Фильтрование

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднительно. Сущность метода заключается в пропуске жидкости через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для гетерогенных примесей. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости над фильтрующей перегородкой, повышенного давления до перегородки или вакуума после перегородки, т.е. движущей силой процесса является разность давлении до и после фильтрующей перегородки.

Фильтрование в большинстве случаев является последним этапом осветления воды и производится после ее предварительной очистки в отстойниках, осветлителях или других сооружениях. Кроме того фильтрование используется для глубокой очистки городских и производственных сточных вод, прошедших биологическую, химическую или физико-химическую очистку.

В процессах очистки сточных вод, как правило, приходится иметь дело с большим количеством воды с малым содержанием примесей, поэтому применяют фильтры, для работы которых не требуется высоких давлений. Используют фильтры с фильтрующим зернистым слоем и с сетчатыми элементами (микрофильтры).

Зернистые фильтры делятся на медленные и скорые в зависимости от механизма задержания частиц фильтрующим слоем и скорости фильтрования. В первом случае фильтрование осуществляется через пленку осадка загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего слоя. Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы загрязнений удерживаются на зернах фильтрующего материала силами прилипания (молекулярными, электростатическими, адсорбции), Прилипшие частицы под влиянием движущегося потока воды могут срываться с поверхности фильтрующего материала. Вода осветляется до тех пор, пока силы отрыва частичек не начинают превалировать над силами прилипания.

Медленные фильтры, имеющие малую скорость (0,1-0,3 м/ч) и большие площади фильтрования, практически вытеснены из практики водоочистки. На скорых фильтрах в фильтруемую воду подается коагулянт, что способствует задержанию взвесей всей толщей фильтрующей загрузки.

Скорые фильтры, работавшие при скоростях фильтрования 5-16 м/ ч, могут быть открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными). Они также различаются по количеству слоев загрузки на одно- и многослойные, по направлению фильтрующего потока, по крупности фильтрующего материала и др.

Схемы скорых напорного и безнапорного фильтров приведены на рисунке 36.

Рисунок 36 – Фильтры

а – открытый; б – напорный

1 – дренажное устройство; 2 – поддерживаемый гравийный слой; 3 – фильтрующий слой

Открытые фильтры устраивают чаще всего в виде прямоугольных в плане железобетонных резервуаров. В качестве загрузки применяют кварцевый песок, антрацит, керамзит, гранитный щебень, можно использовать отходы производства — золу, шлак и т.п. Вода может фильтроваться сверху вниз или снизу вверх, промывка осуществляется только подачей воды снизу, по мере загрязнения загрузки, при достижении потери напора в фильтре 3-3,5 м скорые безнапорные фильтры останавливают на промывку (1-2 раза в сутки). Промывку осуществляют фильтрованной водой или водой с воздухом интенсивностью 12 -18 л/(м2с).

Скорые напорные фильтры представляют собой закрытые вертикальные или горизонтальные резервуары со сферическими днищами, рассчитанные на рабочее давление до 0,6 МПа. Они осветляют воду после обработки ее коагулянтами без предварительного отстаивания. Высота слоя загрузки в них 0,5-1 м. Напорные поддерживающие слои в них, как правило, не устраиваются. Напор в таких фильтрах создается насосами, предельные потери напора в закрытых фильтрах, когда их останавливают на промывку, составляют 6 -8 м.

Существует много других конструкций фильтров, используемых для очистки воды. Сверхскорые напорные фильтры, работающие при скоростях фильтрования 50-100 м/ч, позволяют очищать воду для технических целей. Двухпоточные фильтры фильтруют воду с большими скоростями и, следовательно, имеют большую производительность. Своеобразной разновидностью скорых безнапорных фильтров, работающих по принципу пропуска воды с добавлением коагулянта в направлении убывания крупности зерен в загрузки, являются контактные осветлители. Фильтры с плавающей загрузкой из полимерных материалов позволяют очищать воду от нефтепродуктов и других эмульгированных веществ. Магнитные фильтры применяются для удаления из жидкостей мелких ферромагнитных частиц.