Удаление примесей воды фильтрованием. Классификация фильтров

фильтровании- процеживание обрабатываемой воды, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. затраты энергии.

- три вида фильтрования: пленочное фильтрование (задержание примесей на поверхности фильтрующего слоя)

- объемное фильтрование (задержание примесей в порах фильтрующего слоя)

В основе объемного фильтрования лежит предварительное коагулирование примесей воды с целью уменьшения или ликвидации их заряда.

- комбинированное фильтрование (одновременное образование примесями пленки и их отложение в порах загрузки)

Водоочистные сооружения, на которых осуществляется процесс фильтрования, называют фильтрами.

 

 

Классификация фильтров

по виду фильтрующей среды делят на

тканевые, сетчатые, каркасные, намывные, зернистые (песчаные)

фильтры с зернистой загрузкой делят:

1) по скорости фильтрования — медленные (0,1... 0,3 м/ч), скорые (5... 12 м/ч) и сверхскоростные (36... 100 м/ч); 2) по давлению, под которым они работают, — открытые (или безнапорные) и напорные,

3) по направлению фильтрующего потока — однопоточные (обычные скорые фильтры), двухпоточные (фильтры АКХ, ДДФ), многопоточные;

4) по крупности фильтрующего материала — мелко-, средне- и крупнозернистые;

5) по количеству фильтрующих слоев — одно-, двух- и многослойные.

Прошедшая предочистку вода поступает в боковой карман, а из него — в резервуар фильтра. Высота слоя воды над поверхностью загрузки должна быть не менее 2 м. В процессе фильтрования вода проходит фильтрующий и поддерживающий слои, а затем поступает в распределительную систему и далее в резервуар чистой воды. Максимальная потеря напора в фильтрующей загрузке допускается 3... 3,5 м. Во время промывки фильтра промывная вода подается в распределительную систему и далее снизу вверх в фильтрующий слой, который она расширяет (взвешивает). Дойдя до верхней кромки промывных желобов, промывная вода вместе с вымытыми ею из фильтрующего материала загрязнениями переливается в желоба, а из них в боковой карман и отводится на сооружения оборота промывной воды.

Расчетную скорость фильтрования f = 6... 10 м/ч, толщину слоя однослойной фильтрующей загрузки h = 0,7... 2,0 м, продолжительность 5... 7 мин и интенсивность промывки ш=12... 18 л./(с*м²) принимают в соответствии со СНиПом в зависимости от крупности зерен фильтрующей загрузки 0,5... 2,0 мм.

 

10 фильтрующие материалы – виды, общие требования.

Фильтрующий слой выполняют из отсортированного зернистого материала, удовлетворяющего санитарным требованиям в обладающего достаточной химической стойкостью и механической прочностью (кварцевый песок, дробленый антрацит, горелые породы, керамзит, керамическая крошка, доменные шлаки, Дробленый мрамор, полимеры и др.).

Тканевые материалы (Если ранее они делались в основном из волокнистой, то теперь – из одно- и многонитяной пряжи. Это позволило, например, получать пряжу, способную нести электростатические заряды, что очень полезно при фильтрации воздушных смесей и газов.)

В настоящее время разработаны поверхности тканевых фильтровальных сред, например, нанесением другого материала. В частности, может производиться ламинирование нескольких фильтровальных слоев, особенностью которого является очень гладкая лицевая поверхность, обладающая высокой устойчивостью к загрязнению.

Нетканые материалы (Ранее применялся войлок. из-за малой разрывной прочности и низкой проницаемости использование ограничивалось. От недостатков войлочные фильтры избавляются после обработки поверхности смолами и пробивки пор необходимого размера. Стали использовать экструзионных воздушно-наполненных полимерных волокон, которые чрезвычайно малого диаметра, хорошо показавшие себя в осуществлении тонкой фильтрации. Из таких пластиков могут изготавливаться слоистые фильтровальные материалы типа «сэндвич»)

Сетчатые фильтровальные материалы существуют материалы в виде сеток, полученных из проволоки и одиночных пластмассовых нитей. их следует рассматривать в категории сит, у которых гарантированные

размеры ячеек.самый распространенный способ получения сит – спекание нескольких сеток. Пластиковые сетки выпускались методом плетения, но сегодня их проще изготовить экструзией. Экструзионные сетки с широким диапазоном размеров ячеек и жесткой основой могут применяться в качестве относительно тонкой фильтрационной среды. Однако главным их применением является использование в изготовлении картриджей.

Мембраны Мембраны являются самым молодым фильтровальным материалом; их интенсивное применение осуществляется в последние 40 лет. Мембраны для удаления твердых частиц из жидкостей начали использоваться после разработки способов ультрафильтрации в начале 1960-х годов. Тогда же произошло внедрение и методов очистки, основанных на явлении обратного осмоса. Потребность в проведении тонкой фильтрации привела к быстрому признанию мембранной технологии и созданию целого нового направления - микрофильтрации. Этому способствовали успехи в химии и технологии переработки полимеров. Процесс тонкой фильтрации, позволяющий достичь высокой степени очистки, сопряжен со значительным падением давления. Поэтому мембраны должны обладать большой прочностью. В этой связи их снабжают специальным поддерживающим слоем. Развитие материалов для производства мембран проходило в двух направлениях. Первое – получение материалов с определенными размерами пор, минимальным разбросом этих размеров и равномерным распределением пор по поверхности. Второе – разработка конструкции фильтрующей мембраны, позволяющей работать при большом перепаде давления (многослойные мембраны, мембраны с армирующей сеткой и т.д.). Когда мембраны стали главным (по стоимости и по значимости) элементом водоочистного оборудования, они одновременно стали главным товаром на рынке фильтровальных материалов. Можно ожидать также, что в ближайшее время наибольшей популярностью будут пользоваться фильтры, изготовленные из металлов и керамики. Это дало бы возможность применять мембранную технологию для фильтрации агрессивных растворов с высокими температурами. В наши дни керамические мембраны выпускаются рядом зарубежных и отечественных фирм.

Фильтровальные картриджи В настоящем время широкое распространение приобрели сменные фильтрующие элементы, которые чаще всего называются картриджами. После выработки своего ресурса они выбрасываются или регенерируются. Картриджи представляют собой законченную конструкцию, состоящую из фильтрующего материала, несущих элементов, обеспечивающих механическую прочность, и элементов сопряжения с корпусом фильтра. Современная промышленность выпускает большой набор картриджей с разным наполнением и различными техническими характеристиками. Картриджи подразделяются на два вида. Элемент первого типа представляет собой отрезок цилиндрической трубы, закрытый с двух сторон патрубками для входа и выхода фильтруемого потока. Во внутреннюю полость трубы помещается фильтровальная среда. Ко второму относятся картриджи, состоящие из набора одинаковых, последовательно соединенных фильтровальных элементов, размещенных в едином кожухе. За прошедшие годы конструкции основных элементов очень мало изменились. Наиболее важные перемены коснулись складчатых устройств для очистки газовых и воздушных смесей (пример – картриджные фильтры В настоящее время для наполнения картриджей используются различные фильтрующие среды: активированный уголь, ионообменные смолы, природные и искусственные минеральные соединения и т.д. Технические решения, внедряемые для усовершенствования картриджных фильтров, были направлены на противодействие образованию застойных зон, участков прорыва фильтруемого потока и уплотнения насыпного материала.

Материалы для воздушной и газовой фильтрации Ни в одной категории фильтровальных материалов не насчитывается так много различных видов, как в перечне для воздушной и газовой фильтрации. Хотя на фильтровальные материалы, применяемые в этой области, налагаются чрезвычайно высокие требования, в последнее десятилетие развитие в этой области проходило гигантскими шагами. Сегодня, например, здесь применяют материалы, полученные из расплава полифениленсульфидных каучуков марки Forton PPS. Большое внимание к проблемам удаления мельчайших частиц из воздушных смесей, по всей вероятности, связано с ужесточением требований законодательства по охране окружающей среды и повышением требований к качеству очистки воздуха. Каждое достижение в области разработки фильтрующих материалов немедленно применялось для очистки загрязненного воздуха. Ввиду способности пыли в воздушных массах наэлектризовываться и служить причиной взрывов, особую важность в газоочистке приобрели фильтровальные среды, обладающие электростатической устойчивостью. Значительным для газовой фильтрации является возможность среды очищать горячие газы. Поэтому большое внимание в этом вопросе сегодня уделяется керамическим и металлическим материалам, поскольку оба этих вида материалов способны выдержать высокую температуру. Современные условия требуют, чтобы из воздушных масс удалялись не только взвешенные твердые частички пыли, но и ядовитые примеси. Для этой цели разработаны

Комбинированные материалы, объединяющие фильтрующие среды с адсорбционными материалами или материалами, реагирующими с примесями. Так, например, активированный уголь соединяют с волокнами или нитями. Набор таких сочетаний непрерывно расширяется.

 

11 Поддерживающий слои фильтра – назначение, устройство

Поддерживающий слой из гравия или щебня высотой 0,45…0,55 с крупностью зерен 2…40 мм, на котором лежит фильтрующая загрузка, укладывают для того, чтобы мелкий фильтрующий материал не вымывался из фильтрующего слоя и не уносился вместе с фильтруемой водой через отверстия распределительной системы. Недостатком поддерживающих слоев является возможность их смещения при промывке, что нарушает их горизонтальность и в конечном счете нарушает работу фильтра.

Поддерживающие слои размещают между фильтрующим слоем и дренажем фильтра. Назначение поддерживающих слоев заключается в предотвращении выноса фильтрующего материала из фильтра вместе с фильтратом. Кроме того, поддерживающие слои служат для улучшения распределения промывной воды по площади фильтрата.

Гравий или щебень, используемые в качестве поддерживающих слоев, должны быть устойчивы против измельчения и истирания, химические стойки, не должны содержать больше 10% частиц известняка.

Поддерживающие слои должны состоять по возможности из однородных частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не должен более чем в 2 раза превышать размер самых мелких зерен этого же слоя (например, 2-4, 4-8, 8-16, 16-32 мм).

Размер самых мелких зерен верхнего поддерживающего слоя, на который укладывается фильтрующий слой, должен быть в 2 раза больше, чем размер самых крупных зерен фильтрующего слоя. Толщину поддерживающих слоев в фильтрах, оборудованных дренажными системами большого сопротивления, принимают в соответствии с приведенными ниже данными.

Для предотвращения сдвига поддерживающих гравийных слоев может использоваться укладка поверх поддерживающих слоев плит из беспесчаного макропористого бетона или пригрузка верхнего поддерживающего слоя (2-4 мм) обратным фильтром толщиной 20-25 см из крупного (16-32 мм) гравия.