Фильтрование воды

Обычно после осветления воды в отстойниках или осветлителях ее фильтруют. Для фильтрования воду пропускают через слой мел­козернистого фильтрующего материала, задерживающего содер­жащиеся в ней частицы мелкой взвеси. В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, гравий, дробленый антра­цит и другие материалы.

Различают скорые, сверхскоростные и медленные фильтры. Ско­рые фильтры применяют при коагулировании воды, медленные — при обработке воды без коагулирования, сверхскоростные могут работать с коагулированием воды и без него.

Фильтры бывают о т к р ы т ы е (безнапорные) и напорные (закрытые). Скорые фильтры чаще всего бывают открытые, сверх­скоростные всегда напорные, медленные всегда открытые. Движе­ние воды через безнапорные, или самотечные фильтры, заполненные до определенной отметки фильтрующей загрузкой, происходит под напором, создаваемым разностью отметок уровней воды в фильтре и на выходе из него. Движение воды через слой фильтрующей за­грузки напорных фильтров происходит под напором, создаваемым насосами.

Скорые фильтры. Скорый фильтр представляет собой загружен­ный фильтрующим материалом резервуар, снабженный устройст­вами для подачи воды, сбора профильтрованной воды и промывки загрузки.

Необходимость в промывке загрузки объясняется тем, что в про­цессе работы фильтр постепенно засоряется и его гидравлическое сопротивление увеличивается. Промывку производят чистой водой в направлении снизу вверх. Частота промывки фильтра зависит от качества сырой воды и обычно не превышает 1—2 раз в сутки.

По конструкции различают открытые скорые фильтры однопоточные с движением воды только сверху вниз и двухпоточные — С одновременным движением воды сверху вниз и снизу вверх. Однопоточные фильтры могут иметь загрузку из однородного фильтру­ющего материала или из различных материалов — двух- или мно­гослойные фильтры.

Выбор той или иной системы фильтров определяется технологи­ческими и технико-экономическими показателями.

Рис. II.52. Однопоточный открытый скорый фильтр
В однопоточных открытых скорых фильтрах (рис. II.52) коагулированная и осветленная вода подается по трубопроводу 3 в кар­ман 2. Проходя фильтрующую загрузку 10 и поддерживающий гра-виЙНЫЙ слой 9, вода через дырчатое днище 5 поступает в дренаж #, откуда по трубопроводу 6 направляется в резервуар чистой во­ды. Труба 7 служит для опорожнения фильтра на время его ремонта. 11ромывная вода при промывке подается по трубопроводу 6, про­ходит поддерживающий гравийный слой 9 и фильтрующую за­грузку 10 и сбрасывается в промывные желоба /. Затем загрязнен­ная промывная вода по трубопроводу 4 направляется в водосток.

Толщина фильтрующей загрузки зависит от крупности слагаю­щих ее зерен песка и принимается в пределах 0, 7—2 м. При этом расчетные скорости фильтрования при нормальном режиме состав­ляют 5, 5—10 м/ч.

В последние годы стали применять двухслойные фильтры, за­гружаемые сверху на высоту 400—500 мм дробленым антрацитом, а ниже на высоту 600—700 мм кварцевым песком. Такие фильтры обладают большей грязеемкостью, чем фильтры, загруженные толь­ко песком. Производительность двухслойного фильтра почти в 2 раза больше производительности однослойного.

11оддерживающий гравийный слой устраивают высотой 650мм из чагпщ крупностью от 2 до 40 мм. Крупность загрузки увеличивается сверху вниз. Гравийный слой служит для предотвращения вымывания фильтрующего материала.

Назначение дренажа — равномерное отведение профильтрован­ной воды. Различают дренажи большого и малого сопротивления. Последние в настоящее время почти не применяются. Дренажи боль­шого сопротивления бывают трубчатые и колпачковые. В последнее время широкое распространение получили также щелевые дренажи.

Они позволяют отказаться от гравийного поддерживающего слоя и тем самым уменьшить высоту фильтра.

Промывку фильтров прово­дят со скоростью, в 7—10 раз большей скорости фильтрова­ния. Продолжительность про­мывки 5—8 мин.

Рис. II.53. Двухпоточный открытый скорый фильтр

В двухпоточных открытых скорых фильтрах (рис, II.53) основная масса воды проходит через фильтрующий материал снизу вверх, а часть воды, поступающей по трубе 3, карману 2 и же­лобу 1, фильтруется сверху вниз. Профильтровавшаяся вода отво­дится трубчатым дренажем 5, устраиваемым из щелевых асбесто-цементных или винипластовых труб.

Дренажная система располагается в толще фильтрующего слоя на расстоянии 500—600 мм от поверхности загрузки.

Промывная вода подается в дренаж 5для взрыхления верхнего слоя песка. Интенсивность подачи воды 6—8 л/ (с • м²). Затем про­мывная вода подается в распределительную систему 6 для промыв­ки всего слоя загрузки. Интенсивность подачи воды 10—15 л/ (с-м²). Загрязненная вода через желоб 1, карман 2 и трубу 4 сбрасывается в водосток.

Скорость фильтрования в двухпоточных фильтрах 12 м/ч.

Крупнозернистые скорые фильтры применяют для частичного осветления воды, используемой для технических целей на промыш­ленных предприятиях. Эти фильтры бывают напорные и открытые. Для загрузки фильтров чаще всего применяю! кварцевый песок крупностью 1—2, 5 мм. Высота слоя загрузки 1, 5—3 м. Скорость фильтрования 10—15 м/ч. Промывку крупнозернистых фильтров производят водой и воздухом в такой последовательности: 1) взрых­ление фильтрующей загрузки водой; 2) водовоздушная промывка; 3) отмывка водой. Интенсивность промывки водой 6—8 л/ (с • м²), воздухом — 15—25 л/ (с* м²).

Сверхскоростные фильтры по конструкции бывают вертикальные и горизонтальные. Поддерживающий гравийный слой в этих фильтрах не устраивают. В нижней части фильтра располагают трубы для промывки и продувки его воздухом. Наибольшее распростране­ние получили вертикальные фильтры. Скорости фильтрования в таких фильтрах 25—100 м/ч. Применяют их для частичного освет­ления воды. Работа фильтров, регулирование скорости фильтрова­ния и промывка фильтров автоматизированы. Для очистных стан­ций большой производительности применяют горизонтальные фильт­ры, имеющие большую площадь фильтрования по сравнению с вер­тикальными. Потери напора в фильтрах достигают 10 м.

Медленные фильтры. Медленные фильтры применяют на очист­ных станциях малой производительности. По способу регенерации загрузки эти фильтры бывают двух типов; 1) с удалением загряз­ненного слоя, 2) с отмывкой загрязненного слоя непосредственно в фильтре путем механического рыхления слоя и гидравлического удаления загрязнений. Высоту слоя загрузки песка крупностью 0, 3—2 мм принимают равной 850 мм и гравия крупностью 2— 40 мм — равной 450 мм. При регенерации с отмывкой загрузки не­посредственно в фильтре ширина секции фильтров должна быть не более 6 м, длина — не более 60 м. Слой воды над поверхностью за­грузки рарен 1, 5 м. Скорость фильтрования для медленных филь­тров составляет 0, 1—0, 2 м/ч.

Контактные осветлители представляют собой сооружения ком­бинированного типа. В них совмещаются процессы хлопьеобразо-вания, отстаивания и фильтрования. Это позволяет значительно уменьшить объем сооружений. Принцип работы контактного освет­лителя состоит в том, что при фильтровании воды через слой зер­нистой загрузки на поверхности слагающих ее зерен сорбируются взвешенные и коллоидные частицы.

Движение воды в контактных осветлителях происходит снизу вверх. Скорость фильтрования 4—5 м/ч. Для загрузки осветлите­лей применяют гравий и кварцевый песок. Гравийный поддержи­вающий слой имеет крупность зерен 2—32 мм и высоту 350—500 мм. Высота фильтрующего слоя песка 2000—2300 мм при эквивалентном диаметре зерен 0, 7—2 мм.

Загрузку промывают восходящим потоком воды и воздуха. Для равномерного распределения воды и воздуха применяют трубча­тую распределительную систему большого сопротивления с под­держивающим гравийным слоем или без него. Режим водовоздуш-ной промывки назначают следующий: 1) продувка 1 —1, 5 мин; 2) совместная промывка водой и воздухом в течение 6—7 мин с интен­сивностью подачи воды 2—3 л/ (с • м²); 3) последующая промывка водой с интенсивностью 6—7 л/ (с • м²) в течение 4—6 мин.

Контактные осветлители могут работать с постоянной скоростью фильтрования в период рабочего цикла и с переменной скоростью, убывающей к концу Цикла.