Современные конструкции фильтровальных аппаратов (стр. 2 из 5)

Рис. 12.22. Схемы напорных осветлительных фильтров. а—горизонтальный; б — вертикальный; в — двухкамерный вертикальный

Использование фильтров с плавающей полимерной загрузкой (см. рис. 12.19,6) является одним из путей интенсификации процесса фильтрования природных вод. В результате сравнения технико-экономических показателей М. Г. Журбой установлено, что наиболее рациональными в настоящее время являются гранулы вспененного полистирола, полученные в результате спекания. В настоящее время промышленностью освоен массовый выпуск различных марок пенополитирола и шунгизита. В последующем, после освоения промышленностью, могут найти применение в качестве плавающих загрузок газонаполненные гранулы керамзита, котельные и металлургические шлаки, а также различные полимерные материалы, обладающие достаточной механической прочностью, химической стойкостью и Пористостью.

Замена тяжелых фильтрующих загрузок на плавающие существенно меняет технологию фильтрования воды, позволяет увеличить допустимую по сравнению с кварцевыми фильтрами концентрацию взвеси в исходной воде и скорость фильтрования, значительно упростить регенерацию загрузки, позволяет отказаться от установки промывных насосов и специальных емкостей для воды. М. Г. Журбой подтверждено, что гранулы полистирола обладают более высокими адгезионными и электрокинетическими свойствами по сравнению с зернами песка и их применение интенсифицирует процесс фильтрования в целом.

В настоящее время в практику водоочистки внедряют напорные фильтры с плавающей загрузкой (ФПЗ) для очистки производственных вод прокатных станов, а также ФПЗ для осветления природных вод. В зависимости от содержания и характера взвеси в воде, подаваемой на очистные сооружения, а также от производительности водоочистного комплекса предложены следующие основные схемы фильтрования: через многоярусные или многослойные фильтры с убывающей крупностью гранул по ходу движения осветляемой воды снизу вверх (ФПЗ-2, ФПЗ-З, КФПЗ); через фильтры большой грязеемкости при фильтровании воды сверху вниз; с горизонтальным направлением фильтрования; с непрерывной регенерацией загрузки.

Исследованиями В. О. Орлова установлено, что при безреагентной очистке воды на ФПЗ-2 и ФПЗ-З для получения фильтрата, отвечающего нормам ГОСТа на питьевую воду, рекомендуется принимать: допустимое содержание взвеси в воде — до 500 мг/л; скорость фильтрования (в зависимости от физико-химических свойств воды и взвеси) — 0,6 ... 2 м/ч; общую толщину двухъярусной или двухслойной загрузки — до 0,7... 1,2 м; диаметр гранул плавающей загрузки — 0,3... 1,5 мм; интенсивность промывки загрузки — 10... 12 л/(с-м2); продолжительность промывки — 3 ... 4 мин. При промывке фильтров подача промывной воды осуществляется сверху вниз (табл. 12.6).

В случае очистки природных вод для производственных целей скорость фильтрования на ФПЗ может быть установлена в пределах 20 ... 25 m/'ч, содержание взвеси в фильтрате на протяжении фильтроцикла не должно превышать 20 мг/л. Суммарные потери напора за фильтроцикл достигают 2,6 м.

Результаты исследований работы контактных ФПЗ подтверждают целесообразность внедрения их в практику фильтрования природных вод для питьевых целей. Раствор реагента вводится в фильтр непосредственно перед фильтрующей загрузкой. Положительный результат работы ФПЗ был получен так же при очистке природной воды от фито- и зоопланктона. При скорости фильтрования 4 ... 7 м/ч достигается удаление из очищаемой воды 90 ...95% планктона при незначительных потерях напора.

Фильтры с крупнозернистой загрузкой для частичного осветления воды конструктивно аналогичны обычным скорым фильтрам. Фильтрующая загрузка однослойная. Для песка крупность зерен принимается 1 ... 2 или 1,6... 2,5 мм соответственно, высота фильтрующего слоя 1,5 ...2,0 и 2,5... 3 м, скорость фильтрования 10... 12 и 13 ... 15 м/ч. Режим промывки следующий: взрыхление загрузки воздухом 15 ... 25 л/(с*м2) в течение 1 мин, водовоздушная промывка 3,5... 5 л/(с-м2) воды и 15 .. ...25 л/(с*м2) воздуха в течение 5 мин, отмывка водой 7... ...9 л/(с*м2) в течение 3 мин.

Обработка воды фильтрованием через осадки. Медленные фильтры

В медленных фильтрах осветления воды достигают за счет пленочного фильтрования. Мелкозернистая фильтрующая загрузка, имеющая мелкие поры, вначале задерживает на своей поверхности наиболее крупные частицы. Последние, заклиниваясь в порах, сужают их сечение, благодаря чему начинает задерживаться более мелкая взвесь. Этот процесс быстро прогрессирует, в порах задерживаются все более и более мелкие частицы, а затем коллоиды и даже бактерии. Так на поверхности фильтра образуется фильтрующая пленка с очень тонкими порами. После этого качество фильтрата становится весьма высоким. Задержанные пленкой бактерии и органические вещества обусловливают возникновение в ней биологических процессов, включая развитие низших организмов, поглощающих бактерии. Зерна песка обрастают студенистой массой, являющейся хорошим сорбентом. В результате биологических процессов большинство (до 99%) бактерий, находящихся в воде, задерживается пленкой и погибает. Созревшую фильтрующую пленку медленных фильтров называют биологической. С течением времени биологические процессы начинают захватывать и более глубокие слои (30... 40 см). Здесь через 2... ...6 сут зерна песка также обволакиваются слизью, которая хорошо сорбирует коллоиды и бактерии. Одновременно происходят окислительные процессы, в результате которых органические вещества минерализуются.

Для созревания биологической пленки и медленного фильтра в целом необходимо от 2 сут и более. В. С. Оводов выделяет две фазы созревания медленного фильтра: осветительное созревание, когда фильтр начинает давать светлую воду, и бактерицидное, когда число бактерий в фильтрате снижается до допустимой нормы. Продолжительность осветлительного созревания — от одного до нескольких часов. Для бактерицидного созревания требуется 0,5 ... 2 сут, а в случае свежей фильтрующей загрузки и более.

При медленном фильтровании взвеси в основном (до 90..95%) задерживаются на пленке и в самом верхнем слое фильтра толщиной около 2... 3 см. В глубь песка вследствие небольшой скорости фильтрования и малого размера пор взвесь переносится в небольшом количестве, поэтому накопление их в толще фильтрующего слоя идет очень медленно. В связи с этим при очистке медленных фильтров очищают только верхний слой песка. Часто этот слой просто удаляют, после чего фильтр снова может фильтровать воду. Вследствие малой скорости фильтрования накопление загрязнений в медленном фильтре протекает замедленно. При небольшой мутности воды чистка фильтра необходима через 1 ... 2 месяца.

Схема медленного фильтра показана на рис. 12.23. На дне фильтра устраивают дренаж, на который укладывают поддерживающий слой из гравия с уменьшающейся, крупностью зерен, и поверх него насыпают фильтрующий слой из кварцевого песка.

Для получения хорошего качества фильтрата на протяжении всего периода работы фильтра необходимо поддерживать постоянную скорость фильтрования. Высоту слоя воды над песком принимают равной 1,5 м.

Рис. 12.23. Медленный фильтр конструкции В.С. Оводова

2 — нижний карман; 10 — пористая бетонная плита (дренаж); 3 — песчаный фильтрующий слой; 9 — верхний карман; 7 — трубопровод фильтрованной воды; 6 — механизм привода рыхлителя; 5 — трубопровод, подающий промывную воду к рыхлителю; 5 — трубопровод, подающий в корпус фильтра осветляемую воду; 11, 12 — уровни воды при промывке и фильтровании; 4 — каретка рыхлителя, движущаяся по монорельсу; 13 — трубопровод, подающий промывную воду; 1 — канализационная труба для отвода промывной воды

Дренаж медленного фильтра чаще выполняют из дырчатых бетонных плит, опертых на бетонные столбики, или в виде крытых дрен, выложенных из хорошо обожженного кирпича. Иногда применяют гончарные или керамические трубы (без заделки стыков) или дырчатые асбестоцементные трубы. В фильтрах с площадью до 15 м2 дренаж можно не устраивать; в этом случае для отвода воды служит лоток, заглубленный в бетонное днище, перекрытый кирпичами или плитками. Для устройства дренажа применяют также плитки из пористого бетона без поддерживающих слоев.

Поддерживающие слои из гравия или щебня и крупного песка с уменьшающейся крупностью зерен укладывают на дренаж так, чтобы через верхний слой не выносило песок фильтрующего слоя.

Фильтрующий слой насыпают из чистого промытого кварцевого песка с размером зерен 0,3 ... 1 мм. При механизированной поверхностной промывке фильтра толщину фильтрующего слоя принимают 0,8 м. При ручной очистке фильтра ее увеличивают до 1,2 м. Это позволяет несколько раз подряд очищать фильтр со снятием верхнего загрязненного слоя, не добавляя песка, пока толщина его не уменьшится до 0,8 м. После этого фильтр досыпают промытым песком до прежней отметки. При ручной очистке верхний загрязненный слой песка толщиной около 2 ... 3 см вместе с фильтрующей пленкой снимают лопатами и направляют для перемывки, а фильтр снова пускают в работу. После 10 ... 12 чисток, когда слой песка в фильтре уменьшится до 80 см, в фильтр досыпают свежий перемытый песок, доводя толщину фильтрующего слоя до начальной. После примерно 20 циклов необходимо перемывать весь слой песка.