Sand Filtration System

ระบบกรองทราย (Sand Filter System)

1) วัตถุประสงค์ของระบบกรองทราย

Sand Filter เป็นระบบกรองเชิงกล (Mechanical filtration) ที่ใช้ในการ กำจัดของแข็งแขวนลอย (Suspended solids, SS), ตะกอนละเอียด (silt, clay), และ สารอินทรีย์ขนาดใหญ่ (organic debris) จากน้ำ โดยอาศัยหลักการ “การไหลผ่านชั้นทรายกรอง” ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรองแบบลึก (Depth filtration)

การกรองด้วยทรายเป็นขั้นตอนสำคัญในระบบ:

• การผลิตน้ำสะอาด (Pre-treatment ก่อน RO/UF)

• ระบบบำบัดน้ำเสีย (Polishing filter)

• ระบบหล่อเย็น (Cooling tower make-up)

• ระบบผลิตน้ำดื่มและประปาอุตสาหกรรม

2) หลักการทำงานของ Sand Filter

เมื่อของเหลวไหลผ่านชั้นทรายด้วยอัตราที่คงที่ ตะกอนในน้ำจะถูกดักจับด้วยสามกลไกหลัก:

1. Straining (การกรองทางขนาด): ตะกอนขนาดใหญ่กว่าช่องว่างระหว่างเม็ดทรายจะถูกดักไว้

2. Sedimentation (การตกตะกอนในชั้นทราย): อนุภาคขนาดเล็กถูกแรงโน้มถ่วงช่วยให้ตกลงและติดค้างในรูพรุน

3. Adsorption (การดูดซับทางไฟฟ้าสถิต): อนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกับผิวทรายจะยึดเกาะ

ผลรวมของกลไกทั้งสามทำให้ Sand filter สามารถลดความขุ่น (Turbidity) ของน้ำจาก >50 NTU เหลือ <5 NTU ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3) ประเภทของระบบกรองทราย

4) ข้อมูลสารกรองทราย (Filter Media)

5) การออกแบบระบบกรองทราย

5.1 พื้นที่กรอง (Filter Area)

โดยที่

• A = พื้นที่หน้าตัดกรอง (m²)

• Q = อัตราการไหล (m³/h)

• V = อัตราการกรอง (m/h)

5.2 เส้นผ่านศูนย์กลางถัง (D)

5.3 ความสูงของสารกรอง (H)

โดยทั่วไป 600–800 mm (ขึ้นกับคุณภาพน้ำและความขุ่น)

5.4 อัตราการล้างย้อน (Backwash)

• Qb = ปริมาณน้ำล้างย้อน (m³/h)

• Vb = ความเร็ว Backwash (25–35 m/h)

ตัวอย่าง:
Flow = 15 m³/h, Filtration rate = 10 m/h
→ A = 1.5 m² → D ≈ 1.38 m
→ Backwash = 1.5 × 30 = 45 m³/h

6) การล้างย้อน (Backwash Operation)

การล้างย้อนทำเพื่อขจัดตะกอนที่สะสมในชั้นทราย โดยใช้น้ำหรืออากาศดันย้อนจากล่างขึ้นบน

รูปแบบการล้างที่ใช้ทั่วไป:

1. Water backwash – ใช้น้ำเพียงอย่างเดียว

2. Air scour + Water backwash – ใช้อากาศช่วยก่อนล้างด้วยน้ำ

3. Combined air-water backwash – ทำพร้อมกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการขยายชั้นกรอง

เงื่อนไขสำคัญ:

• Expansion ควรอยู่ระหว่าง 40–50% ของความสูงเดิม

• ความดันที่ใช้ ~0.5–1.0 bar

• ระยะเวลาล้าง 8–12 นาที

7) การควบคุมการเดินระบบ

8) ปัญหาที่พบบ่อยและแนวทางแก้ไข

9) ตัวอย่างการใช้งานในโรงงาน

• ระบบผลิตน้ำ RO: ใช้เป็น pre-filter ก่อน Activated Carbon และ Softener

• ระบบ Cooling tower: ลดตะกอนในน้ำเติม (Make-up water)

• ระบบบำบัดน้ำเสีย: ใช้หลัง Clarifier เป็น polishing filter

• ระบบผลิตน้ำดื่มอุตสาหกรรม: ใช้ร่วมกับ Anthracite และ Carbon filter

10) ข้อดีและข้อจำกัดของ Sand Filter

11) สรุป

• ระบบ Sand Filter เป็นหน่วยกรองพื้นฐานที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ

• เหมาะสำหรับระบบที่ต้องการลดความขุ่น ตะกอน และ Suspended solids ก่อนหน่วยกรองละเอียด (UF/RO)

• ออกแบบอัตราการกรอง 8–15 m/h, Backwash 25–35 m/h และควบคุมการขยายชั้นกรองไม่เกิน 50% เพื่อป้องกันสารกรองปนชั้น