبه مارپیچی می باشند و در داخل مجموعه ای از پیچ و تاب های متناوب چپ و راست 180 درجه ای قرار دارند. این اجزا، جریان ورودی را به دو بخش تقسیم نموده و سپس آنها را 180 درجه می چرخانند. این اجزا به صورت سری در استاتیک میکسر قرار می گیرند. با افزایش تعداد جریان ها یا لایه ها، ضخامت لایه ها کاهش می یابد. معمولا برای انجام اختلاط به صورت کامل و موفق، نیاز به 12 تا 24 جز می باشد.

در صورت وجود دو نوع سیال اختلاط پذیر در جریان متلاطم، مکانیسم اصلی مخلوط نمودن شعاعی خواهد بود به این ترتیب که سیال به صورت مدام از مرکز لوله به سمت دیواره ها حرکت داده می شود و تغییر جهت سیال توسط اجزا صورت می پذیرد. برای دستیابی به اختلاط کامل و موفق (همگن سازی کامل) در جریان های متلاطم نیاز به 1/5 تا 4 جز می باشد.

در مواقعی که در نوع سیال اختلاط ناپذیر با جریان متلاطم داشته باشیم، مکانیزم اختلاط شعاعی موجب کاهش اختلاف شعاعی در سرعت و اندازه و قطرات می شود. این امر باعث افزایش سطح تماس بین فازها می شود و فرآیند اختلاط را بهبود می بخشد. مقدار طول پراکندگی مورد نیاز وابسته به مدت زمان تماس می باشد. برای فرآیندهایی که دارای حجم زیادی از جابجایی می‌باشند و تعادل در آنها به سرعت برقرار می شود، طولی به اندازه 5 برابر قطر کافی می باشد.

انواع مختلف استاتیک میکسر ها

امروزه از استاتیک میکسر ها در مکان ها و فرآیندهای مختلف و متنوعی در سراسر جهان استفاده می شود و این تجهیزات بالاترین استانداردهای مربوط به اختلاط، امنیت و اقتصادی را دارا می باشند. در حالت کلی استاتیک میکسر ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

میکسرهای کانالی: از این تجهیزات در تصفیه خانه های جدید (یا جایگزینی آنها در تصفیه خانه‌های قدیمی) استفاده می شود. این دسته از استاتیک میکسر ها به سرعت به سطح بالایی از اختلاط دست پیدا می کنند و به مقدار بسیار کمی موجب افت هد (فشار) در طول های بسیار کوتاه می شوند. میکسرهای کانالی بازه ی گسترده ای از جریان ها را در برمی گیرند و استفاده در اختلاط شیمیایی بسیار کارآمد و ایده آل می باشند، چرا که موجب میزان استفاده از مواد شیمیایی و در نتیجه کاهش هزینه ها و پیامدهای زیست محیطی می گردند.

میکسرهای لوله ای: معمولاً از جنس فولاد ضدزنگ، PVC، PP، کربن استیل می باشند و به دو صورت ثابت یا قابل جابجایی هستند. این تجهیزات معمولاً شامل پوشش های گرمایشی و سرمایشی، تزریق کننده ها (انژکتورها) و نقاط نمونه می باشند و برای استفاده در تمام صنایع مناسب هستند. این نوع از استاتیک میکسر ها دارای بازه ی گسترده ای از اقطار – 10 تا 300 سانتیمتر – می باشند.

سیستم های پراکندگی گازی: این نوع از تجهیزات دارای دو نوع مختلف از میکسرها می باشند، یکی برای تشکیل حباب های گاز و دیگری برای تامین زمان تماس و انتقال حجم مورد نیاز.

کاربردهای استاتیک میکسر ها

استفاده از استاتیک میکسر در تصفیه آب و فاضلاب

• فرآیندهای منعقدسازی مانند حذف فسفر از فاضلاب
• افزودن مواد شیمیایی
• نمونه گیری
• هوادهی آب شرب
• کنترل pH
• گندزدایی آب شرب مانند کلرزنی و کلرزدایی
• رقیق سازی لخته ها و مخلوط نمودن آنها با آب، فاضلاب یا لجن
• تزریق و اختلاط ازن

• نمک زدایی آب دریا با استفاده از سیستم های اسمز معکوس

استفاده از استاتیک میکسر در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز

• اندازه گیری میزان آب در نفت خام موجود در لوله ها
• نمک زدایی نفت خام با استفاده از آب
• مخلوط نمودن افزودنی ها در گازوئیل یا نفت
• تنظیم ویسکوزیته نفت سنگین

استفاده از استاتیک میکسر در صنایع شیمیایی

• پلاستیک ها و فیبرها
• کنترل pH
• رزین ها، چسب ها و اپوکسی ها

• رنگ ها و هاردنرها

• شوینده ها

استفاده از استاتیک میکسر در صنایع غذایی و دارویی

• مخلوط نمودن CO₂ در آبمیوه ها، نوشیدنی ها یا قهوه
• مخلوط نمودن شیر با اسید
• رقیق نمودن شهدها با آب
• رقیق نمودن کنسانتره ها و مخلوط نمودن طعم دهنده ها

استفاده از استاتیک میکسر در صنایع کاغذسازی

• رقیق سازی اسید و سود
• کنترل pH
• مخلوط نمودن

• سفیدکنندگی با قوام پایین

بلت فیلتر تجهیزی صنعتی است که در فرآیندهای جدا سازی مایع و جامد به خصوص برای آبگیری لجن (فاضلاب)در صنایع شیمیایی، معدن و تصفیه آب  مورد استفاده قرار میگیرد. شمای کلی فرآیند فیلتراسیون در این تجهیز شامل عبور یک جفت پارچه فیلتر و تسمه از درون یک سیستم نقاله ای می باشد. تجهیز لجن یا دوغاب را به عنوان ورودی دریافت کرده و آن را به کیک جامد و بخش تصفیه شده تبدیل می کند.

بلت فیلترها غالبا به منظور آبگیری لجن و دوغاب و آبمیوه گیری میوه هایی نظیر سیب و هلو استفاده می شود. بلت فیلتر ها را می توان هم در بخش شهری و هم در بخش صنعتی در زمینه هایی همچون فاضلاب شهری و تصفیه فاضلاب، متالوژی و معدن، صنایع فولاد، صنایع ذغال سنگ، فرآورده های لبنی، رنگرزی، دباغی و هم چنین صنایع شیمیایی و کارخانجات کاغذ سازی به کار گرفت.

حوزه کاری بلت فیلترها به لجن ها، دوغاب ها و میوه هایی که توانایی انجام فرآیند بر روی آنها را دارا می باشد، محدود می گردد که در فاضلاب شهری شامل فاضلاب خام، فاضلاب هضم شده به صورت بی هوازی و هوازی، لجن آلوم، لجن حاصل از سختی گیری آب توسط آهک و گل و لای آب رودخانه (سیلت) می باشد. در بخش صنعت نیز شامل هر نوع لجن یا دوغاب حاصل از مواد غذایی، پسماند کاغذ سازی، فاضلاب (لجن) شیمیایی و فاضلاب صنایع پترو شیمی است. که تمامی موارد نام برده شده در بالا می توانند شامل مخلوطی از لجن ها، دوغاب مواد معدنی، رسوب گرد و غبار، گل حاصل از شستشوی ذغال سنگ، لجن بیولوژیکی، لجن اولیه و پساب چوب یا خمیر کاغذ نیز باشند.

برخی از اهداف آبگیری عبارتند از: کاهش حجم در جهت کاهش هزینه های حمل و نقل و ذخیره سازی، حذف مایعات قبل از دفع دفنی، کاهش سوخت مورد نیاز برای فرآیندهای آبگیری بعدی یا سوزاندن، تولید مواد مناسب جهت تهیه کمپوست، جلوگیری از جاری شدن و یا جمع شدن آب در سطح و بهینه سازی دیگر فرایند‌های آبگیری. بلت فیلتر ها به طور خاص برای هریک از این کاربرد ها طراحی شده اند.

برخی مزایای بلت فیلترها

استفاده از فشار کم تر در مقایسه با سایر روش ها (سانتریفیوژ، فیلتر دیسک خلا، فیلتر پرس)

صدای کمتر

راه اندازی سریع

ضریب اطمینان بالا

عمر بالا

هزینه پایین راه اندازی و مصرف انرژی

شرکت مهندسی تصفیه هوشمند آویسا با در نظر گرفتن وزن و حجم جامدات موجود، نوع مصرف، انجام آزمایشات بر روی نمونه  ها و با توجه به نتایج حاصله اقدام به طراحی کارآمد و اقتصادی ترین بلت فیلتر برای رفع نیاز مشتریان می نماید.

بخش ها و اجزای بلت فیلتر

بلت فیلتر ها شامل 4 قسمت اصلی می باشند: بخش پیش آماده سازی، بخش زه کشی ثقلی، بخش فشرده سازی خطی (فشار پایین) و بخش فشرده سازی غلتکی (فشار بالا). دوغاب پیش آماده شده که بسته نوع فرآیند و ورودی انباشته و لخته شده است، در بخش زه کشی ثقلی ضخیم می گردد. بخش زه کشی ثقلی یک تسمه ی صاف یا شیب دار بوده که در آن آب آزاد لجن به صورت ثقلی تخلیه می گردد که اندازه آن وابسته به غلظلت جامدات ورودی می باشد.

بخش های فشار از دو تسمه، یکی در بالا و دیگری در پایین، برای فشردن جریان ورودی استفاده می کنند در حالی که بخش ثقلی دارای یک تسمه جداگانه بوده که این امر بلت فیلتر را به سیستمی سه تسمه ای تبدیل می کند. بنا به شرایط مورد نیاز برای کیک بلت فیلتر می تواند دارای مراحل شستشوی دیگری مانند مادون قرمز، گاز داغ یا خشک کن مایکرویو نیز باشد.

در فرآیندهایی که دارای بوی نا مطبوع،تولید گازهای گل خانه ای، گازهای خطرناک و سمی مانند هیدروژن سولفید می باشند، می توان بلت فیلتر را به هود بخار مجهز نمود.از مزایای هوشمند سازی بلت فیلتر (Belt Filter) می توان به گسترش محدوده ی فیلتراسیون، افزایش غلتک ها متغیر بودن سرعت تسمه ها اشاره نمود.

بلت فیلترها بیشتر بر مبنای گنجایش مواد جامد بر حسب وزن و حجم طراحی می شوند تا میزان جریان پساب. غلظت مواد جامد می بایست با توجه به غلظت اولیه آنها در ورودی و رسوب ناشی از آنها در طول تصفیه محاسبه گردد. غلظت جامدات موجود برای یک فرآیند تغییر خواهند کرد لذا طراحی می بایست دارای حجم بوده تا توانایی تطابق با تغییر غلظت جامدات ورودی را داشته باشد.

ورودی به یک بلت فیلتر وابسته به نوع مواد جامد، محصول مورد نظر خروجی و طراحی فیلتر می باشد. برای اغلب انواع لجن ها غلظت جامدات خشک ورودی معمولا در بازه %10-1 می باشد و برای لجن آبگیری شده (کیک) تولیدی این مقدار معمولا تا بازه %50-12 کاهش می یابد. رقیق بودن غلظت جامدات ورودی موجب تولید کیکی با رطوبت بیشتر شده در حالی که غلظت بالاتر محصولی خشک تر ارائه داده نرخ فیلتراسیون جامدات را ارتقا می بخشد.

ورودی یک بلت فیلتر پرس عموماً به عنوان نرخ بارگذاری جامدات خشک اندازه گیری می شود(جرم جامدات خشک بر زمان بر عرض تسمه). باز هم بارگذاری جامدات ورودی وابسته به نوع لجن ورودی و مدیای فیلتر می باشد بنابراین تنوع فراوانی در نرخ بارگذاری جامدات خشک بلت فیلترهای در حال کار می باشد. معمولاً بازه ی کم بارگذاری جامدات در محدوده kg/h/m 40-230 پهنای تسمه و بازه ی زیاد آن در محدوده kg/h/m300-910 پهنای تسمه قرار می گیرد.

بارگذاری علاوه بر اهمیت در محاسبه نرخ تولید در میزان ضخامت کیک تولیدی در قسمت زه کشی ثقلی نیز حائز اهمیت می باشد. ضخامت کیک بر روی میزان نفوذپذیری مدیای فیلتراسیون و نرخ فیلتراسیون تاثیرگذار است. انجام آزمایش بر روی لجن جهت محاسبه ضخامت بهینه کیک امری لازم می باشد. در مواردی که بازیابی فیلتراسیون مهم می باشد، وجود مرحله ای به نام شستشوی کیک ضروری است.

اهداف و نحوه ی عملکرد بلت فیلتر

هدف اولیه استفاده از بلت فیلتر فرآیند آبگیری لجن بوده که بخش عمده آن در زه کشی ثقلی می پذیرد که می تواند افزایشی 5 الی 10% نیز در غلظت جامدات ایجاد نماید. میزان آبگیری در بخش زه کشی ثقلی شدیدا وابسته نوع مواد جامد، مدیای فیلتر و آمایش لجن می باشد. پخش شدن نامناسب لجن بر روی تسمه یا ناکافی بودن زمان ماند بر روی آبگیری در بخش زه کشی ثقلی تاثیری منفی خواهد داشت.

آمایش لجن شامل اضافه کردن مواد شیمیایی برای ارتقا (بهبود) لخته سازی ذرات جهت تشکیل لجنی قطورتر وارتقا (بهبود) آبگیری می باشد. آبگیری را می توان با افزایش سطح و لخته سازی که خود توسط اضافه کردن پلمیر با وزن مولکولی بالا حاصل می شود، ارتقا (بهبود) داد. لخته سازی توسط مقدار (دز) مطلوب (مناسب) پلیمر، رقیق سازی و اختلاط پلمیر بهبود می یابد. مقدار PH لجن ورودی نیز بایستی کنترل و نظارت گردد چراکه PH کم موجب کاهش لخته سازی می گردد.

دست یابی به مقادیر مورد نظر و مطلوب پارامترهای کارکرد بسیار حائز اهمیت می باشد چرا که بیش از حد بودن مقدار پلیمر و اختلاط تاثیری منفی بر روی روال لخته سازی داشته و به صورت چشمگیری هزینه های بهره برداری را بالا می برد. تاثیرات آمایش لجن به صورت مشهودی در بخش زه کشی ثقلی نمایان است که می توان آن را در مقیاس آزمایشگاهی به منظور دستیابی به مقادیر مطلوب انجام داد.

در راستای کارآمد بودن یک بلت فیلتر پرس در مقیاس صنعتی، بازدهی اقتصادی حیاتی می باشد و بنابراین برای تحقق این امر مقدار ماکزیمم (بیشینه) توان عملیاتی مورد نیاز است. در صورت عدم وجود آمایشی مناسب و کافی زه کشی ثقلی غالباً مرحله ی محدود کننده فرآیند می باشد، در حالی که در صورت وجود رقیق سازی مطلوب این مرحله جای خود را به بخش فشرده سازی می دهد.

در قسمت فشرده سازی یک بلت فیلتر پرس، کیک فیلتر در بین دو تسمه فشرده (پرس) شده و سپس توسط نقاله (غلتک) برای اعمال فشار بر روی کیک حرکت می کند. تعداد غلتک ها مقداری داشته و افزایش آنها الزاماً منجر به تولید محصولی خشک تر نمی گردد و کاهش سرعت تسمه ها نسبت به افزایش زمان فشرده سازی (پرس) تاثیر بیشتری در رسیدن به این مهم را داراست.

کارکرد کلی یک بلت فیلتر پرس زمانی بهبود می یابد که تغییرات در پارامترهایی نظیر نوع لجن، غلظت جامدات ورودی و آمایش به حداقل مقدار ممکن برسد.

  بازدهی یک بلت فیلتر پرس معمولاً توسط محتوای جامدات خشک کیک تولیدی، بازیابی جامدات و حرکت (تغییر مکان) جانبی لجن روی تسمه مورد ارزیابی قرار می گیرد. بازیابی جامدات مقدار درصد جامدات خشک بازیابی شده از لجن ورودی می باشد که وابسته به مدیای فیلتر بوده و لازم است به دقت انتخاب گردد تا با نفوذپذیری مناسب خود موجب بهبود در امر آبگیری گردد اما منافذ آن باید به قدر کافی ریز بوده تا بازیابی جامدات بیش از حد کاهش پیدا نکند.

وجود بخش شستشوی  موثر (کارآمد) در بلت فیلتر بسیار مهم می باشد چراکه از گرفتگی و در نتیجه کاهش نفوذ پذیری تسمه جلوگیری می کند. بازیابی جامدات رابطه ای مستقیم با کیفیت فیلتراسیون داشته و بنابراین مدیای فیلتر و آرایش فرآیند بایستی کیک و کیفیت های فیلتراسیون مورد نظر را برآورده سازند. ذرات خشک جامد ابزاری برای اندازه گیری میزان آبگیری است و میزان آبگیری با کاهش سرعت تسمه افزایش می یابد که این کاهش سرعت موجب کم کردن ظرفیت فرآیند می گردد. معادله زیر رابطه میان نرخ جریان جرم ورودی و سرعت تسمه را نشان می دهد:

که در آن Q₀  نرخ جریان جرم (کیلوگرم بر ثانیه)، m₀ بارگذاری جرم (کیلوگرم بر متر مربع)، s_b سرعت تسمه (m/s) و L_sludge0 پهنای ابتدایی لجن در تسمه (m) می باشد. بنابراین در راستای حفظ توان عملیاتی در مقیاس صنعتی و در سرعت های پایین، بارگذاری جرمی و پهنای لجن در در تسمه می بایست افزایش یابند. مطالعات نشان می دهند که افزایش در بارگذاری جامدات اندکی موجب کاهش در غلظت جامدات خشک کیک شده در حالی که به شدت موجب افزایش احتمال سرریز لجن از تسمه می گردد.

حرکت جانبی لجن روی تسمه فاکتوری (عاملی) برای درک چگونگی پخش شدن لجن در پهنای تسمه می باشد که افزایش آن به معنای فرار لجن از لبه تسمه و سرریز آن به فیلتراسیون می باشد، بنابراین این افزایش اثری سو بر روی کیفیت فیلتراسیون و بازیابی جامدات خشک خواهد داشت.

به طور معمول کمترین مقدار طراحی (در نظر گرفته) شده برای  ضخامت کیک خروجی mm 3-5 می باشد که این امر این اطمینان را به ما می دهد که کیک به قدر کافی برای تخلیه و جداسازی از تسمه ضخیم می باشد.

ماسه سیلیس (SiO₂) همان شن و ماسه ی موجود در سواحل می باشد که یکی از پرمصرف‌ترین انواع شن نیز می باشد. این نوع ماسه هم از طریق خرد کردن بسترهای سنگی و هم از طریق برداشت از منابع طبیعی مانند سواحل و بستر رودخانه ها قابل استحصال می باشد.

نقطه ی ذوب سیلیس خالص 1760 درجه سانتیگراد می باشد، اما نقطه ی ذوب برای سیلیس های معمول مورد استفاده، به دلیل وجود ناخالصی ها پایین تر است. برای ریخته گری موادی با نقطه‌ی ذوب بالا – مانند استیل – می بایست از سیلیس با حداقل خلوص 98 درصد استفاده نمود، اما برای فلزاتی با نقطه ذوب پایین تر مانند چدن و فلزات غیرآهنی از سیلیسی با درصد خلوص پایین تر (بین 94 تا 98) استفاده می شود.

دلیل محبوبیت بالای این ماده در صنایع مختلف، فراوانی و سهولت دسترسی به آن در اکثر نقاط می باشد، که همین امر موجب قیمت بسیار مناسب این محصول می گردد. تنها عیب سیلیس که غالبا برای صنایع فلزی و ریخته گری صادق است، نقطه ی ذوب بسیار بالای این محصول می باشد.

تضمین کیفیت

غربالگری مناسب و بهره برداری از بهترین معادن سیلیسی به منظور تامین نیازهای صنعت آب و فاضلاب، امکان فراهم آوردن بهترین کیفیت سیلیس را برای فعالان این عرصه توسط شرکت تصفیه هوشمند آویسا ایجاد نموده است.

ارسال در حداقل زمان

با توجه به وجود واسطه های فراوان در امر تامین سیلیس، معمولاً زمان زیادی توسط خریدار، صرف خرید سیلیس مورد نیاز می گردد. از آنجاییکه این شرکت تامین کننده دست اول این محصولات است، لذا ارسال هر مقدار سیلیس را در کوتاه ترین زمان برای همکاران و مصرف کنندگان گرامی، فراهم آورده است.

طیف گسترده از دانه بندی

همانگونه که ذکر گردید، این شرکت از جمله تامین کنندگان سیلیس در حوزه تصفیه آب و فاضلاب می باشد. از اینرو غربالگری این محصولات مستقیماً با نظارت کارشناسان این شرکت و بر اساس نیازهای خریدار انجام می شود و لذا امکان ارائه طیف گسترده ای از دانه بندی های مختلف به منظور رفع نیازهای این حوزه توسط تصفیه هوشمند آویسا وجود دارد.

تامین برای مصارف مختلف

عمده مصرف سیلیس دانه‌ای در تصفیه آب و به مقدار کمتری در تصفیه فاضلاب (هم در حوزه فیلتراسیون و هم به عنوان بستر رشدی در برخی از فرایندهای بیولوژیکی هوازی و بی هوازی) است. توجه به خلوص و کیفیت مورد نیاز سیلیس مورد استفاده در هر یک از این موارد، یکی از پارامترهای اساسی مد نظر این شرکت در ارائه پیشنهاد و محصولات به خریدارن محترم می باشد.

مناسب ترین قیمت

وجود واسطه ها و دلالان در هر حوزه ای باعث افزایش قیمت به صورت نامتعارف می گردد. این شرکت افتخار دارد با امضای تفاهم نامه های همکاری با بزرگترین معادن سیلیسی کشور، به صورت مستقیم نیاز های اساسی در این حوزه را رفع نماید.

درصد خلوص بالای محصولات

دانه های سیلیس دارای ناخالصی هایی هستند که علاوه بر تاثیر در کیفیت دانه ها، مدت زمان نیاز به تعویض سیلیس، علی الخصوص در سیستم های فیلتراسیون را تحت تاثیر قرار می دهند. با توجه به اهمیت خلوص سیلیس مورد استفاده در بحث تصفیه آب آشامیدنی، این شرکت امکان تامین سیلیس با بالاترین درجه خلوص را برای خریداران محترم فراهم آورده است.

سیلیس چیست؟

ماسه سیلیس همان سنگ کوارتز می باشد که به مرور زمان و فرسوده شدن توسط جریانات آب و هوایی  شکسته شده و به دانه هایی بسیار ریز تبدیل گشته است.

صنایعی که در آنها بازیابی فرآورده های نفتی و گازی صورت می پذیرد به گسترده ای از شن سیلیسی صنعتی (تجاری) به عنوان پروپانت (proppant) استفاده می کنند. از منابع سیلیس در فعالیت های صنعتی دیگری نیز مانند شیشه سازی، ساخت و ساز، محصولات بهداشت شخصی، الکترونیک و حتی ساخت مواد و محصولات تجدیدپذیر استفاده می گردد.

ماسه یا شن صنعتی عبارتی است که معمولا برای محصولات شن سیلیسی با خلوص بالا و اندازه‌های کاملا کنترل شده مورد استفاده قرار می گیرد و غالبا به محصولی خاص تر و دقیق تر نسبت به بتن و آسفالت معمول مورد استفاده می باشند.

سیلیس (SiO₂) نامی است که به گروهی از مواد معدنی که تنها از اکسیژن و سیلیکون تشکیل شده اند، اطلاق می گردد. سیلیس معمولا به شکل بلوری مشاهده می شود و در اغلب مواقع دارای شکل نامنظمی است که در اثر فرسایش یا فسیل شدن پلانکتون ها تشکیل می گردد.

استخراج ماسه سیلیس در بسیاری از مواقع به صورت کار بر روی معادن و گودال های سطحی صورت می پذیرد، اما در برخی موارد نیز نیاز به حفاری و استخراج از معادن عمیق زیرزمینی می‌باشد. فرآیندهای مختلفی بر روی سنگ معدن استخراج شده به منظور افزایش خلوص سیلیس (کاهش ناخالصی ها) به مقدار مورد نیاز انجام می شود. پس از خشک نمودن و دسته‌بندی سنگ های خالص سازی شده، با توجه به هدف و مورد استفاده، آنها را به اندازه های مورد نظر خرد می نمایند.

اغلب فعالیت های صنعتی و تولیدی از سیلیسی با خلوص حداقل 95 درصد استفاده می کنند. سیلیس ذاتا دارای ترکیب شیمیایی ای صلب گونه و بسیار سخت و محکم با نقطه ی ذوب بسیار بالا می باشد که دلیل اصلی این امر، قدرت پیوند بین اتم های آن است. این ویژگی ها برای صنایع و سیستم هایی مانند ریخته گری و فیلتراسیون (تصفیه) بسیار ارزشمند می باشند. خواص غیرواکنشی و استحکام بالای ماسه های صنعتی – به خصوص سیلیس (SiO₂) – آنها را به بخشی ضروری و لاینفک در صنایع مختلف و تولید هزاران مورد از محصولات روزمره ی زندگی تبدیل نموده است.

کاربردهای سیلیس

از مهم ترین موارد استفاده و کاربردهای ماسه سیلیس می توان به مواردی نظیر فیلتراسیون آب، تصفیه خانه آب، تصفیه خانه فاضلاب، سیستم های فیلتراسیون شیمیایی، ساخت شیشه، ساخت و تولید کریستال، ریخته گری، تولید فلزات، تولید مواد شیمیایی، ساخت و ساز، تولید سرامیک و آجر نسوز، محصولات تفریحی، رنگ سازی، صنایع نفت و گاز، زمین های گلف و … اشاره نمود.

ساخت شیشه

ماسه سیلیس یکی از اجزا اصلی تمام شیشه های معمولی و مخصوص است. سلیس تامین کننده‌ی بخش ضروری SiO₂ در فرمولاسیون شیشه بوده و میزان خلوص شیمیایی آن تعیین کننده ی رنگ، شفافیت و استحکام شیشه می باشد. از ماسه ی صنعتی برای تولید شیشه های تخت ساختمان ها، خودروها، ظروف مواد غذایی و نوشیدنی و هم چنین ظروف سفره (مانند کارد و چنگال و بشقاب و …) استفاده می شود. فرم پودری سیلیس نیز برای تولید عایق های فایبر گلاس و تقویت الیاف شیشه کابرد دارد. از موارد استفاده سیلیس در تولید شیشه های مخصوص نیز می توان به لوله های تست و ابزار آزمایشگاهی، لامپ های رشته ای و فلورسنت، مانیتورهای CRT و تلویزیون و رایانه و … اشاره نمود.

ریخته گری فلزات

ماسه صنعتی یکی از اجزا اصلی در صنایع ریخته گری (آهنی و غیرآهنی) می باشد. قطعات فلزی از بلوک های موتور تا سینک ها و شیرآلات، برای تشکیل شکل ظاهری (بیرونی) خود درون قالب‌های رس و ماسه ساخته می شوند. نقطه ی ذوب بالا (1760 درجه سانتیگراد) و نرخ پایین انبساط حرارتی سیلیس موجب بوجود آمدن قالب هایی مناسب و سازگار با تمام درجه حرارت ها و آلیاژهای مورد استفاده در صنعت ریخته گری شده است. خلوص شیمیایی بالای آن نیز به پیشگیری از واکنش با کاتالیزورها و کاهش میزان خوردگی شیمیایی، کمک شایانی می نماید.همچنین پس از اتمام فرآیند ریخته گری، سیلیس استفاده شده را می توان بازیافت نموده (مکانیکی و حرارتی) و مجددا از آن برای ساخت قالب یا هسته ی جدید استفاده نمود.

تولید فلزات

ماسه صنعتی نقش بسیار حیاتی ای در تولید انواع مختلف فلزات آهنی و غیرآهنی دارد. در بخش تولید فلزات، از سیلیس به عنوان یک عامل برای کاهش نقطه ی ذوب و ویسکوزیته ی گدازه ها به منظور افزایش واکنش پذیری و کارآمدی آنها استفاده می شود. برای دستیابی به نسبت دلخواه اسید/باز مورد نیاز برای خالص سازی نیز می توان از سیلیس تنها یا همراه با آهک استفاده نمود. برای اصلاح و تنظیم خصوصیات منحصر به فرد دیگر این فلزات پایه مانند استحکام بیشتر، مقاومت در برابر خوردگی یا هدایت الکتریکی، می توان از عناصر دیگری نیز استفاده نمود. آلیاژهای آهنی از ملزومات تولید محصولات فولادی به خصوص می باشند و ماسه صنعتی یا همان سیلیس نیز توسط صنایع فولاد و ریخته گری برای مصارفی همچون دی‌اکسیداسیون و پالایش دانه مورد استفاده قرار می گیرند.

تولید مواد شیمیایی

مواد شیمیایی با پایه سیلیس شالوده ی اصلی هزاران فعالیت صنعتی روزانه از پردازش مواد غذایی گرفته تا تولید صابون و رنگ، می باشند. در این مورد، سیلیس (SiO₂) توسط ذغال (Coke) در کوره های مخصوص به سیلیس فلزی کاهش داده می شود تا پیش ماده ی Si مورد نیاز سایر فرآیندهای شیمیایی تامین گردد. ماسه صنعتی جزء اصلی مواد شیمیایی ای از جمله سدیم سیلیکات، سیلیکون تترا کلراید و ژل های سیلیکون می باشد. از این مواد شیمیایی برای تولید پاک کننده های خانگی و صنعتی، فیبرهای نوری، حذف ناخالصی های موجود در روغن های پخت و پز و نوشیدنی های دم کردنی  و … استفاده می گردد.

ساخت و ساز

ماسه صنعتی یکی از ترکیبات اولیه و اساسی در بازه ی گسترده ای از فعالیت ها و محصولات ساختمانی است. از سیلیس های دانه درشت برای مصارفی مانند کف سازی، ملات، سیمان های مخصوص، گچ، سقف ها، سطوح مقاوم در برابر سایش، آسفالت ها و … استفاده می شود. استفاده از سیلیس در صنعت ساخت و ساز برای فراهم آوردن ویژگی هایی مانند چگالی و مقاومت خمشی مورد نیاز بدون تحت تاثیر قرار دادن و آسیب رساندن به خواص شیمیایی پیوند سیستم می باشد. سیلیس به عنوان بسط دهنده ای کاربردی نقش بسیار مهمی در بالا بردن خواص ضدخوردگی و مقاومت در برابر فرسایش (در اثر تماس با هوا) در ترکیباتی با پایه اپوکسی، بتونه ها، درزگیرها و … ایفا می کند.

رنگ ها و پوشش ها

در فرمولاسیون های رنگ ها از ماسه های صنعتی میکرونی برای بهبود شکل ظاهری و دوام رنگ‌ها و پوشش های صنعتی و معماری استفاده می شود. سیلیس خلوص بالا، تاثیر بسیار زیادی در ویژگی های ظاهری رنگ ها و پوشش ها مانند میزان شفافیت و بازتاب، انطباق رنگ ها و جذب روغن دارد. بتونه های سیلیسی نقش بسیار مهمی در بهبود میزان مقاومت، دوام، حفظ ضخامت، مقاومت در برابر آلودگی و کثیفی، کپک، خراش، فرسایش در مجاورت هوا و … دارا می باشند. جذب کم روغن موجب افزایش میزان بارگذاری رنگدانه ها و در نتیجه بهبود کیفیت رنگ نهایی می گردد. دوام سیلیس در فعالیت های مربوط به تعمیر و بازسازی رنگ ها موجب به ارمغان آوردن مقاوت بسیار مناسبی در برابر خوردگی و ساییدگی می شود.

سرامیک و آجر نسوز

سیلیس یکی از مهم ترین ترکیبات موجود در لعاب و بدنه ی اصلی فرمولاسیون تمام محصولات سرامیکی از جمله ظروف سفره، ظروف بهداشتی، کاشی کف و دیوار و … است. سیلیس نقش اسکلت را بدنه ی سرامیک ایفا می کند که رس و سایر متعلقات موجود به آن می چسبند. نقش اصلی SiO₂ به عنوان تنظیم کننده ی میزان انبساط حرارتی، خشک شدن و ترک خوردن و ارتقاء تمامیت و شکل ظاهری سازه می باشد. هم چنین از آن در صنایع تولید آجرهای نسوز برای، یکپارچه سازی، افزایش میزان مقاومت در برابر دماهای بالا و حمله های اسیدی در کوره های صنعتی استفاده می گردد.

محصولات تفریحی

ماسه صنعتی به راه خود را به دنیای ورزش و محصولات تفریحی نیز باز کرده است. از ماسه سیلیس در زمین های گلف، زمین های چمن ها، ساخت میدان های مسابقات قهرمانی و … استفاده می شود. از سیلیس برای ترمیم چمن و تسهیل مراقبت ها و نگهداری های روزانه مانند هوادهی ریشه ها، باروری، کود دهی و … نیز استفاده می گردد. توزیع دانه های سیلیسی با شکل طبیعی و اندازه های مناسب موجب فراهم آوردن شرایط ایده آل میزان نفوذپذیری و تراکمی برای سیستم های زه کشی و در نتیجه رشد سالم و پایدار گیاهان خواهد شد.

نفت و گاز

ماسه سیلیس در این صنایع عموما با نام پروپانت شناخته می شود. سیلیس به درون چاه های بسیار عمیق پمپاژ شده و با باز نگه داشتن حفره ها و درزهای سنگ ها موجب افزایش سرعت جریان گاز طبیعی یا نفت می گردد. دراین صنایع معمولا از دانه های گرد و نسبتا بزرگ سیلیس برای به حداکثر رساندن میزان نفوذپذیری و جلوگیری از ورود مواد و اشیاء ناخواسته به سوراخ چاه استفاده می شود. ویژگی های کلی ساختار سیلیس در ترکیب با میزان سختی آن، موجب دستیابی به مقاومت مورد نیاز در برابر خرد شدن در فشارهای بسیار بالای موجود در چاه ها (چاهایی با عمق بیش از 2000 متر) می گردد. خلوص شیمیایی یکی از مهم ترین پارامترها برای انتخاب سیلیس مناسب در صنایع است (به منظور مقاومت در برابر حمله های شیمیایی در محیط های خورنده).

فیلتراسیون آب

مدت زمان زیادی است که از ماسه سیلیس برای فیلتراسیون و پاکسازی آب استفاده می شود. اولین مستندات استفاده از فیلتر شنی مربوط به تاریخ 1804، زمانی که جان گیب (John Gibb) اقدام به طراحی و نصب یک فیلتر نمود، می باشد. این روش فیلتراسیون در طول دو دهه ی بعد، اصلاح و تصحیح گشت و با نصب اولین منبع تصفیه آب عمومی توسط جیمز سیمپسون و برای شرکت آب و فاضلاب چلسی در سال 1829 به شکوفایی رسید.

پس از آن که فیزیکدان معروف انگلیسی، جان اسنو، موفق به کسب اثبات رابطه میان کیفیت آب و شیوع بیماری وبا بین سال های 55/1845 شد، مطالعات بر روی تصفیه آب مسیر اصلی خود را پیدا کرد. در 31 دسامبر سال 1855 اولین استاندارد مربوط به کیفیت آب و فیلتراسیون آن تصویب گشت و امروزه تهیه آب آشامیدنی با کیفیت و سالم در اکثر کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه محقق شده است.

عملکرد و کاربردها

ماسه سیلیس فیلترینگ به صورت طبیعی دارای شکل های زاویه دار و گردی می باشند که آنها را به بستری ایده آل برای تصفیه و جداسازی مواد جامد معلق موجود در آب تبدیل می کند. با توجه به وجود حجم بالایی از سیلیس در این سیستم های فیلتراسیون و دوام بالا و پوشش مناسب آنها، این سیستم ها دارای راندمان فیلتراسیون قابل قبولی می باشند.

سیلیس معمولا در قسمت بالایی لایه ی فیلتر شنی قرار دارد. آب ورودی به فیلتر با عبور از ماسه سیلیس موجود در بستر فیلتراسیون تصفیه شده و ذرات جامد و آلودگی های موجود در آن جداسازی می گردد.

  به دلیل خصوصیات منحصر به فرد موجود، از این سیستم های فیلتراسیون و تصفیه آب در زمینه های متنوعی از جمله تصفیه فاضلاب و آب آشامیدنی، استخرها و پارک های آبی، کاغذسازی ها، صنایع شیمیایی، نیروگاه ها و … استفاده می شود.

انواع فیلترها

فیلترهای تحت فشار: فیلتر های تحت فشار که که معمولا در استخرها و مراکز تفریحی مورد استفاده قرار می گیرند، فشار ورودی ای بین 2 تا 5 بار دارند. آب تغذیه وارد فیلتر شده و از بستر سیلیس موجود در فیلتر عبور (تحت فشار) می نماید. بخش عمده ی ذرات موجود در آب توسط قسمت بالایی بستر فیلتر جداسازی می شوند. این نوع فیلتر ها قادر به جداسازی ذرات بسیار ریز می باشند.

تشکیل لایه ای از ذرات جدا شده باعث افزایش افت فشار در بستر فیلتر، در دبی ثابت جریان می گردد. با خروج میزان این افت فشار یا دبی جریان از محدوده ی قابل قبول، بستر برای خارج سازی ذرات انباشته شده بک واش می شود. ممکن است در طول فرآیند بک واش مقداری سیلیس از سیستم خارج گردد، که نیاز است به صورت دوره ای و منظم این مقدار جایگزین شود.

فیلترهای ثقلی سریع (RGF) : از این نوع فیلترها معمولا در مراکز تصفیه آب شرب و برای خالص‌سازی استفاده می شود. RGFها نسبت به فیلترهای شنی کند فضای کمتری را اشغال کرده و از سیلیس و سایر بسترهای دانه ای برای حذف ذرات و ناخالصی های موجود در آب استفاده می کنند (معمولا در این سیستم ها از لخته سازها نیز استفاده می شود).

برای عملکرد مناسب فیلترهای ثقلی سریع و تامین دبی مورد نظر، نیاز به شستشوی مداوم آنها (چندین مرتبه بک واش در روز) است. در طول فرآیند بک واش، بستر توسط آب و هوای فشرده شده شسته می‌گردد و نیاز است تا توجه ویژه ای به عدم بیرون ریختن بستر فیلتر (سیلیس) در گردد.

RGFها به طور معمول سیستم های چند مرحله ای تصفیه آب بوده و توسط شرکت ها و ارگان‌های بزرگ استفاده می شوند. این سیستم های دبی بسیار بالایی دارند اما در عین حال پیچیده بوده و هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری در آنها بسیار بالا می باشد.

فیلترهای شنی کند: از این سیستم ها برای تصفیه آب و تبدیل آب خام ورودی به آب شرب استفاده می شود. این فیلترها معمولا 1 تا 2 متر عمق داشته و اندازه ی آنها با توجه دبی مورد انتظار از فیلتر تعیین می گردد. به علت آهسته بودن فرآیند تصفیه، این واحدها نیاز به فضای بیشتری داشته و با توجه به افزایش روز افزون نیاز به آب شرب و محدودیت فضایی موجود، بسیاری از شهرها و تاسیسات سیستم های خود را به فیلترهای سریع تبدیل نموده اند.

فیلترهای شنی کند با سایر سیستم های فیلتراسیون آب متفاوت بوده و در فرآیند خود از یک فیلم بیولوژیکی پیچیده (Schmutzdecke) که به صورت طبیعی در سطح بستر شن (سیلیس) رشد می کنند، استفاده می نمایند. در این سیستم ها، سیلیس مستقیما فرآیند تصفیه ای انجام نمی دهد و بیشتر به عنوان یک زیرلایه عمل می کند.

نیاز بسیار کم این سیستم ها به نیروی مکانیکی، مواد شیمیایی و قطعات تعویضی و آموزش های بهره برداری موجب تبدیل شدن این تکنولوژی به موردی بسیار مناسب برای مناطق فقیر و دور افتاده است. از همین رو سازمان جهانی بهداشت و سلامت (WHO) و سازمان ملل (UN) فیلترهای شنی کند را به عنوان ارزان ترین، ساده ترین و پربازده ترین سیستم های تصفیه آب می شناسند.

ویژگی های یک بستر مناسب

در حالت کلی یک بستر مناسب باید دارای ویژگی های زیر باشد:

• به اندازه کافی درشت باشد تا توانایی نگهداری مقادیر زیادی از لخته ها را داشته باشد
• به اندازه کافی دارای ذرات ریز باشد تا از عبور ذرات جامد معلق جلوگیری کند
• به اندازه کافی عمیق باشد تا توانایی انجام سیکل های نسبتا بلند فیلتراسیون را داشته باشد
• دانه بندی مناسب برای انجام فرآیند بک واش

برخی از این ویژگی ها با یکدیگر سازگار نیستند. به عنوان مثال شن بسیار ریز باعث نگه داشتن لخته می شود و از طرف دیگر موجب کوتاه شدن چرخه ی فیلتراسیون می گردد. این امر برای بستری با دانه های درشت برعکس است. در سال های اخیر گرایش ها به سمت استفاده از شن‌های دانه درشت و بسترهایی با مدیای دوگانه (آنتراسیت روی شن) برای دستیابی به میزان فیلتراسیون بیشتر و با کیفیت تر بوده است.

محیط یک فیلتر بوسیله اندازه موثر و ضریب یکنواختی بیان می گردد. اندازه موثر، 10 درصد (وزنی از یک) قطر مشخص است. این یعنی که 10 درصد از وزن مواد فیلتر، قطر کمتری از این مقدار قطر مشخص را دارند. ضریب یکنواختی نیز نسبت 60 درصد اندازه وزنی از یک قطر معین به 10 درصد وزنی از همان قطر معین را نشان می دهد. در بحث تصفیه آب، بستر شنی معمول، اندازه ی موثری بین 0.45 تا 0.55 میلیمتر، ضریب یکنواختی کمتر از 1.65 و عمق بستر بین 70 تا 76 سانتی متر است.

در فیلترهای مدیای دوگانه، لایه ی آنتراسیت بالایی اندازه‌ی موثری برابر 0.8 تا 1.2 میلیمتر، ضریب یکنواختی کمتر از 1.85 و ضخامتی بین چند سانتیمتر تا دو سوم کل فیلتر دارند که در زیر آن نیز لایه ای نظیر آنچه قبل تر گفته شده قرار دارد. لایه ی پشتیبانی شن درشت بین شن فیلتر و دانه های زیرین، اندازه ی موثری بین 0.8 تا 2 و ضریب یکنواختی ای کمتر از 1.7 دارد. درشت ترین لایه ی مورد نیاز دانه ها نیز بر اساس نوع زیرکش و اندازه ی دهانه ی آب خروجی و بک واش تعیین می گردد.

استفاده از بستر فیلتر شنی ای با دانه هایی تقریبا یک اندازه موجب فیلتراسیونی موثر در تمام عمق فیلتر می گردد. در صورتی که طبقه بندی اندازه دانه ها بسیار بزرگ باشد، فیلتراسیون موثر تنها محدود به چند سانتیمتر بالایی ماسه می شود. دلیل این امر نیز تجمع دانه های ریز در بالاترین سطح بستر در طول فرآیند دانه بندی (پس از بک واش) می باشد.

مشکل گرفتگی سطحی فیلترهای شنی منجر به استفاده از فیلترهای بستر دوگانه شد. یک فیلتر بستر دوگانه شامل لایه ای از ماسه (با وزن مخصوص 2.65) است که در بالای آن بستری از ذغال آنتراسیت قرار دارد، است. لایه ی درشت آنتراسیت بالایی منافذی در حدود 20 درصد بزرگتر از سطح ماسه ای دارا می باشد. این دهانه ها و منافذ توانایی جذب و به دام انداختن ذرات را دارا هستند تا لخته های حمل شده توسط آب زلال شده در سطح فیلتر انباشته نشوند و فیلتر دچار گرفتگی نگردد.

فیلترهای غیرمعمول، که شامل بستر دوگانه با آنتراسیت درشت هستند، دارای اندازه ی موثر 1.5 میلیمتر و دارای ضریب یکنواختی بسیار کمی بوده تا با ایجاد حفره های بیشتر، جمع آوری ناخالصی ها را بهتر انجام داده و چرخه ی فیلتراسیون را برای آب های سطحی و فاضلاب های کدر طولانی تر نمایند. برای جلوگیری از بروز مشکلات در فرآیند بک واش اندازه ی موثر پیشنهادی برای لایه ی ماسه بستر پایینی بین 0.75 تا 0.9 میلیمتر برای آنتراسیتی با چگالی 1.45 تا 1.65 می باشد.

فیلترهای تک لایه ای درشت، بیشتر در اروپا توصیه می گردد. به عنوان مثال،ماسه ای با اندازه ی 0.9 تا 1.5 میلیمتر و عمقی حدود 1 متر در تصفیه خانه آب‌های سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. این فیلترها به صورت همزمان بوسیله ی هوا و آب با سرعتی کم و به دنبال آن فقط آبی با سرعت بالا (برای مدت کوتاه) شستشو داده شدند. فیلترهای بستر سه گانه (آنتراسیت، ماسه، گارنت) نیز سال های زیادی در ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفتند. فیلترهای بستر دوگانه و سه گانه نسبت به فیلترهای شنی معمول عملکردی بهتری داشته و چرخه های فیلتراسیون طولانی تر و نیاز به آب کمتر برای بک واش را به ارمغان می آورند.

پمپ ایرلیفت پمپی است که دارای قدرت مکش پایین و توانایی متوسطی برای تخلیه مایعات و جامدات جذب شده می باشد. این پمپ توسط یک مهندس آلمانی به نام کارل امانوئل لوسشر در سال 1797 ابداع شد. پمپ ایرلیفت هوای فشرده شده را به انتهای لوله ی تخلیه که در درون مایع مستغرق شده است، تزریق می کند.

هوای فشرده شده با مایع مخلوط شده و این کار موجب می شود تا مخلوط هوا – مایع، چگالی کمتری نسبت به مایع اطراف پیدا کرده و به همین دلیل و در حالی که توسط مایعی که دارای چگالی بیشتری است احاطه شده، به سمت بالا حرکت می کند. در حین این فرآیند ممکن است مواد جامدی نیز به درون جریان نفوذ نموده (جذب جریان شوند) و در صورتی که به اندازه کافی برای عبور از لوله کوچک باشند، با مابقی جریان در عمق کمتر یا بالاتر از سطح تخلیه می شوند.

از پمپ ایرلیفت به طور گسترده ای برای پمپاژ و گردش آب در پرورش آبزیان (گیاهان و حیوانات آبزی) و همچنین هوادهی آب در سیستم های گردشی، بسته و آبگیرها استفاده می شود. از دیگر موارد استفاده ی پمپ ایرلیفت می توان به انتقال لجن یا فاضلاب، لایروبی، باستان شناسی در زیر آب, عملیات نجات، جمع آوری نمونه های علمی و پکیج تصفیه فاضلاب اشاره نمود.

شکل بالا نمایی ساده و شماتیک از یک سیستم ایرلیفت را نشان می دهد که با استفاده از هوای فشرده شده و کاهش چگالی یا جذب شدن گاز تزریق شده، موجب بالا آمدن مایع می شود. همانطور که در شکل نیز نشان داده است، 1: منبع هوا، 2: منبع (تامین کننده مایع)، 3: مجرای ورودی هوا، 4: خط تامین هوا، 5: درگاه هوا، 6: خروجی هوا، 7: محل ورود مایع، 8 : لوله بالا رونده، 9: مخلوط مایع – هوا و 10: خروجی پمپ می باشند.

اصول کلی

انرژی مورد نیاز ایرلیفت پمپ توسط هوای فشرده شده تامین می گردد. این هوا معمولاً توسط کمپرسور یا بلوئر تامین می شود. هوای فشرده شده به پایین قسمت لوله ای که مایع را جابجا می کند، تزریق می شود.

به دلیل خاصیت شناوری هوا و کمتر بودن چگالی آن نسبت مایع، هوا به سرعت به طرف بالا حرکت می کند و همچنین به علت فشار جریان، مایع به درون جریان بالا رونده ی هوا کشیده شده و به همراه هوا به سمت بالا حرکت می کند. محاسبه میزان جریان حجمی نیز به لطف فیزیک جریان دو فازی امکان پذیر خواهد بود.

موارد استفاده پمپ ایرلیفت

یکی از رایج ترین استفاده های پمپ ایرلیفت، چاه های عمیق و کثیفی می باشند که شن و ماسه موجود در آن‌ها می توانند به سرعت موجب خرابی قطعات مکانیکی شوند (کمپرسور بر روی سطح قرار داشته و هیچ بخش مکانیکی ای در درون چاه مورد نیاز نمی باشد). همچنین چاه های ایرلیفت باید بسیار پایین تر از سطح آب (عمیق) باشند تا استغراق امکان پذیر باشد.

در حالت کلی عمق پمپاژ برای ایرلیفت، حداقل به اندازه ای می باشد که آب باید بالا برده شود (به عنوان مثال اگر قرار است آب 50 متر به سمت بالا پمپاژ شود، هوا باید حداقل از عمق 50 متری وارد شود).
از دیگر موارد استفاده از پمپ ایرلیفت در فرآیندهای تصفیه خانه های فاضلاب می باشد (در صورتی که ارتفاع زیادی مورد نیاز نباشد).
همچنین از ایرلیفت برای جمع آوری نمونه های جانداران موجود در رسوبات نیز استفاده می‌شود.

مزایا و معایب پمپ ایرلیفت

مزایا
• قابل اطمینان بودن این پمپ ها. اصول ساده ی کارکرد این پمپ ها یکی از اصلی ترین مزایای آن محسوب می شود. در این پمپ ها تنها به هوایی با فشار بیشتر از مایع نیاز است.
• عدم تماس مایع با هیچ یک از بخش های مکانیکی. بنابراین نه پمپ آسیب خواهد دید (امری بسیار مهم برای جنبه ی اقتصادی) و نه محتویات درون لوله (امری بسیار مهم برای جنبه ی تحقیقاتی).
• قابلیت عملکرد به عنوان یک دستگاه هوادهی برای آب و در بعضی موارد نیز می توان از آن برای انتقال آب های زیرزمینی به روی سطح استفاده نمود.
• قابلیت پمپاژ مواد جامد با اندازه ای در حدود 70 درصد قطر لوله (به دلیل نبود قطعات محدود کننده برای پمپ).

معایب
• هزینه: با وجود آن که هزینه های بهره برداری از این سیستم پایین می باشد، اما مقدار هوای مورد نیاز برای فشرده سازی بسیار بیشتر از جریان مایع مطلوب می باشد.
• پمپ های ایرلیفت معمول (قدیمی) نرخ جریان بسیار محدودی دارا می باشند. همچنین تنظیم مقدار جریان مناسب مایع با تغییر حجم هوای فشرده شده کاری بسیار مشکل می‌باشد. این مورد در برخی از قسمت های تصفیه خانه های فاضلاب کوچک مانند بخش هوادهی، معضلی اساسی می باشد.
• محدودیت مکش.
• این سیستم پمپاژ در اغلب مواقع برای مواردی با ارتفاع نسبتا کم مناسب می باشد. (برای مواردی که ارتفاع زیادی مورد نیاز است، بهتر است از سیستم های پمپاژ معمول استفاده شود).
• به دلیل اصول کلی موجود در این سیستم، بخش قابل توجهی از هوا درون مایع باقی خواهد ماند. در بعضی موارد نیز این امر باعث ایجاد مشکلات متعددی می گردد، به عنوان مثال در تصفیه فاضلاب و قبل از حوضچه های بی هوازی.

بهسازی طراحی

آخرین نسخه (سری) از پمپ های ایرلیفت که geyser pump نام دارد، قابلیت پمپاژ با مکش بیشتر و هوای کمتر را دارا می باشد. همچنین این پمپ ها قابلیت پمپاژ متناسب با جریان هوا را داشته و از آن‌ها می توان در فرآیندهایی که نیاز به کنترل جریان های متغیر دارند، استفاده نمود. این قابلیت موجب می شود تا بتوان، هوا ذخیره نموده و آن را به صورت حباب های بزرگی که می توانند لجن موجود در جریان را نیز به بالا آوردند، آزاد نمود.

شکل بالا یک geyser pump را نشان می دهد که نمونه ی پیشرفته تری از پمپ ایرلیفت می‌باشد. 1: منبع هوا، 2: درگاه ورودی هوا، 3: منبع مایع، 4 و 5: خطوط تامین هوا، 6: بخش بالایی انتهای مخزن هوا، 7: لوله بالارونده، 18 و 8 و 16: درگاه هوا، 10: ورودی بالایی هوا از بخش U شکل، 12 و 13: خروجی هوا، 17: جریان ورودی، 19: مایع منتقل شده، 20: خروجی پمپ.