Намывной фильтр

Намывные фильтры представляют собой открытые, напорные или вакуумные резервуары, внутри которых находятся плоские или цилиндрические фильтрующие элементы с размером ячеек 100-150 мкм (пористые керамические, сетчатые, каркасно-навитые), на которые предварительно намывают специальные фильтрующие порошки. В качестве последних применяют диатомит, целлюлозу, бентонит, опилки и другие материалы с размером частичек 50-70 мкм. Наиболее широко используют диатомит и перлит, получаемые дроблением породы вулканического происхождения с последующим обжигом. Намывные фильтры применяют для очистки небольших объемов воды, если ее мутность не превышает 40 мг/л. Придостижении потери напора 15-20 м фильтр промывают обратным током воды. 

Конструктивные схемы одно- и многослойных фильтров с тяжелой загрузкой. Применяемая загрузка, параметры работы

Фильтры с зернистой загрузкой широко применяют для подготовки технических и оборотных вод, они незаменимы на водоочистных станциях хозяйственно-питьевого назначения для осветления и обесцвечивания поверхностных вод, а также для обезжелезивания подземных вод. песчаные, антрацитовые, керамзитовые, гранодиоритовые, из горелых пород, из туфов и т. п.

Эти фильтры можно классифицировать по нескольким признакам:

1) по напору над фильтрующим материалом - на открытые (гравитационные), где фильтрование воды происходит под атмосферным давлением, и напорные фильтры, в которых над зернистым слоем создается избыточное давление;

2) по производительности с единицы площади фильтра, т.е. по скорости фильтрования - на медленные (0,1-0,3 м/ч), скорые (5-12 м/ч), сверхскоростные (свыше 25 м/ч) фильтры; медленные фильтры всегда открытые, скорые могут быть открытые или напорные, сверхскоростные - только напорные;

3) по крупности зерен фильтрующего материала - на мелкозернистые (до 0,4 мм), среднезернистые (0,4-0,8 мм) и грубозернистые (свыше 0,8 мм); мелкозернистую загрузку используют в медленных фильтрах, среднезернистую - в скорых и сверхскорых, грубозернистую - для очистки воды в технических целях;

4) по количеству слоев разных зернистых материалов - на одно-, двух-, трех- и многослойные фильтры;

5) по направлению движения фильтрующего потока - на фильтры с нисходящим или восходящим фильтрованием, на двухпоточные (фильтры АКХ); с горизонтальным направлением фильтрования (радиальные фильтры).

Скорые безнапорные (самотечные) фильтры предназначены для осветления воды после реагентной обработки или без нее. Они представляют собой прямоугольные в плане железобетонные резервуары площадью 4-140 м2, загруженные фильтрующими слоями зернистого материала в один или два слоя с поддерживающими слоями гравия, под которыми размещена дренажная система для сбора отфильтрованной и равномерного распределения промывной воды (рис.12.20). Высота слоя загрузки этих фильтров зависит от диаметра зерен фильтрующего материала и составляет 0,4-2,0 м. Скорость воды в подводящих трубопроводах и каналах должна составлять 0,8-1,2 м/с, высота слоя воды над загрузкой фильтра не менее 2 м. Вода фильтруется сверху вниз, промывка осуществляется подачей воды снизу вверх. Для сбора промывной воды служат специальные желоба, расположенные над слоем фильтрующей загрузки. Однослойные фильтры загружают кварцевым песком с диаметром зерен 0,5-2,0 мм, двухслойные - либо однородным материалом с разной крупностью частиц, либо разнородными материалами. Многослойные фильтры имеют большую грязеемкость по сравнению с однослойными в 2-3 раза. Это позволяет либо увеличить скорость фильтрования, либо удлинить фильтроцикл. Продолжительность фильтроцикла при нормальном режиме работы скорых безнапорных фильтров должна составлять не менее 8-12 ч, скорость фильтрования при нормальном режиме 5-12 м/ч, при форсированном режиме 6-16 м/ч. При достижении потери напора 3,0-3,5 м скорые безнапорные фильтры останавливают на промывку. Промывку осуществляют либо только водой, подаваемой снизу вверх с интенсивностью 12-18 л/(м2с), либо одновременно промывают водой и продувают воздухом. Равномерное распределение воды по площади скорых фильтров осуществляют дренажными системами с поддерживающими слоями или без них.

Скорые напорные фильтры представляют собой закрытые вертикальные (рис.12.21) или горизонтальные резервуары со сферическими днищами, рассчитанные на рабочее давление до 0,6 МПа. Они используются для осветления воды после обработки ее коагулянтами без предварительного отстаивания. Производительность одного вертикального фильтра составляет 50-90 м3/ч. Такие фильтры выпускаются диаметрами 1,0-3,4 м, высота слоя загрузки в них 0,5-1 м. Гравийные поддерживающие слои в напорных фильтрах, как правило, не устраиваются. Напор воды создается насосами. Предельные потери напора в закрытых фильтрах, когда их останавливают на промывку, составляют 6-8 м. Скорость фильтрования в них такая же, как в открытых скорых фильтрах 5-12 м/ч, в крупнозернистых до 15 м/ч. Скорые напорные фильтры представляют собой закрытые вертикальные (рис.12.21) или горизонтальные резервуары со сферическими днищами, рассчитанные на рабочее давление до 0,6 МПа. Они используются для осветления воды после обработки ее коагулянтами без предварительного отстаивания. Производительность одного вертикального фильтра составляет 50-90 м3/ч. Такие фильтры выпускаются диаметрами 1,0-3,4 м, высота слоя загрузки в них 0,5-1 м. Гравийные поддерживающие слои в напорных фильтрах, как правило, не устраиваются. Напор воды создается насосами. Предельные потери напора в закрытых фильтрах, когда их останавливают на промывку, составляют 6-8 м. Скорость фильтрования в них такая же, как в открытых скорых фильтрах 5-12 м/ч, в крупнозернистых до 15 м/ч.

Сверхскорый напорный фильтр конструкции Г.Н. Никифорова работает при постоянном напоре с переменной скоростью фильтрования, уменьшающейся по мере загрязнения фильтра. Начальная скорость фильтрования составляет 50-100 м/ч. Фильтр представляет собой цилиндрический корпус с цилиндрической камерой внутри (рис.12.22). Пространство между цилиндрами разделено вертикальными перегородками на восемь отсеков-фильтров с песчано-гравийной загрузкой. В действии находится семь отсеков, а один на промывке. Продолжительность фильтроцикла в каждом отсеке не превышает 1-2 ч. Промывка фильтра автоматизирована, отсеки переключаются на промывку последовательно. Высота слоя загрузки 450 мм, гравийного поддерживающего слоя 500 мм. Максимальный диаметр фильтра 3 м, производительность 150 м3/ч. Такие фильтры обычно собираются в батареи. В основу двухпоточных скорых фильтров АКХ (рис. 12.23) положен принцип двухстороннего фильтрования воды с отводом фильтрата трубчатой дренажной системой, расположенной в толще фильтрующего слоя. Пространство над поверхностью песка соединяется трубопроводом с поддонным пространством. Дренажная система расположена на расстоянии 50-60 см от поверхности песка. Часть исходной воды направляется в дренажную систему, фильтруясь через слой песка b1, а другая часть по трубопроводу в поддонное пространство, а оттуда - в дренажную систему снизу вверх через слой песка b2. Основная масса воды поступает в нижнюю часть фильтрующего слоя и двигаясь снизу вверх проходит сначала через слой крупного, а затем более мелкого песка, чем обеспечивается повышенная грязеемкость и производительность фильтра при сокращении воды на промывку фильтра.

Расчетная скорость фильтрования для фильтров АКХ составляет 10-12 м/ч при нормальном режиме и 12-15 м/ч при форсированном. С течением времени скорость фильтрования через нижний слой загрузки увеличивается, а через верхний слой, в связи с малой грязеемкостью его, уменьшается. К концу фильтроцикла скорость фильтрования через нижний слой составляет 80 % суммарной скорости. Недостаток фильт-ров АКХ - более сложная конструкция и управление их работой.