4.7.2. Сетчатые барабанные фильтры.
В системах очистки сточных вод и переработка осадков используются различные фильтры, как периодического, так и непрерывного действия. К фильтрам периодического действия относятся нутч-фильтры, листовые и фильтр-прессы, а к фильтрам непрерывного действия — барабанные, дисковые и ленточные фильтры. Рассмотрим процесс очистки сточных вод фильтрованием на примере использования сетчатых барабанных фильтров. Устройство и принцип действия ряда других вышеперечисленных фильтров представлены в главе 7 настоящего пособия.
Принципиальная схема сетчатого барабанного фильтра приводится на рис. 4.16. Указанные фильтры условно подразделяются на барабанные сетки (оснащены фильтрующей сеткой с крупными ячейками 0,3х0,3-0,5х0,5 мм) и микрофильтры (оснащены фильтрующей сеткой с мелкими ячейками 0,035х0,035-0,04х0,04 мм).
51
Рис. 4.23. Схема устройства сетчатого барабанного фильтра 1— барабан; 2— поперечные связи; 3 — продольные связи; 4 — ребра жесткости; 5 — трубы опорожнения; 6 — входной канал; 7 — передняя рама; 8 — входная труба; 9 — закладной патрубок; 10 — цевочное колесо; 11 — выпускная труба; 12 — передний подшипник; 13 — электродвигатель; 14 — редуктор; 15 — шестерня; 16 — бункер; 17 — трубопровод промывной воды; 18 — разбрызгиватель; 19 — бактерицидные лампы; 20 — водослив; 21 — канал фильтрата; 22 — задняя рама; 23 — задний подшипник.
Барабанные сетки (БС) задерживают грубодисперсные примеси, а также снижают содержание взвешенных веществ (при концентрации их в производственной сточной воде не более 250 мг/л) на 25-40%. При этом в очищаемых сточных водах должны отсутствовать вязкие вещества. Барабанные сетки чаще всего устанавливают перед зернистыми фильтрами для глубокой очистки сточной воды. В отечественной практике очистки сточных вод используют барабанные сетки с расчетной пропускной способностью от 0,35 до 2,5 тыс. м3 /ч. Указанные устройства могут быть снабжены бактерицидными лампами типа БСБ, используемыми для стерилизации очищенной воды.
Микрофильтры (типа МФМ) задерживают грубодисперсные частицы: растительные и животные структурные примеси, песок и др. Эффективность очистки воды на микрофильтрах составляет 40-60%, что позволяет в отдельных случаях заменять ими первичные отстойники. Содержание взвешенных веществ в сточной воде, направляемой на микрофильтры не должно превышать ЗОО мг/л. Расчетная пропускная способность отечественных микрофильтров лежит в пределах от 0,35 до 2 тыс. м3 .
4.7.3. Фильтры с зернистой загрузкой.
В промышленных условиях для очистки воды от механических примесей чаще всего используют зернистые материалы. Указанные материалы должны быть устойчивыми в обрабатываемой воде и не загрязнять ее. Важной характеристикой зернистости фильтрующих материалов является их дешевизна и легко доступность. Чаще всего используются такие фильтрующие материалы, как кварцевый песок, керамическая крошка, дробленый антрацит, сульфоуголь, технический фильтрперлит и др.
При фильтровании суспензий через указанные фильтры различают две основные причины их разделения: механическое задержание твердых частиц на входе в каналы фильтрующего слоя и адгезию этих частиц на поверхности зерен слоя.
Уравнение кинетики фильтрования, связывающее скорость изменения концентрации твердой фазы на поверхности слоя (dq/dτ) с концентрацией суспензии, протекающей по поровым каналам слоя (С), записывается следующим образом:
(
4.0)
где q— масса твердой фазы суспензии, находящейся на поверхности фильтрующего
материала и отнесенная к объему слоя;
τ— продолжительность фильтрования;
L — константа адгезии;
С — концентрация твердой фазы суспензии, протекающей по поровым каналам слоя;
С* — концентрация твердой фазы суспензии, равновесных с концентрацией q на
поверхности зерен слоя.
Продолжительность работы насыпного фильтра до "проскока" частиц в фильтр (гз) может быть определена по формуле:
(
4.0)
где 1 — толщина фильтрующего слоя; м
d — размер частиц фильтрующего слоя;. м
τ3 ― время защитного действия фильтрата; с
k, S0 ― константы взвешенных веществ в исходной и осветленной сточной воде.
V — объем фильтрата; м3
Подробно методика расчета τ3 изложена в работе А. А. Громогласова и др.
Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные и скоростные. Конструктивно они выполняются либо открытыми, либо закрытыми.
Медленные фильтры — это бетонные или кирпичные резервуары с дренажным устройством, на котором расположен фильтрующий слой. Скорость фильтрования в указанных устройствах составляет 0,1-0,3м/ч. При использовании этих фильтров достигается высокая степень очистки сточных вод. Недостатки медленных фильтров: большие размеры, достаточно высокая стоимость и сложная очистка от осадка.
Скоростные фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных — из различных материалов, например, из слоя антрацита и песка. Скорость фильтрования в этих фильтрах обычно превышает 10м/ч.
Рассмотрим работу фильтра с зернистым слоем на примере наиболее широко распространенных в отечественной практике очистки сточных вод вертикальных однопоточных напорных осветительных фильтров (типа ФОВ). Схема указанного фильтра представлена на рис. 4.17.
Разрез и общий вид
План
Рис. 4.24 Напорный вертикальный фильтр с зернистой загрузкой. 1 — подача воды на очистку; 2 — фильтрующий слой из зернистой загрузки.; 3 — верхнее распределительное устройство; 4 — контрольный эллиптический лаз; 5 — круглый лаз; 6 — подвод промывной воды; 7 — отвод первого фильтрата; 8 — отвод очищенной воды; 9 — отвод промывной воды; 19 — подвод сжатого воздуха; 11 — штуцер для гидравлической выгрузки и загрузки фильтра.
Фильтр состоит из цилиндрического корпуса с приваренными к нему верхним и нижним эллиптическими штампованными днищами, слоя фильтрующего материала, расположенного внутри фильтра и дренажно-распределительных устройств. Снаружи расположены трубопроводы подвода и отвода воды и сжатого воздуха, а также арматура и приборы для управления режимом работы фильтра. Отечественные фильтры рассчитываются на давление до 0,6 МПа и загружаются, как правило, кварцевым песком слоем 1 м. В качестве загрузки могут быть использованы дробленный антрацит, керамзит, керамическая крошка. В табл. 4.2. представлены сведения по некоторым фильтрам типа ФОВ.
Таблица 4.5