4.7.Фильтрование.

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий и эмульсий с \/ использованием пористых перегородок или зернистых слоев, которые задерживают диспергированную фазу и пропускают жидкость. В практике очистки сточных вод используют следующие процессы фильтрования: фильтрование через фильтровальные перегородки, фильтрование через зернистые слои, микрофильтрация, фильтрование эмульгированных веществ. Для выделения из сточных вод ферромагнитных частиц используют магнитные фильтры.

4.7.1.Фильтрование через фильтрующие перегородки.

Схема процесса разделения суспензии фильтрованием через фильтрующие перегородки представлена на рис.4.15.

Рис. 4.22. Схема процесса фильтрования суспензии

1 — фильтр; 2 — фильтровальная перегородка; 3 — суспензия

4— фильтрат; 5 — осадок.

Различают процесс фильтрования суспензии с образованием осадка, при котором она разделяется на чистый фильтрат и влажный осадок, а также фильтрование с закупориванием пор, при котором твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются там, не образуя осадка. Возможен также промежуточный вид фильтрования, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки и образуют в ней слой осадка.

Осадки, получаемые при фильтровании подразделяют на несжимаемые и сжимаемые.

Несжимаемыми называют осадки, у которых пористость (отношение объема пор к объему осадка) не уменьшается при увеличении разности давлений. К таким осадкам относят вещества неорганического происхождения с размерами частиц более 100 мкм (песок, карбонат кальция, бикарбонат натрия и др.). К сжимаемым осадкам относят такие, пористость которых уменьшается, а их гидравлическое сопротивление потоку жидкости возрастает с увеличением разности давлений. К ним относятся осадки гидрооксидов металлов, а также осадки, состоящие из легко деформируемых агрегатов, которые образуются из первичных мелких кристаллов.

Фильтровальная перегородка представляет собой существенную часть фильтра и от правильного выбора ее во многом зависят производительность фильтровального оборудования и чистота получаемого фильтрата. Фильтровальные перегородки изготавливают из хлопчатобумажных, шерстяных, стеклянных, керамических, углеродных и металлических материалов. По структуре фильтровальные перегородки подразделяют на гибкие и негибкие.

Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования (W) , которая в дифференциальной форме записывается следующим образом:

( 4.0)

где W — скорость фильтрования, м/с;

S — поверхность фильтрования, м ;

τ— продолжительность фильтрования, с;

V — объем фильтрата, м .

Основное дифференциальное уравнение фильтрования имеет вид:

( 4.0)

где ΔР — разность (переход) давлений, Па;

μ — динамический коэффициент вязкости фильтрата, Па-с;

R_ОС и R_ФП— соответственно, сопротивление слоя осадка и фильтровальной

перегородки, м^-1

Процесс фильтрования обычно проводят при постоянной разности давлений или при постоянной скорости процесса. Для этих случаев предыдущее уравнение соответственно имеет вид:

Фильтрование при постоянной разности давлений (ΔР=cost)

( 4.0)

Фильтрование при постоянной скорости процесса ( )

( 4.0)

В этих уравнениях обозначения те же, что и в двух предыдущих; кроме того:

r₀— удельное сопротивление осадка, м~²;

х₀ —отношение объема осадка к объему фильтрата.

Решая уравнений (4.28) и (4.29) относительно τ можно определить необходимую продолжительность фильтрования.