Лекция № 6.
Тема. Фильтры.
Цель лекции: Изучение разновидностей фильтров
Ключевые слова: Микрофильтры, фильтры
Содержание лекции: Микрофильтры, каркасные фильтры, открытые фильтры , фильтры с плавающей загрузкой, фильтры с эластичной загрузкой
Фильтры
В качестве сооружений для глубокой очистки сточных вод применяют фильтры с зернистой загрузкой различных конструкций, сетчатые барабанные фильтры и др. Выбор типа сооружений производят с учетом качества исходных сточных вод, требований к степени их очистки, наличия фильтрующих материалов и т. п. Фильтры с зернистой загрузкой бывают: однослойные, двухслойные и каркасно-засыпные (КЗФ).
В зависимости от конструкции и климатических условий фильтры следует располагать на открытом воздухе или в помещении. При расположении фильтров на открытом воздухе трубопроводы, запорная арматура, насосы и прочие коммуникации должны располагаться в проходных галереях.
В качестве фильтрующего материала использую кварцевый песок, гравий, гранитный щебень, гранулированный доменный шлак, антрацит, керамзит, полимеры, а также другие зернистые загрузки, обладающие необходимыми технологическими свойствами, химической стойкостью и механической прочностью.
Рисунок 16. Горизонтальный напорный фильтр
1 – Корпус фильтра 2 – Дырчатые трубы для подачи воды 3 – Фильтрующий материал 4 – Распределительная система для воздуха 5 – Нижний дырчатый коллектор для сбора фильтрата
Рисунок 17. Конструкции фильтров
а - скоростной контактный: 1-корпус, 2-система удаления промывных вод, 3-система подачи сточных вод, 4-система подачи промывных вод, 5-пористый дренаж, 6- фильтрующий материал. б - с подвижной загрузкой: 1-корпус, 2-дренажная камера, 3-средняя камера, 4-каналы, 5-щелевые трубы, 6-ввод сточной воды, 7-классификатор, 8-промывное устройство, 9- труба для подачи промывной воды, 10-отвод промывной воды, 11-коллектор, 12,13-трубы, 14-кольцевой коллектор, 15-гидроэлеватор. в - микрофильтр: 1-вращающий барабан, 2-устройство для промывки, 3-лоток для сбора промывных вод, 4-труба для отвода промывных вод, 5-камера для удаления осветвленной воды. г - пенополиуретановой загрузкой: 1-слой пенополиуретана, 2-камера, 3-элеватор, 4-направляющие ролики, 6-лента, 7-ороситель, 8-емкость для регенератора, 9-решетчатая перегородка.
Расчет конструктивных элементов фильтров производят согласно СНиП 2.04.02-84. При проектировании фильтров с зернистой загрузкой предусматривают:
- при подаче сточных вод после биологической очистки - установку (кроме КЗФ) барабанных сеток;
- водо - воздушную промывку для однослойных, водяную - для двухслойных, водо - воздушную или водяную - для каркасно-засыпных фильтров;
- вместимость резервуаров промывной воды и грязных вод от промывки фильтров - не менее чем на две промывки;
- при необходимости - насыщение фильтрованной воды кислородом - трубчатые распределительные дренажные системы большого сопротивления;
- для фильтров с подачей воды сверху вниз - устройство гидравлического или механического взрыхления верхнего слоя загрузки.
Для предотвращения биологического обрастания фильтров с зернистой загрузкой предусматривают предварительное хлори-рование поступающих сточных вод дозой до 2 мг/л и периодическую обработку фильтра (2-3 раза в год) хлорной водой с содержанием хлора до 150 мг/л.
Микрофильтры
Рисунок 18. Микрофильтр МФМ
Микрофильтры представляют собой фильтровальные аппараты, в виде вращающихся барабанов, на которых неподвижно закреплены или прижаты к барабану фильтрующие материалы. Барабаны выпускают диаметром 1,5-3 м и устанавливают горизонтально. Очищаемая вода поступает внутрь барабана. Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи барабана.
Полотно сетки не закреплено, а лишь охватывает барабан в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов. Микросетки изготовляют из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой бронзы, нейлона и др.
Каркасные фильтры
Фильтры каркасно-засыпные напорные (ФКЗ) предназначены для удаления из сточных вод взвешенных частиц, нефтепродуктов, осветления вод перед подачей на сорбционные фильтры. Фильтры изготавливаются в подземном и наземном варианте. Фильтровальные процессы на каркасных фильтрах можно разделить на три большие группы:
1 - фильтрование через пористые зернистые материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенно полистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);
2 - фильтрование через волокнистые и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефте емкостью (нетканые синтетические материалы, пенно полиуретан и др.);
3 - фильтрование через пористые зернистые и волокнистые материалы для укрупнения эмульгированных частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).
Третий метод принципиально отличается от рассмотренных. Период фильтроцикла, характерный для первых двух методов, завершает этап «зарядки» коалесцирующего фильтра. После этого пленка нефтепродуктов отрывается от поверхности фильтрующего слоя в виде капель с диаметром несколько миллиметров. Капли быстро всплывают и легко отделяются от воды.
В качестве фильтрующего материала используют гравий, песок, дробленый антрацит, кварц, мрамор, керамическую крошку, хворост, древесный уголь, синтетические и полимерные материалы.
Обычно применяют фильтры с зернистой загрузкой, которые по скорости фильтрования делятся на медленные, скорые и сверхскоростные. Во избежание выноса загрузки из фильтра применяют специальные дренажные системы и поддерживающие слои. К конструкциям зернистых фильтров предъявляются следующие основные требования:
-фильтрация должна идти в направлении убывающей крупности загрузки с целью предотвращения образования малопроницаемых и трудноразрушаемых при промывке пленок осадка;