สารกรองทราย&กรวด(sand&gravel),แอนทราไซด์(anthracide)

ถ่านหิน คือ หินตะกอนชนิดหนึ่งที่เกิดจากการตกตะกอนสะสมของซากพืชในยุคดึกดำบรรพ์เป็นเวลายาวนานหลายล้านปี จนตะกอนนั้นได้เปลี่ยนสภาพไปและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นธาตุคาร์บอนการเกิดถ่านหินมีความหลากหลายทั้งจากปัจจัยของแหล่งกำเนิดระยะเวลาและสภาวะต่างๆ ทำให้ถ่านหินจากแหล่งต่างกันมีองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างกันและถูกแบ่งประเภทไว้เป็นประเภทตามความสมบูรณ์ทางธรณีวิทยาที่กลายเป็นถ่านหิน สามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น 4 ประเภท คือ ลิกไนต์ ซับบิทูมินัส บิทูมินัส และ แอนทราไซต์
“แอนทราไซท์” เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพสูงสุด มีลักษณะดำเป็นเงา มันวาวมาก มีปริมาณคาร์บอนประมาณร้อยละ 86-97% ความชื้นต่ำ มีค่าความร้อนสูงแต่ติดไฟยากไม่มีควัน ส่วนมากจะถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบหลักในอุตสาหกรรมการหลอมเหล็กและโลหะต่างๆ อุตสาหกรรมกรองน้ำ และยังสามารถใช้เป็นใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่างๆได้อีกด้วย“แร่แอนทราไซท์” เป็นถ่านหินชนิดหนึ่ง ซึ่งมีธาตุคาร์บอนเป็นส่วนประกอบมากที่สุด และเป็นสารซึ่งละลายน้ำได้น้อยที่สุด  เมื่อเทียบกับถ่านหินชนิดอื่นๆ  เช่น ถ่านหินน้ำมัน,  ถ่านหินลิกไนต์และ ถ่านที่ใช้ในการหุงต้ม ฯลฯ
แร่แอนทราไซท์เป็นสารที่มีขี้เถ้าเป็นจำนวนน้อยซึ่งถือว่าเป็นสารที่มีคุณภาพดี เมื่อเปรียบเทียบกับวัตถุสารอื่นๆ และยังสามารถทนต่อการกัดกร่อนของวัตถุเคมีได้ดี นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติเป็นถ่านหินที่มีความบริสุทธิ์สูง มีสภาพการตกผลึกที่ดี  ไม่เปราะแตก ไม่หักง่าย มีความแข็งแกร่งและทนทานมาก แร่แอนทราไซท์จึงได้รับการพัฒนาเป็นสารกรองน้ำที่ทำหน้าที่ขจัดตะกอน โคลนตมเพื่อทำให้น้ำสะอาด โดยมีชื่อเรียกกันทั่วไปว่า “สารกรองน้ำแอนทราไซท์” ซึ่งโดยส่วนใหญ่มักจะใช้ร่วมกับทรายกรองน้ำ  สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการกรองน้ำให้สูงขึ้น
สารกรองน้ำแอนทราไซท์ มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการ ดังนี้ เก็บตะกอนน้ำไว้ที่ผิวภายนอกแร่แอนทราไซท์มิใช่เป็นสารกรองน้ำแบบเดียวกับแอ็คติเว้ตเต็ดคาร์บอน ซึ่งดูดสารละลายที่อยู่ในน้ำไว้ภายในเพื่อทำให้น้ำใสสะอาด แต่เป็นสารซึ่งดักจับสารแขวนลอยต่าง ๆ ไว้ที่บริเวณภายนอกของตัวสาร และมีช่องว่างสามารถกักเก็บสารแขวนลอยได้ในปริมาณมาก วิธีนี้จึงทำให้แร่แอนทราไซท์สามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถนำมาล้างเพื่อกลับไปใช้งานได้อีกสามารถดักจับสารแขวนลอยไว้ได้เป็นจำนวนมาก
เนื่องจากทรายมีรูปร่างทางกายภาพเหมือนกันหมด และมีน้ำหนักมากเป็นสองเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับแร่แอนทราไซท์ การใช้สารกรองน้ำนาน ๆ หลายครั้งตะกอนจะสะสมจับตัวกันพอกหนามากขึ้นทุกที ทำให้น้ำซึมผ่านได้น้อยลงทุกที ดังนั้นทรายจึงไม่สามารถกักเก็บตะกอนไว้ได้เป็นจำนวนมาก ในทางตรงกันข้ามเม็ดแอนทราไซท์บริสุทธิ์ แต่ละเม็ดจะมีรูปลักษณ์ต่าง ๆ กันโดยธรรมชาติ ทำให้สามารถกักเก็บตะกอนไว้ได้เป็นจำนวนมาก น้ำจึงใสสะอาดสามารถกรองน้ำได้จนถึงขั้นที่อยู่ลึกลงไป
เนื่องจากรูปร่างของเม็ดแอนทราไซท์มีลักษณะแตกต่างกันไป ไม่เป็นแบบพิมพ์เดียวกันและมีน้ำหนักเบา ชั้นของแอนทราไซท์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวกรองน้ำจึงไม่เกาะจับตัวกันแน่นมาก จึงเปิดช่องว่างให้น้ำซึมผ่านลงไปยังชั้นกรองน้ำซึ่งอยู่ชั้นล่างโดยง่าย ดังนั้นจึงสามารถจะกรองน้ำให้ใสสะอาดภายในเวลาอันรวดเร็ว ประสิทธิภาพของการกรองน้ำจะเกิดขึ้นในช่วงรอยต่อระหว่างแอนทราไซท์และทราย
การชำระล้างทำความสะอาดทำได้โดยง่ายเนื่องจากแร่แอนทราไซท์เป็นสารกรองน้ำที่มีน้ำหนักเบา การทำความสะอาดจึงสามารถทำได้โดยง่าย และผิวมันวาวของแร่แอนทราไซท์ทำให้ตะกอนที่เกิดจากการกรองน้ำ ถูกล้างออกโดยง่ายมีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมีในอัตราสูงเนื่องจากแร่แอนทราไซท์มีคุณภาพดีและมีส่วนประกอบของธาตุคาร์บอนสูง จึงไม่ละลายในน้ำที่มีสภาพเป็นกรดหรือด่าง ดังนั้นจึงเหมาะที่จะใช้เป็นสารในการบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนสารเคมี และใช้กันอย่างแพร่หลายในวงการอุตสาหกรรมเคมี
ตารางเปรียบเทียบถังกรองทราย (Single Media) กับถังกรองทรายและแอนทราไซท์ (Dual Media)
ถังกรองทราย
ถังกรองทรายและแอนทราไซท์
1. อัตราการกรองประมาณ 5 m³ /hr
1. อัตราการกรองประมาณ 10 m³ /hr
2. ทรายกรองมีน้ำหนักมาก ดังนั้น จึงต้องมีโครงสร้างที่แข็งแรงรองรับ ทำให้มีต้นทุนสูง
2. แอนทราไซท์น้ำหนักเบา ดังนั้นจึงต้องการโครงสร้างที่แข็งแรงรองรับน้อยกว่าทรายกรอง จึงมีต้นทุนต่ำกว่าทรายกรอง
3. การอุดตัน เนื่องจากทรายกรองทำให้เกิดการอุดตันเร็วจึงต้องมีการล้างทำความสะอาดบ่อย
ระยะเวลาในการกรองน้ำสั้นกว่า โดยปกติจะอยู่ที่ 12 ชม .
ต้องทำ back wash บ่อย เนื่องจากเกิดการอุดตัน ปริมาณน้ำที่ใช้ในการ back wash มาก
3. การอุดตันแอนทราไซท์มีช่องว่างมากกว่า และเก็บตะกอนได้มากกว่าทรายกรอง ดังนั้นจึงอุดตันช้ากว่า ไม่ต้องล้างทำความสะอาดบ่อย
ระยะเวลาในการกรองน้ำยาวนานกว่า ซึ่งมากกว่า 24 ชม. ไม่ต้องทำ back wash บ่อย และเมื่อต้อง back wash ปริมาณน้ำที่ใช้น้อยกว่าทรายกรอง
4. มีค่าใช้จ่าย คือ ค่าน้ำ ค่าไฟ สูง และสิ้นเปลืองเวลาของบุคลากรที่ต้องคอยดูแล
5. ประหยัดค่าน้ำ ค่าไฟ และเวลาที่บุคลากรต้องดูแลประโยชน์ของระบบกรองน้ำ Dual Media (ทรายกรองและแอนทราไซท์) การใช้แอนทราไซท์กรองน้ำร่วมกับทรายกรองทำให้อัตราการผลิตน้ำมากว่าทรายกรองเพียงอย่างเดียว ในขณะที่ขนาดพื้นที่การกรองเครื่องเท่ากัน เนื่องจาก แอนทราไซท์มีความพรุนมากกว่า และมีรูปร่างแตกต่างกันทำให้ไม่จับตัวแน่นเหมือนทรายกรอง แต่สามารถจับตะกอนแขวนลอยได้มากกว่าทรายกรอง ทำให้สามารถเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำได้มากขึ้น โดยไม่ต้องขยายพื้นที่การกรอง
เนื่องจากทรายกรองมีน้ำหนักมากและขณะเดียวกันลักษณะของเม็ดทรายก็เป็นทรงกลมและใกล้เคียงกัน ทำให้มีการเรียงตัวแน่น เมื่อกรองน้ำซึ่งต้องมีน้ำไหลผ่าน และทรายกรองดักจับสารแขวนลอยต่าง ๆ เมื่อเวลาผ่านไปนานจะทำให้มีตะกอนจับที่เม็ดทราย และมีการจับตัวกันเป็นก้อน ซึ่งเป็นการเพิ่มน้ำหนักที่ตัวทรายขึ้นไปอีก ดังนั้น โครงสร้างที่จะรองรับระบบกรองน้ำแบบทรายอย่างเดียว จึงต้องการโครงสร้างที่แข็งแรงมาก เพื่อทนต่อน้ำหนักทราย และน้ำหนักน้ำที่จะต้องกรอง ทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย ส่วนการใช้แอนทราไซท์กรองน้ำร่วมกันทราย แบบ Dual Media นั้น เนื่องจากคุณลักษณะพิเศษของแอนทราไซท์ที่มีลักษณะเป็นรูพรุนและมีน้ำหนักเบากว่าทรายกรองมาก อีกทั้งลักษณะของแอนทราไซท์มีรูปร่างเป็นเหลี่ยมแตกต่างกันออกไป ดังนั้นจึงไม่จับตัวกันแน่นเหมือนทรายกรอง และสามารถดักจับตะกอนได้ดี ทำให้โครงสร้างที่จะมารับน้ำหนักระบบกรองน้ำแบบ Dual Media นี้ไม่ต้องการความแข็งแรงมากกว่าเท่าถังกรองแบบทรายกรองอย่างเดียว ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากกว่าแอนทราไซท์มีน้ำหนักน้อยกว่าทรายกรอง และมีลักษณะเป็นรูพรุนที่สามารถดักจับสารแขวนลอยต่าง ๆ ได้ดี อีกทั้งเม็ดของแอนทราไซท์จะใหญ่กว่าทราย ดังนั้นเมื่อมีการล้างย้อน (back wash) จะทำให้เม็ดแอนทราไซท์อยู่เหนือทราย ลักษณะเช่นนี้ทำให้มีการกรองความขุ่นได้ในปริมาณมากกว่า จึงทำให้อุดตันช้ากว่าการกรองแบบใช้ทรายกรองเพียงอย่างเดียว น้ำที่ใช้ในการล้างย้อน (back wash) และแรงดันที่ใช้ก็น้อยกว่า ดังนั้นจึงประหยัดน้ำและค่าไฟฟ้าได้มากกว่า และไม่ต้องทำการล้างย้อน (back wash) บ่อย ๆ เหมือนระบบกรองน้ำที่ใช้ทรายกรองเพียงอย่างเดียว
จากคุณลักษณะพิเศษของแอนทราไซท์ดังกล่าวข้างต้นจะเห็นได้ว่า การใช้แอนทราไซท์ร่วมกับทรายกรองในการกรองน้ำ (Dual Media) นั้นมีข้อดีหลายประการยิ่งกว่าการกรองน้ำโดยใช้ทรายกรองเพียงเดียว ทำให้ระบบกรองน้ำที่ใช้แอนทราไซท์ร่วมกับทรายกรอง (Dual Media) นั้น    มีประสิทธิภาพในการกรองที่ดี และช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายต่าง ๆ เช่น ค่าน้ำ ค่าไฟ และค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับบุคลากรที่ต้องคอยดูแลระบบการกรองน้ำ โดยในระยะยาว การใช้ระบบกรองน้ำแบบใช้แอนทราไซท์ร่วมกับทรายกรอง (Dual Media) นั้นจะทำให้เกิดประสิทธิภาพและประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าระบบกรองน้ำแบบใช้ทรายกรองเพียงอย่างเดียว