Осветление воды фильтрованием

Минеральное обескремнивание воды

Кремнекислые соединения удаляются из обрабатываемой воды в результате связывания их гидроокисью магния. Для получения в воде в к качестве реагента добавляют каустический магнезит

(является продуктом обжига при t =750-800 °С металлургического

магнезита).

Также может применяться:

- полуобожённый (каустический) доломит MgO*CaC03, полученный при обжиге природного минерала доломита при t=700-750°С

- обожженный (декарбонизированный) доломит MgO*CaO, полученный при обжиге доломита при t=900-925 °С.

Каустический магнезит - по внешнему виду похожий на цемент.Его состав: MgO – 83-75 %; СаО - 2,5-4,5 %; SiO₂-2,5-4,0 %, влага не более 1,5 %; потери при прокаливании 8-13 %.

Подавляющая часть кремнекислых соединений удаляется из воды вследствие сорбции их поверхностью частиц, содержащих, и последующего образования труднорастворимых силикатов Mg.

Результаты магнезиального обескремнивания воды зависят от:

- качества обескремнивающего реагента и удельных доз (в мг);

- продолжительности контакта обрабатываемой воды со взвешенным осадком;

- режима дозирования извести и коагулянта;

- температуры обрабатываемой воды.

Магнезиальное обескремнивание рекомендуется проводить при следующих условиях:

1) доза MgO, входящего в магнезиальный реагент – 5-20 мг на 1 мг удаленного,

2) температура воды 40-45 °C при колебаниях не более ±1 °С;

3)продолжительность пребывания в зоне зашламления 1 ч;

4) доза коагулянта 0,25-0,5, иногда 1,0 мг-экв/л;

5) дозирование извести для поддержания рН=10,1-10,3.

На процесс магнезиального обескремнивания оказывают также влияние показатели качества и свойства исходной воды:

а) органические вещества, тормозящие процесс кристаллизации

выделяющих веществ, ухудшающие условия обескремнивания;

б) механические примеси, если они присутствуют в больших количествах, нарушают шламовый режим осветлителей;

в) большая карбонатная жесткость исходной воды благоприятна

для магнезиального обескремнивания, т.к. при ней, во-первых, больше масса и наделяющегося осадка, являющаяся контактной средой, вовторых легче поддерживается режим известкования.

Для полного удаления из воды грубодисперсных частиц, хлопьев коагулянта и скоагулированных коллоидных частиц применяется фильтрование, т.е. пропуск воды через слой зернистого или пористого материала в оснетлительных фильтрах. При фильтровании воды твердые частицы задерживаются на поверхности или в толщине фильтрующего материала.

1) При отсутствии предварительной коагуляции в осветлителях вода, содержащая грубодисперсную извесь, образует фильтрующую плёнку на поверхности фильтрующего материала.

2) Если применяется предварительная коагуляция в осветлителе, где задерживается

основная масса взвеси, а на фильтры поступает вода, содержащая мельчайшие временные частицы, фильтрование идет не на поверхности, а в толще фильтрующего слоя. При таком процессе позднее используется вся толща зернистой загрузки фильтра и достигается высокая

степень осветления.

Процесс фильтрации имеет физико-химическую природу. Осветление воды при фильтрации объясняется прилипанием взвешенных частиц к зёрнам фильтрующего материала и к ранее прилипшим частицам под молекулярных сил притяжения. Причем устойчивость и притяжение мелких частиц к крупным значительно больше, чем интенсивность взаимного прилипания мелких частиц, т.к. вероятность попадания мелких частиц в сферу притяжения крупных больше, чем вероятность столкновения мелких. Явление прилипания мельчайших частиц, содержащихся в воде, к поверхности зерен фильтрующего материала называется контактной коагуляцией.

Здесь вода сразу после смешивания с коагулянтом поступает на механический фильтр, где проходит через слой песка. За коротки промежуток времени от момента поступления воды в фильтрующий слой в воде успевают образоваться лишь микроэлементы слипшихся частиц, которые прилипают к поверхности зерен песка.

Такой же процесс идет при фильтровании воды через фильтры после коагулирования и предварительного осветления. Вместе с водой в фильтры поступают мелкие хлопья, не успевшие осесть в отстойниках или осветлителях. При фильтрации эти хлопья прилипают к зернам фильтрующего материала и осветляют воду. Основной фактор определяющий эффект осветления воды фильтрами - способность; частиц прилипать к поверхности зерен загрузки фильтров. Эта способность — результат химической обработки воды коагулянтом.

Таким образом, для проведения фильтрации необходима неустойчивая коагулирующая суспензия.

Интенсивность работы осветлительных фильтров характеризуется скоростью фильтрации, численно равной часовой производительности 1 м² сечения фильтра (м³/м²*ч):

где Q - часовое количество фильтруемой воды, м³/ч; F - площадь фильтрования, м².

Фильтрация происходит за счет разности давлений на h^’ и под h’’ фильтрующим слоем: h=h’-h’’ (перепад давлений или потеря напора в фильтре).

По мере увеличения сопротивления фильтра снижается скорость фильтрации и производительность фильтра. Поэтому для обеспечения необходимой производительности фильтра приходится периодически

увеличивать перепад давлений в нем путем повышения степени открытия задвижки на трубопроводе подвода воды к фильтру. При достижение максимально допустимого загрязнения (максимальная потеря напора) фильтр выключают из работы на взрыхляющую промывку (пропуск через него снизу вверх осветленной воды).

Период работы фильтра от начала одной промывки до начала следующей называется фильтроциклом:

T+t,

где Т - время полезной работы фильтра между промывками; t - время выключения фильтра на промывку.