Фільтрування води - Розробка системи очищення природної води і доведення її якості до санітарних норм

Фільтруванням називається процес проходження освітлюваної води через шар фільтруючого матеріалу. Фільтруючий матеріал повинен являти собою пористе середовище з досить малими порами. У водопровідній практиці в якості основного фільтруючого матеріалу застосовують пісок.

Фільтр являє собою резервуар, у нижній частині якого розташований дренажний пристрій тієї або іншої конструкції для відводу профільтрованої води. На дренаж звичайно укладають шар підтримуючого матеріалу й потім шар фільтруючого матеріалу. При піщаних фільтрах підтримуючим матеріалом є гравій, покладений шарами зі зростаючою донизу крупністю зерен. У процесі фільтрування фільтр постійно заповнений водою до рівня, розташованого не менш ніж на 2м вище поверхні фільтруючого матеріалу. У звичайних фільтрах вода подається зверху й виділяється знизу - через дренажний пристрій.

Продуктивність фільтра визначається швидкістю фільтрування. Під швидкістю фільтрування розуміють швидкість вертикального просування води над фільтруючим шаром. Швидкість фільтрування визначають з співвідношення

V = Q/w, (1)

Де Q - кількість води, що проходить через фільтр в одиницю часу;

W - площа фільтра.

По характеру механізму затримки завислих частинок можна розрізняти два основних види фільтрування:

    А) фільтрування через фільтруючу плівку, що утворюється в процесі фільтрування частинками суспензії; Б) фільтрування без утворення на поверхні завантаження фільтруючої плівки.

При фільтруванні першого виду на фільтрі затримуються спочатку тільки такі частинки суспензії, розмір яких більше розміру пор фільтруючого матеріалу. Шар осаду (плівка), що утвориться із затриманих часток суспензії, сам по собі є фільтруючим матеріалом і відіграє основну роль в очищенні води, а піщане завантаження фільтра служить підтримуючою опорою для забруднень, що відкладаються на її поверхні. Ефект посвітління води фільтрами при їхній роботі по цьому принципу поступово збільшується - у міру утворення плівки над піском.

Фільтрування через поверхневу плівку є нормальним робочим процесом фільтрів, що освітлюють воду без попередньої хімічної обробки її коагулянтами. Цей процес найбільш характерний для так званих повільних фільтрів. Повільні фільтри завантажуються дрібним піском і працюють при малих швидкостях фільтрування. Вони здатні забезпечити високий ступінь посвітління води, затримуючи дрібні частинки суспензії.

При фільтруванні без утворення поверхневої плівки затримка частинок, що забруднюють воду, відбувається в товщі шару фільтруючого піщаного завантаження, де ці частки витягаються із води й утримуються на зернах піску під дією сил прилипання. Частинки, що забруднюють воду, мають у природному стані так звану агрегативну стійкість, яка перешкоджає як їх взаємному злипанню - коагуляції, так і прилипанню до якої-небудь поверхні. Однак після обробки води коагулянтами агрегативна стійкість завислих і колоїдних частинок усувається, внаслідок чого їхня здатність до взаємного злипання й прилипання до зерен піску зростає.

Фільтрування без утворення поверхневої плівки є нормальним робочим процесом швидких фільтрів, освітлюючих воду після хімічної обробки її коагулянтами. У цьому випадку на фільтри надходить вода, що містить агрегативно-нестійкі частинки - дрібні пластівці, величина яких значно менше розміру пор фільтруючого завантаження. Ці частинки вільно проникають із водою по порах у товщу піску, але затримуються там під дією сил прилипання.

У фільтруванні агрегативно-нестійких суспензії й полягає принцип швидкого фільтрування. Тільки після попередньої хімічної обробки води, у результаті якої усувається агрегативна стійкість суспензії, можна одержати на швидких фільтрах досить високий ефект посвітління води при високих швидкостях фільтрування. Повільні фільтри можуть застосовуватися для фільтрування некоагульованої води, що містить відносно дрібну суспензію.

Швидкість фільтрування на повільних фільтрах при вмісті зважених речовин у вихідній воді до 25 мг/л приймається рівною 0,2 м/год. При вмісті завислих речовин у вихідній воді від 25 до 50 мг/л швидкість фільтрування відповідно приймають у межах 0,2-0,1 м/год. При настільки малій швидкості фільтрування повільні фільтри повинні мати досить велику площу. Це приводить до їх високої будівельної вартості.

Повільні фільтри являють собою бетонні або цегельні резервуари. У фільтрах площею до 15м2 спеціального дренажу не влаштовують. Збір профільтрованої води здійснюється через лоток у днищі фільтра. При більшій площі фільтра влаштовують дренаж з перфорованих труб, з або бетонних плит, які вкладають із прозорами.

Крупність зерен і висоту гравійних (підтримуючих) і піщаних (фільтруючих) шарів для повільних фільтрів рекомендується застосовувати відповідно до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Крупність зерен і висота шарів фільтрів

№ шару

Зверху

Завантажений матеріал

Крупність зерен в мм

Висота шару в мм
    1 2 3 4 5 6

Пісок

Пісок

Гравій або щебінь

Гравій або щебінь

Гравій або щебінь

Гравій або щебінь
    0,3-1 1-2 2-4 4-8 8-16 16-32
    1200 50 100 100 100 150

Мала швидкість фільтрування й малі розміри частинок суспензії сприяють дозріванню фільтруючої плівки протягом 1-2 діб. Нормальна робота фільтра (від моменту закінчення дозрівання плівки до моменту очищення) у повільних фільтрах триває 1-2 місяця. Для очищення з фільтра знімають забруднений верхній шар піску товщиною 1-2см. Очищення повільного фільтра при великій його площі є трудомісткою й дорогою операцією.

На відміну від швидких фільтрів в повільних фільтрах при фільтруванні води завислі речовини осідають на поверхні завантаження і в його верхньому шарі утворюється фільтруюча плівка, яка забезпечує високий ступінь прояснення води без коагуляції і сприяє сорбції основної маси бактеріального забруднення. Відсутність реагентного господарства при використанні повільних фільтрів значною мірою спрощує їх експлуатацію, але малі швидкості фільтрування вимагають значних капітальних витрат, і тому ці фільтри застосовують лише на невеликих станціях (до 1000 м3/добу). У повільних фільтрах в міру забруднення. [3]

Похожие статьи




Фільтрування води - Розробка системи очищення природної води і доведення її якості до санітарних норм

Предыдущая | Следующая