18. Технологическая схема водоподготовки с контактными префильтрами и скорыми фильтрами и область ее применения. Конструктивные схемы скорых фильтров.

Область применения:

Схема	Область применения схемы				Производительность станции, м3/сут
	Мутность, мг/л		Цветность, градусов
	Исходная вода	Очищенная вода	Исходная вода	Очищенная вода
Контактные префильтры  скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование)	до 300	до 1,5	до 120	до 20		Любая

Префильтры рекомендуют не воде: высокомутной, при большом содержании в воде планктона(мельчайшие водоросли, преимущественно развиваются в водах водохранилищ, озер летом).

На водозаборных сооружениях или на станции водоподготовки необходимо предусматривать установку сеток с ячейками 0,5—2 мм. При среднемесячном содержании в воде планктона более 1000 кл/мл и продолжительности “цветения” более 1 мес в году в дополнение к сеткам на водозаборе следует предусматривать установку микрофильтров на водозаборе или на станции водоподготовки.

Конструктивные схемы скорых фильтров.

Основные элементы фильтра: (7)

Состоит из ж/б корпуса.

1 .ж/б корпус (квадратный или прямоугольный) 2. дренаж (распредсистема). Нужен для сбора фильтрованной воды(чистого фильтрата) или подает промывную воду. Дренаж состоит из центрального коллектора и ответвлений от него, на ответвлениях есть отверстия для равномерного сбора воды. Отверстия размером до 14мм. Размер зерен мельче, чтоб зерна не забивали дренаж, его укладывают в поддерживающие слои 3. Они выполняются из гравия или щебня, крупностью от 2 до 40мм. Слои укладывают с уменьшающейся крупностью. Так дренаж защищают от песка. 4- фильтрующий материал, кладется на слои. Каждый фильтр оборудуют набором трубопроводов с запорной арматурой: трубопровод подачи исходной воды 7, в традиционных конструкциях фильтрование сверху вниз. Вода фильтруется ч/з фильтрующий материал и чистая отводится по трубопроводу чистого фильтрата 10. Фильтрующий материал со временем загрязняется, промывают водой ч/з трубопровод подачи промывной воды 9, промывная вода подается противоположно фильтрованию. После прохождения промывной воды, она собирается сборными желобами 5 для сбора грязной промывной воды. Кол-во желобов обычно не менее 2 и до 6-8. В некоторых конструкциях скорых фильтров грязная промывная вода отводится в верхний центральный канал и в боковой карман 6. За пределы фильтра грязная вода идет по трубопроводу 8. Потом ее отводят на специальные сооружения для очистки промывной воды. Далее загрузка находится в рыхлом состоянии, первую порцию фильтрата отводят по трубопроводу 11 и по нему в канализацию.

Е сли в воде есть примеси, которые м. образовывать пленку на поверхности загрузки фильтра, то устраивают еще одну распределительную систему (верхний дренаж). Его ставят прямо над поверхностью загрузки, его включают вначале, чтоб разрушить пленку на поверхности.

Скорые фильтры считают по снипу п.6.95. параметры фильтрующего материала подбирать по таблице 21.

Скорый фильтр с центральным верхним каналом применяется при площади фильтра более 30м². Общая площадь фильтра не д.б. более 120м². (9)

Есть также фильтры с выносным коллектором. Может быть фильтр с боковым коллектором

Оборудование скорых фильтров.

1. Измерители скорости фильтрования. На щите управления горит индикатор со скоростью фильтрования, также у оператора отображается скорость на пульте.

2. Автоматический регулятор скорости фильтрования. Ставят на трубопроводе отвода чистого фильтрата. Обеспечивает постоянную скорость фильтрования в течении фильтроцикла. Загрузка скорого фильтра имеет небольшое сопротивление и в начале м.б. очень большая скорость фильтрования, регулятор уменьшает сечение на трубопроводе подачи, также он сдерживает колебания и делает равномерную подачу.

3. Измерители(индикаторы) потерь напора.

4. Для контроля за интенсивностью промывки ставят расходомеры. Контролируют расход подачи промывной воды.

Устройство нижней и верхней распределительных систем зернистых фильтров.

1. Самые простые – трубчатые дренажи. У них недостаток – должны укладываться в поддерживающие слои, эти слои м. смеситься при промывке. Трубы: чугунные, пластмассовые, стальные, укладываемые параллельно на рас­стоянии 0,25...0,35 м друг от друга в нижних слоях гравия и присоединяемые к коллектору (трубе большего диаметра или каналу), расположенному в середине днища фильтра парал­лельно его длинной стороне. От низа ответвле­ний до дна фильтра должно быть 8 ... 12 см. Отверстия диаметром 10-12мм. Отверстия в тру­бах располагают вертикально или в шахматном порядке на расстоянии 15 ... 20 см в нижней части под углом 45^о к верти­кали. Общая площадь отверстий должна составлять 0,25 ... 0,5% площади фильтра.

2. Щелевой дренаж. Применяют трубы из нержавейки или полиэтилена, где есть щели длиной 5-15мм, шириной не более чем на 0,1 меньше диметра наименьшего зерна загрузки. Это довольно дорогой дренаж. Щели располагают равномерно поперек оси и по периметру трубы не менее чем в два ряда на расстоянии не менее 20 мм друг от друга. Общая площадь щелей — 1,5... 2% площади фильтра.

3 . Колпачковый дренаж: вместо труб из нержавейки, изготавливают колпачки (керамические или пластмассовые) и устанавливаются в отверстия на трубчатом дренаже. Также не нужны поддерживающие слои для работы. У нас в стране не изготавливали колпачки, поэтому не сильно такой дренаж распространен.

Рис. Распределительная (дренаж­ная) система с колпачками В-1.

а — колпачковый дренаж; б — колпа­чок В-1; 1 — длиннохвостный щелевой кол­пачок; 2 — воздухораспределитель; 3 — «ложное дно» в виде железобетонной плиты; 6,7 — воздух и вода; 4 — фильтрующая за­грузка; 5 —«водяная подушка»; 8 — ще­ли; 9 — щель для входа воздуха

Применение колпачковых дренажей в условиях водовоздуш­ной промывки позволяет уменьшить расход промывной воды, снизить строительную стоимость сооружений за счет уменьше­ния диаметров трубопроводов и снижения объема резервуаров для хранения промывной воды. Эффект отмывки загрязнений из зернистой загрузки фильтра при водовоздушной промывке намного выше, чем при водяной, поэтому некоторое увеличение высоты фильтра с колпачковым дренажем и поддонным прост­ранством по сравнению с фильтрами, не имеющими горизон­тальной компенсации, полностью оправдывается большей эф­фективностью эксплуатации.

4.Дренаж из пористых полимербетонных плит: простая конструкция(8). Устраивают двойное дно из пористых плит, размер пор которых меньше загрузочного материала. Керамические плиты выпускают размерами 40X40X5 или 25X50X5 см. Размеры пор в плитах в два с лишним раза боль­ше размеров пустот в фильтрующем слое при среднем диаметре зе­рен песка 0,75 мм. По­этому загрязнения, про­шедшие через фильт­рующий слой, проходят и через пористый дре­наж, практически не загрязняя его. Плиты изготовляют и из пористого бетона сборными и реже в моно­лите. Замену плит производят че­рез 7...8 лет.

Если в воде есть примеси, которые м. образовывать пленку на поверхности загрузки фильтра, то устраивают еще одну распределительную систему (верхний дренаж). Его ставят прямо над поверхностью загрузки, его включают вначале, чтоб разрушить пленку на поверхности.

К распределительным (дренажным) системам скорых фильтров предъявляются следующие основные требования:

1. равно­мерность распределения промывной воды по площади фильтра;

2. равномерность сбора фильтрованной воды с площади фильтра;

3. достаточная механическая прочность, выдерживающая массу воды и загрузки, а также давление воды при промывке филь­тра;

4. незасоряемость отверстий и щелей во время рабочего цик­ла и при промывке.

Диаметры трубопроводов распределительной системы под­бирают по максимальной скорости движения воды в них 1,5... ... 2 м/с, а диаметр дренажных труб, располагаемых в филь­трующей загрузке фильтров— по скорости движе­ния воды не более 1 м/с.

Фильтрующие материалы. Промывка фильтров и контактных осветлителей.

Фильтрующие материалы.

М. использоваться: кварцевый песок, дробленые материалы(дробленый керамзит, дробленый антрацит, дробленая гранитная крошка), гранулированные шлаки(отходы металлургических производств).

Основные требования к фильтрующим материалам в снипе табл. 21. Фильтрующий материал подбирают по размеру зерен, также по универсальной характеристике - эквивалентный диаметр. Проверяют качество фильтрующего материала гранулометрическим анализом. Его проводят: берут навеску фильтрующего материала и фильтруют ее ч/з стандартный набор сит, контролируют остатки материала на ситах. Сита: 0,25; 0,5; 0,63; 0,75; 0,85; 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5мм. По результатам сеяния остатки взвешивают и строят график.

(3) «гранулометрическая кривая». Зависимость кол-ва фильтрующего материала, прошедшего ч/з сито, от размера сита. Определяем коэффициент неоднородности загрузки:

( 4) , где d₈₀ и d₁₀ – диаметр зерен, прошедших в кол-ве 80% и 10% от общей массы. Коэффициент неоднородности нормируется по снип (табл.21). если большие несовпадения, то загрузку меняем. Также по графику определяем эквивалентный диаметр: (5) , где P_i – процентное содержание фракций со средним диаметром фракций d_i. Также сверяем с нормативами по снипу. Если большие отклонения по коэф и диаметру, то просто м. отсеять загрузку.

Требования к загрузкам скорых фильтров:

1. Зерна загрузок д.б. устойчивы к истиранию и измельчению. В процессе работы фильтра зерна трутся др о др и зерна д.б. устойчивы к этому. Есть спец гост на фильтрующие материалы.

2. Химическая устойчивость к реагентам для обработки воды. Зерна не д. вступать в реакцию с реагентами. По тому же госту можно посмотреть.

3. Требование к форме зерен. Зерна д.б. близки к округлой форме. Но бывает, когда зерна плоские и пластинчатые, это хреново, т.к. пористость падает, содержание зерен пластинчатой формы д.б. не более 5%. Пластинчатая форма зерен приводит также к потерям фильтрующего материала при промывке фильтра. Но накатанная форма зерен не идеальна с т.зр. грязеемкости. Т.к. поверхность зерен гладкая, грязь смывается с их поверхности. Поэтому применяют зерна с рваной поверхностью, это зерна дробленых материалов (6).

От фильтрующего материала зависит работа всего фильтра.

Промывка скорых фильтров.

Воду на промывку м. подавать насосом, но чаще ставят резервуар выше на втором этаже, где копят воду для промывки, потом из бака под свободным напором идет вода. Существует 2 критерия определения начала промывки:

3. ухудшение качества фильтрованной воды (обычно судят по повышению мутности).

4. Превышение допустимой потери в фильтре. Обычно фильтры открытые, напор 2м(это высота загрузки), когда фильтрующий материал забивается, то напора 2м не хватает и вода может перелиться на пол. Когда потери напора достигают определенных параметров, фильтр выводят на промывку. Промывку надо проводить заранее не допуская ухудшения фильтрата и потерь напора.

Операции при промывке фильтра:

1.Фильтр выводят из работы, закрывают задвижку на подающем трубопроводе исходной воды. 2.Закрывают задвижку на отводе чистого фильтрата.3.Открываем задвижку на трубопроводе отвода загрязненной промывной воды. 4.Плавно открываем задвижку на трубопроводе подачи промывной воды. Плавно, т.к. не д. произойти смещения поддерживающих слоев и не было перемешивания фильтрующих слоев с поддерживающими.

Продолжительность промывки 7-10мин, в зависимости от загрузки. Для промывки применяют только фильтрованную воду. При подаче промывной воды фильтрующая загрузка приходит во взвешенное состояние и объем, занимаемый загрузкой увеличивается. Величина увеличения этого объема – вел-на относительного расширения загрузки. Зависит эта вел-на от загрузочного материала, обычно она от 15 до 45%. Легкие материалы расширяются больше. Тока во взвешенном состоянии зерна трутся и очищаются от грязи. Если не весь слой материала перейдет во взвешенное состояние, то качество отмывки загрузки падает. Самые нижние слои материала обычно подвержены этому(не отмываются). Но может быть и превышение вел-ны относительного расширения загрузки, тогда происходит вынос материала. Поэтому при промывке контролируют интенсивность промывки фильтров (л/с*м2). Для каждого материала есть своя интенсивность промывки, при которой будет нормальное расширение. Эти показатели приведены в таблице 23. Но при реальной работе фильтра надо интенсивность промывки уточнять в течение года, т.к. меняется температура воды, ее вязкость и тд. Через 5-7 мин плавно закрываем задвижку на трубе подачи промывной воды. Плавно все слои оседают и не перемешиваются. Закрываем задвижку отвода промывной воды. Открываем задвижку 11 на отводе первого фильтрата. Открываем задвижку 7 на трубе подачи исходной воды. Производим сброс первого фильтрата в течении 10-15мин. Открываем задвижку 10 на трубе фильтрованной воды и закрываем задвижку на трубе сброса фильтрата 11. вся операция промывки около 30мин.

Продолжительность времени м/у началами промывок – фильтроцикл. При работе скорых фильтров не должен быть менее 8часов. Хорошие фильтры м. работать до 2х суток без промывки. Для сокращения расхода промывной воды применяют совместную водовоздушную промывку фильтров. Для этого для подачи воздуха кладут еще один дренаж параллельно м/у ответвлениями основного дренажа. Также есть специальные колпачки, которые подают отдельно воду и воздух. При водовоздушной промывке операции:

4. Продувка загрузки воздухом. 1-2мин. Интенсивность подачи воздуха 15-20л/с*м²

5. Потом воду и воздух подают одновременно. 4-5мин. Интенсивность подачи воды 3-4 л/с*м2, интенсивность подачи воздуха 15-20л/с*м2.

Отмывка чистой водой без воздуха. 4-5мин. Интенсивность 6-8л/с*м2. От 30 до 50% воды экономится при водовоздушной промывке. На крупных станциях водоподготовки очень существенно такое уменьшение.От кач промывки зависит работа фильтра м/у промывками.