Качество воды
ернистые фильтры по скорости фильтрования разделяют на медленные
(скорость фильтрования менее 0,5 м/ч), скорые (скорость фильтрования 2-15
м/ч) и сверхскоростные (скорость фильтрования более 25 м/ч).
Скорые фильтры могут быть напорными и открытыми. Медленные фильтры
выполняют открытыми, сверхскоростные фильтры – напорными.
По крупности зерен фильтрующего слоя зернистые фильтры разделяют на
мелкозернистые (медленные фильтры) с размером зерен верхнего слоя песка
менее 0,4мм, среднезернистые (размер зерен верхнего слоя песка 0,4-0,8мм) и
крупнозернистые (размер зерен верхнего слоя песка более 0,8мм), обычно
применяемые для частичного осветления воды.
Фильтрующий слой скорых фильтров может состоять из однородной по
размеру и удельному весу зерен загрузки (обычные скорые фильтры) и
неоднородной загрузки (например, двухслойные фильтры, в которых нижний слой
– кварцевый песок, а верхний слой – дробленный антрацит).
В медленных фильтрах фильтруемая вода обычно движется через
фильтрующий слой сверху вниз. В скорых фильтрах направление движения
фильтруемой воды через фильтрующий слой может быть различным. В обычных и
двухслойных фильтрах фильтруемая вода движется сверху вниз; в контактных
осветителях – снизу вверх; в двухпоточных фильтрах АКХ – снизу вверх и
сверху вниз. В последних фильтрах отводится из фильтра через дренажную
систему, расположенную в фильтрующем слое.
По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды
взвешенными веществами потеря напора в нем будет возрастать, а скорость
фильтрования при неизменном напоре – снижаться.
Фильтры могут работать с переменной скоростью фильтрования (большей в
начале цикла и меньшей в конце) или с постоянной скоростью фильтрования.
Постоянство скорости фильтрования обеспечивается специальными устройствами
– регуляторами скорости фильтрования.
Через некоторый период времени от начала работы фильтра потеря напора
в фильтрующем слое увеличится настолько, что скорость фильтрования станет
ниже расчетной и производительность фильтра снизится.
Для восстановления пропускной способности фильтра его фильтрующий
слой должен быть очищен от задержанных из воды загрязнений. В медленных
фильтрах это достигается обычно удалением верхнего слоя загрязненного песка
с последующей его промывкой; в скорых фильтрах промывка фильтрующего слоя
производится непосредственно в самих фильтрах.
Продолжительность работы фильтра между чистками или промывками
(включая время на промывку) называется продолжительностью фильтроцикла. Она
зависит от характера и количества содержащихся в воде взвешенных веществ,
от скорости фильтрования, крупности и пористости фильтрующей загрузки. В
скорых фильтрах для промывки фильтрующего слоя через него пропускают
осветленную воду снизу вверх с интенсивностью, достаточно для взвешивания
фильтрующей загрузки в восходящем потоке промывной воды.
4.2 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров.
В качестве фильтрующих материалов для зернистых фильтров в настоящее
время применяют кварцевый речной или карьерный песок, дробленые кварц и
антрацит, мрамор, магнетит, керамическую крошку, керамзит.
Крупность зерен фильтрующего материала и их однородность
характеризуются данными ситового анализа, который позволяет определить
следующие показатели:
1. 10% диаметр (d10) фильтрующего материала, т.е. диаметр шара,
равновеликого зерну фильтрующего материала, мельче которого в
данном материале имеется 10% зерен по весу;
2. 50% диаметр (d50), т.е. диаметр шара, равновеликого зерну
фильтрующего материала мельче которого имеется 50% зерен по весу
(dср);
3. коэффициент неоднородности зерен фильтрующего материала, равный
отношению 80% диаметра фильтрующего материала к 10% диаметру.
Ситовой анализ фильтрующего материала заключается в рассеве
высушенного образца средней пробы на калиброванных ситах и определении
процента материала, оставшегося на каждом сите.
Для загрузки фильтров должны применяться по возможности хорошо
промытые однородные пески с коэффициентом неоднородности во всех случаях не
более 2,2 (желательно не более 1,75).
Антрацитовую крошку для загрузки фильтров изготовляют из антрацита
марок АП, АК и АС-мытое. Антрацит должен иметь удельный вес в пределах 1,6-
1,7, насыпной вес 0,7-0,9т/м3 и при дроблении превращаться в зерна
кубической или близкой к шару формы. Антрацит слоистого строения для
загрузки в фильтры непригоден. Зольность антрацита должна быть не выше 5%,
а содержание серы в нем должно быть не более 3%.
4.3 Поддерживающие слои.
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, 16-32мм).
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.
|Крупность зерен в мм| Толщина слоя в мм |
|32-16 |Верхняя граница слоя должна быть на 100мм выше |
| |отверстий дренажной системы |
|16-8 |100 |
|8-4 |100 |
|4-2 |50 |
Для предотвращения сдвига поддерживающих гравийных слоев может
использоваться укладка поверх поддерживающих слоев плит из беспесчаного
макропористого бетона или пригрузка верхнего поддерживающего слоя (2-4мм)
обратным фильтром толщиной 20-25см из крупного (16-32мм) гравия.
4.4 Скорые фильтры.
Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и
коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их коагулированием в
прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой.
При фильтровании воды сверху вниз на скорых фильтрах осветление воды
достигается в результате двух одновременно протекающих процессов –
задержания наиболее крупных частиц взвеси в пленке на поверхности
фильтрующего слоя и адгезии (сцепления) или абсорбции скоагулированных
более мелких частиц поверхностью зерен фильтрующего слоя.
При оптимальной коагуляции и надлежащем подборе загрузки скорого
фильтра его фильтрат обычно содержит не более 1 мг/л взвешенных веществ.
По мере работы фильтра увеличивается количество задержанных им
загрязнений – нарастает толщина пленки на поверхности песка, увеличивается
количество загрязнений, отложившихся в толще фильтрующей загрузки, и
глубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра, снижается
скорость фильтрования.
Если крупность загрузки и толщина фильтрующего слоя выбраны
правильно, то предельно допустимая потеря напора в фильтре наступит
практически в тоже время, когда частицы загрязнений начнут проникать через
загрузку в фильтрат.
Глубина проникания взвеси в толщу фильтрующего слоя возрастает с
увеличением скорости фильтрования и диаметра его зерен. Поскольку скорость
возрастания потери напора растет с уменьшением диаметра зерен и увеличением
скорости фильтрования, в практике водоподготовки наметилась тенденция к
увеличению крупности зерен при одновременном повышении высоты фильтрующего
слоя, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не допуская увеличения
мутности фильтрата.
Мутность фильтрата и продолжительность фильтроцикла зависят не только
от мутности поступающей на фильтры воды, дисперсности содержащейся в ней
взвеси, скорости фильтрования и размера зерен, но и от прочности хлопьев
скоагулированных загрязнений воды.
При содержании в осветляемой воде прочных хлопьев взвеси, например
при введении в воду перед фильтрами или отстойниками активированной
кремниевой кислоты, полиакоиламида (ПАА) или других флокулянтов,мутность
фильтрата в течение всего фильтроцикла остается минимальной, и фильтр
выключают на промывку по достижении предельной потери напора. При
содержании в воде непрочных хлопьев мутность фильтрата непостоянна в
течение фильтроцикла – при достижении потери напора в фильтре некоторой
величины, меньшей чем предельная, начинается разрушение задержанных
фильтром хлопьев и вынос загрязнений в фильтрат. В этом случае фильтр
выключают на промывку не по потери напора, а по проскоку взвеси.
Продолжительность фильтроцикла сокращается, увеличивается расход промывной
воды.
Введение в воду непосредственно перед фильтрами ПАА или
активированной кремниевой кислоты в очень небольших количествах (0,015мг/л
ПАА, 0,05мг/л SiO2-3) позволяют значительно повысить продолжительность
фильтроцикла при одновременном снижении мутности фильтрата. Активированная
кремниевая кислота для цветных вод имеет по эффективности и стоимости
преимущества перед ПАА.
Когда начинается проскок взвеси в фильтрат или когда величина потери
напора становится предельной, производят промывку фильтрующего слоя.
Фильтры мог
| |  скачать работу |
Качество воды |
