Фильтрование воды

Фильтрование воды(8.38) заключается в перепускании воды через слой мелкозернистого фильтрующего материала (речного или карьерной песка, измельченного антрацита и др.). Назначение фильтров - удаление всех взвешенных веществ, не задержанных в отстойниках или осветлителях. По скорости фильтрования фильтры разделяют на медленные, быстрые, скорые (применяются для промышленных целей).

Скорость фильтрования - это скорость прохождения воды через фильтрующий материал, измеренная в м/ч.

Фильтры бывают открытые (безнапорные, самотечные) и закрытые (напорные).

По величине фильтрующего материала фильтры сооружаются с нормальной загрузкой и с крупнозернистой, которые применяются для предочистки, как предфильтрация(8.39).

По принципу действия и виду загрузки быстрые фильтры разделяют на фильтры с направлением движения воды сверху вниз (однопоточные) и с одновременным движением сверху вниз и снизу вверх (двухпоточные).

Большое распространения в практике очистки воды приобрели быстрые фильтры (со скоростью фильтрования 6-10 м/ч и более). В такой фильтр (рис.8.22) вода поступает из отстойника или осветлителя трубопроводом 1 в водоотводный лоток 2, а из него на фильтрующий материал с помощью распределительных желобов 7. Вода проходит фильтрующий и поддерживающий ее гравийный слой, расположенный на дырчатом днище 3, а дальше проходит дренаж 4 и трубопроводом 6 отводится в резервуары чистой воды. Труба 5 нужна для опорожнения фильтра при ремонте. В меру загрязнения фильтрующего материала скорость фильтрования падает. Она зависит также от типа загрузки и крупности фильтрующего материала.

Рис. 8.23. Однопоточный открытый быстрый фильтр: а - при фильтровании; б - при промывке.

Промывка фильтра для восстановления фильтрующей способности материала заключается в подаче на фильтр снизу вверх большого количества воды. Эта вода захватывает отфильтрованные вещества, которые смываются с поверхности песка вследствие взаимного трения частичек. Загрязненная вода поднимается к уровню желобов и удаляется через них в водосток, сливаясь по трубе 8. Быстрые фильтры промывают 1-1 разы на сутки, в зависимости от качества исходной воды. Интенсивность промывки — не меньше 12-15 л/сек на 1 м² площади фильтра, продолжительность — 5-7 мин. Фильтрующий слой состоит из отсеянного кварцевого речного песка 9 с крупностью зерен 0, 5-5,8 мм при толщине слоя 0, 7-7 м. Поддерживающий гравийный слой 10 состоит из гравия размером от 2-12 до16—32 мм и имеет высоту до 0,4-5 м. Дренаж обеспечивает равномерный отвод фильтрованной воды, а также равномерное распределение воды промывки фильтра. По величине гидравлической нагрузки, которая играет большую роль в равномерном распределении воды, дренажи разделяют на две группы: большой и малой нагрузки. Дренажи большой нагрузки бывают трубчатые и колпачковые. Наиболее распространенные - трубчатые, которые представляют собой систему дырчатых чугунных или стальных труб, укладываемые параллельно на расстоянии 0, 15-0,3 м одна от одной в нижних слоях гравия и присоединяются к коллектору (труба большого диаметра), расположенных посреди днища фильтра параллельно к его длинной стороне.

Рис. 8.24. Фильтр АКХ:

1 - желоба; 2 - воздушная трубка; 3 -щелевой дренаж; 4 - люк; 5 - труба для промывной воды; 6 - труба для осветленной воды; 7 - канал чистой воды; 8- трубы распределительной системы.

Щелевые колпачки дренажа дают возможность отказаться от поддерживающих слоев гравия, вследствие чего уменьшается высота и, а так же стоимость фильтра.

Фильтры двопоточные - АКХ (рис.8.24) имеют производительность в 1,5 раза большую, чем открытые скорые фильтры. Основная масса воды проходит сквозь тело фильтра снизу вверх. Часть воды, которая поступает желобами, фильтруется сверху вниз. Профильтрованная вода отводится трубчатым дренажем из щелевых асбестоцементных или винипластовых труб.

Измельченный антрацит имеет большую способность задерживать загрязнения воды, в отличие от кварцевого песка. Антрацит применяют в двухслойных фильтрах. В последнее время используют двухслойные фильтры, загруженные сверху слоем 0, 4-0,5 м измельченного антрацита крупностью 0, 8-1,8 мм, а внизу - на высоту 0, 4-0,5 м - кварцевым песком. Производительность такого фильтра в 1, 5-2 разы больше, чем обычного при одинаковой их площади. Учитывая сопоставимую сложность оборудования фильтров АКХ, двухслойные фильтры, которые появились позднее чем фильтры АКХ, стали их серьезным конкурентом по производительности. Медленные фильтры имеют скорость фильтрования 0, 1-0,2 м/ч без коагулирования. 1-е применяют для очистки небольших количеств воды, преимущественно в сельском хозяйстве.

Сверхскоростные фильтры (напорные системы Г.М. Никифорова) разделяют на два типа: камерные и батарейные. Сверхскоростные фильтры требуют больших капитальных затрат и расхода металла, а также высокой квалификации обслуживающего персонала. Тем не менее большая пропускная способность и малые размеры площадей, которые они занимают (а это важно для промышленных предприятий), предопределяют их большое распространение.

Напорный фильтр - это герметически закрытый стальной резервуар с фильтрующей загрузкой, который работает при давлении воды до 59 н/см². Напорные фильтры применяют преимущественно в промышленном водоснабжении. Иногда после этих фильтров напор бывает еще достаточным для подачи воды в напорный бак или в разводную сеть. В таких случаях отпадает потребность в насосной станции второго подъема. Напорные фильтры разделяют на горизонтальные и вертикальные. При напорном фильтровании предотстаивание воды не обязательно. Недостаток этих фильтров - в сложности контроля и неудобности их для обзора.