43 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров и требования, предъявляемые к ним

Крупнозернистые фильтры следует применять для предварительного осветления воды перед скорыми фильтрами (второй ступени) при двухступенчатом фильтровании, а также как самостоятельные сооружения для обезжелезивания подземных вод при положительных результатах технологических исследований.

Крупность зерен: Кварцевый песок 1–2мм

1,6–2,5мм Гранитный щебень 2–5мм

5–10мм

Для загрузки фильтров следует применять кварцевый песок, колотый гранитный щебень, керамзит

Напорные крупнозернистые фильтры следует рассчитывать на предельную потерю напора в фильтрующей загрузке и дренаже до 15 м, открытые — от 3 до 3,5 м. В открытых фильтрах следует предусматривать слой воды над уровнем загрузки толщиной до 1,5 м.

Промывку крупнозернистых фильтров необходимо предусматривать с применением воды и воздуха.

Большие значения скоростей промывки относятся к более крупной загрузке.

Параметры промывки должны устанавливаться при проведении технологических исследований и уточняться при эксплуатации сооружений.

При количестве фильтров до 10 следует предусматривать возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве — двух фильтров. При этом скорость фильтрования на оставшихся в работе фильтрах не должна превышать наибольших значений

44 Оборот промывных вод на станциях водоподготовки

На станциях осветления и обезжелезивания воды фильтрованием промывные воды фильтровальных сооружений следует отстаивать, а затем равномерно перекачивать в трубопроводы подачи воду на сооружения водоподготовки. На станциях осветления воды отстаиванием с последующим фильтрованием и на станциях реагентного умягчения промывные воды следует равномерно перекачивать в трубопроводы перед смесителями или в смесители с отстаиванием или без него, в зависимости от качества воды.

Осадок от всех отстойных сооружений и реагентного хозяйства следует направлять на обезвоживание и складирование, с предварительным сгущением или без него.

Осветленная вода, выделившаяся в процессе сгущения и обезвоживания осадков, должна направляться в трубопроводы перед смесителями или в смесители. Допускается сбрасывать осветленную воду в водоток или водоем, или в канализационную сеть.

При отсутствии предварительного хлорирования исходной воды повторно используемую воду следует хлорировать дозой от 2 до 4 мг/л (кроме станций безреагентного обезжелезивания воды).

В технологических схемах обработки промывных вод и осадка следует предусматривать следующие основные сооружения:— резервуары; — отстойники; — сгустители;— накопители или площадки замораживания и подсушивания осадка.

При обосновании, допускается обработка промывных вод фильтрованием, а также применение методов механического обезвоживания осадка.

Для экономии расхода воды на собственные нужды станции предусматривается оборот промывных вод от фильтров с их отстаиванием и последующим возвратом в голову сооружения. Помимо отстойников в состав входит насосная станция оборотного водоснабжения с двумя группами насосов - для подачи осветленной воды в голову сооружений и периодического удаления осадка из отстойников на шламовые площадки для подсушивания.

1 - скорый фильтр; 2 - РЧВ; 3 - насосная станция второго подъема; 4 - насосы подачи воды потребителю; 4а – промывные насосы; 5 - отстойник системы оборотного водоснабжения; 6 - насос перекачки осветленной воды в голову сооружений; 6а - насосы откачки осадка; 7 - шламовые площадки.

Типы дренажных систем скорых фильтров

Трубчатые распределительные (дренажные) системы большого сопротивления следует принимать с выходом воды при промывке в поддерживающие слои (гравий или другие аналогичные материалы) или непосредственно в толщу фильтрующего слоя. Необходимо предусматривать возможность прочистки распределительной системы, а для коллекторов диаметром более 800 мм — их ревизию

Дренажную систему располагают у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Граница нижнего самого крупнозернистого слоя с размером фракций 20…40 мм находится на уровне верха трубы ответвлений (d=125 мм) на 100 мм выше отверстий дренажной системы. С учетом расстояния от низа трубы до дна фильтра, равного 95 мм, толщина этого слоя принимается 220мм.

Дренажная система модули Леопольд. Фильтрующее покрытие представляет собой пористый материал, проницаемый для воды и непроницаемый для загрузки, что позволяет обойтись без поддерживающих слоев. Непосредственно на покрытие укладывается слой пригрузки с размером зерен немного больше чем размер частиц фильтрующей загрузки. Высота слоя пригрузки принимается 100 мм, фильтрующий материал укладывается сверху.

Дренажные модули имеют центральный канал, куда поступает промывная вода во время промывки, и два боковых канала, из которых вода через фильтрующее покрытие поступает непосредственно в фильтр. Такая конструкция дренажных модулей обеспечивает выравнивание давления по всей площади как отдельных модулей, так и всего фильтра; предотвращает образование областей с повышенными расходами

Дренаж фильтра колпачковая система с расположением фильтрующих колпачков в ложном днище. В соответствии с требованиями ТКП 5-4.01-31-2009 «Сооружения водоподготовки» расстояние между колпачками принимается исходя из условия, что количество колпачков должно быть не менее 64 шт на 1 м².

Расчет количества фильтрующих колпачков в ложном днище сводится к определению требуемой площади и количества колпачков:

1 – желоба для сбора и отведения в канал воды после промывки фильтра; 2 – фильтрующая загрузка из кварцевого песка 0,7-1,6 мм; 3 – пригрузка с крупностью зёрен 1,6-2,5 мм; 4 – фильтрующие колпачки; 5 – ложное днище, 6 – междонно пространство; 7 – нижняя часть канала; 8 – канал.

Дренажная система «TRITON» представляет собой щелевой дренаж с двумя фильтрующими слоями: верхний - из щелей, образуемых проволоками с трапецеидальным сечением и нижний - с отверстиями разного диаметра

Применение в данной дренажной системе поддерживающих слоев не требует, в отличие от трубчатой дренажной системы. Высота дренажа складывается из высоты элемента системы «TRITON» и высоты слоя пригрузки, крупность которой на сортамент больше материала загрузки. Высоту слоя пригрузки принимаем равной 100 мм, высота элемента равна 150 мм, общая высота дренажа составляет 250 мм.

Промывная вода при промывке фильтров попадает в нижнюю часть канала, работающую как коллектор дренажной системы, откуда с помощью патрубков диаметром 100мм, вмонтированных с одной стороны боковой стенки нижней части канала, распределяется по смонтированным ответвлениям, собранных из элементов TRITON.

Обезмарганцевание воды

Химическое окисление марганца в присутствии кислорода следует осуществлять при значе-

ниях рН >7,6–7,8 и Eh > 650 мВ; при одновременном участии марганецокисляющих микроорганизмов процесс может успешно протекать при Eh >250 мВ и рН ≥ 6,8 при условии, что рН фильтрата составляет не менее 6,5. Требуемое значение рН может быть достигнуто предварительной аэрацией/де-

газацией, однако оно должно быть ниже значения рН равновесного насыщения воды карбонатом кальция рНs.

Минимальное содержание кислорода в фильтрате необходимо поддерживать около 1,5 мг/л, значительные колебания его концентрации недопустимы.

Допускается применение как открытых, так и закрытых фильтров с загрузкой из инертного материала (предпочтительно кварцевого песка) с крупностью зерен от 0,7–1,25 до 1–2 мм. Скорости фильтрования следует принимать от 5 до 20 м/ч. При биологическом протекании процесса обезмарганцевания скорость фильтрования может быть выше — до 40 м/ч, иногда до 50 м/ч.

Двухступенчатое фильтрование может осуществляться как в закрытом, так и в открытом варианте, или по комбинированной схеме Вработка фильтрующей загрузки при обезмарганцевании происходит значительно медленнее, чем при обезжелезивании, и может длиться до 6 мес. На зернах загрузки при этом образуется черная пленка из гидроксида марганца и продуктов жизнедеятельности марганцевых бактерий. В течение периода вработки следует поддерживать концентрацию кислорода на постоянном

уровне. Для сокращения этого периода необходимо предусматривать специальные мероприятия

При длительной эксплуатации происходит заметное увеличение размера зерен, вследствие чего после 10–20 лет эксплуатации следует заменять загрузку.

Прирост потерь напора в фильтрах деманганации происходит медленно, поэтому промывку фильтров следует осуществлять вне зависимости от потерь напора, чтобы не допустить закупорива-

ние загрузки продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Продолжительность фильтроцикла

может составлять от одной до четырех недель, однако целесообразно промывать фильтры не реже 1 раза в неделю.

При концентрации марганца не более 0,5 мг/л допускается использование одного фильтра для обезжелезивания и обезмарганцевания воды, но с большей высотой фильтрующего слоя, чтобы

обеспечить задержание железа в верхних слоях фильтра, марганца — в нижних.

При невозможности удаления марганца фильтрованием через инертные загрузки следует применять щелочные, каталитические или модифицированные материалы либо использовать реагентные методы обработки воды (озонирование, введение перманганата калия, извести), в соответствии с результатами технологических исследований в полупроизводственных условиях.

Реагентные методы обезжелезивания подземных вод

При определенных условиях фильтрованию должно предшествовать предварительное удаление железа с помощью реагентов. Это вызывает необходимость применения сооружений реагентного хозяйства для приготовления

и дозирования реагентов, а также контактных камер или отстойников для осаждения хлопьевгидроксида железа. Проектирование и строительство подобных сооружений аналогично проектированию и строительству сооружений водоподготовки поверхностных вод.

В качестве реагентов при обезжелезивании воды наиболее часто применяется известь в виде известкового молока для увеличения рН воды, коагулянт — сульфат алюминия — для коагуляции трудно-

окисляемых органических соединений железа, а также окислители — озон, перманганат калия, — обеспе-

чивающие ускорение процесса окисления двухвалентного железа (марганца).

Отстойники, используемые для предварительного обезжелезивания воды, частично выполняют функции камер реакции, в которых завершается окисление двухвалентного железа с образова-

нием в результате гидролиза гидроксида трехвалентного железа с постепенным выпадением его в осадок. В отстойнике выпадают в осадок также карбонаты и сульфаты кальция (при обработке воды из-

вестью), гидроксид алюминия (при обработке воды коагулянтом) или другие соединения в зависимости от вида применяемого реагента и химического состава обрабатываемой воды. Эти отстойники должны рассчитываться на продолжительность отстаивания в течение часа. Для лучшего использования

отстойника при необходимости устраиваются перегородки, обеспечивающие изменение направления

при движении воды и лучшее ее перемешивание. Более высокий эффект выделения хлопьев гидрокси-

дов железа и марганца достигается применением встроенных в отстойник тонкослойных модулей.

Контактные резервуары (камеры) предназначены для завершения процесса окисления железа (марганца), рассчитываются на время пребывания воды в них в течение 30–40 мин, предусматриваются непосредственно перед фильтрами.

Одним из вариантов набора сооружений при реагентной обработке подземных вод является схема, приведенная на рисунке 9.1, для обезжелезивания, обезмарганцевания и деаммонизации воды с использованием двух ступеней фильтрования (первая ступень — сухая фильтрация), двух ступеней аэрации и предварительной обработки перманганатом калия.

При невысоких концентрациях аммонийных соединений в данной схеме вместо сухих фильтров могут использоваться обычные скорые фильтры.

Исходная вода

↓

Интенсивная аэрация

↓

Ввод раствора КМnO4→Сухой песчаный фильтр←Ввод воздуха

↓

Скорый песчаный фильтр

↓

Открытая аэрация

↓

РЧВ

↓

К насосам второго подъема