Установки для фильтрования сточных вод

Различают следующие виды фильтрования сточных вод:

1) осветление воды – фильтрование сточных вод с незначительным содержанием твердой фазы (менее 0, 1 % по объему);

2) сгущение суспензии – отделение твердой фазы (содержание 0, 1…1 %) от сточной воды;

3) фильтрование воды с образованием слоя осадка на фильтровальной перегородке (содержание более 1 %).

Фильтрационные установки применяют для извлечения из сточных вод грубых, средних и тонкодисперсных твердых примесей, а также нефтепродуктов, масел, смол и др. Для этой цели используют сетчатые фильтры, фильтры с зернистым слоем и полимерные фильтры.

Сетчатые барабанные фильт­ры предназначены для задержания грубодисперсных примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц. В зависимости от требуемой степени очистки и ус­ловий применения используют сетчатые полотна с различной крупностью ячеек. Сетчатые бара­банные фильтры условно подраз­деляются на ба­рабанные сетки и микрофильтры.

Микрофильтры. Микрофильтры (МФ) задерживают грубодисперсные частицы: растительные и животные примеси, песок и др. Эффективность очистки воды на МФ составляет 40…60 %, что позволяет заменять ими первичные отстойники. В этом случае их располагают перед аэротенками (после реше­ток и песколовок). БПК при очистке сточных вод на МФ снижается на 25… 30 %.

Схема установки сетчатого барабанного фильтра:

1 — барабан; 2 — поперечные связи; 3 — продольные связи; 4 — ребра жесткости;

5 — трубы опо­рожнения: 6 — входной канал; 7 — передняя рама; 8 — входная труба;

9 — закладной патрубок; 10 — цевочное колесо; 11 — выпускная труба; 12 — передний подшипник; 13 — электродвигатель; 14 — редуктор; 15 — шестерня; 16 — бункер;

17 — трубопровод промывной воды; 18 — разбрызгиватель; 19 - бактерицидные лампы;

20 — водослив; 21 — канал фильтрата; 22 — задняя рама; 23 — задний подшипник

Площадь фильтрующей поверхности микрофильтров

, (1.27)

где и — коэффициенты; - расход сточных вод, м³/сут; м/ч — скорость фильтрования; — время работы микрофильтра в течение суток, ч.

Зернистые фильтры. Для глубокой очистки воды от мелкодисперсных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической очистки применяют зернистые фильтры. Они бывают с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоком воды. Фильтры с нисходящим потоком воды имеют однослойную и многослойную загрузку. Напорные фильтры с зернистой загрузкой применяются для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их отстаивания.

Напорный вертикальный фильтр с зернистой загрузкой:

1 — подача воды на очистку; 2 — фильтрующий слой из зернистой загрузки: 3 — верхнее распре­делительное устройство; 4 — контрольный эллиптический лаз; 5 — круглый лаз;

6 — подвод про­мывной воды; 7 — отвод первого фильтрата; 8 — отвод очищенной воды; 9 — отвод промывной во­ды; 10 — подвод сжатого воздуха; 11 — штуцер для

гидравлической выгрузки и загрузки фильтра

В качестве загрузки используются кварцевый песок слоем 1 м, дробленый антрацит, керамзит, керамическая крошка.

Напорные фильтры имеют скорость фильтрования 5…12 м/ч, а продолжительность фильтроцикла составляет 12…48 ч.

Зернистые фильтры характеризуются грязеемкостью (количеством загрязнений в кг, удаляемых с 1 м² поверхности фильтрующего слоя или с 1 м³ объема загрузки в единицу времени). Грязеемкость зернистых фильтров составляет 1…3 кг/м³.

Содержание в воде нефтепродуктов снижается в 4…6 раз, механических примесей – в 3 раза.

Эффективность фильтрования повышается при добавлении в воду коагулянтов и флокулянтов.

Потери напора в зернистых фильтрах достигают 130 кПа.

Фильтры с полимерной загрузкой. Для интенсификации фильтрования сточных вод применяется полимерная загрузка.

Фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой (ФПЗ) применяются для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ после биологической очистки.

Фильтр с плавающей загрузкой типа ФПЗ:

1 — корпус; 2 — плавающая загрузка; 3 — подача исходной воды; 4 — карман фильтра;

5 — удерживающая решетка; 6 — нижняя дренажная система; 7 — отвод фильтрата;

8 — отвод промывной воды; 9 — средняя дренажная труба

Фильтры с плавающей загрузкой из полистирола могут быть однослойными и двухслойными, а также встроенными в первичные или вторичные отстойники. Скорость фильтрации в таких фильтрах 0, 6…2 м/ч.

Для регенерации зернистых и плавающих фильтрующих материалов проводится интенсивная водо-воздушная промывка.

Расчет жидкостных фильтров. Технологический расчет жидкостных фильтров включает материальный баланс про­цесса фильтрования, а также определение: 1) соотношения объемов осадка и фильтрата; 2) объема осадка на 1 м² поверхности фильтра; 3) времени фильтрования; 4) скорости фильтрования; 5) площа­ди поверхности фильтрования; 6) расхода промывной воды и времени промывки осадка.

Материаль­ный баланс составляется для определения массы осадка или фильтрата (очищенной сточной воды):

а) баланс для всей системы

; (1.28)

б) баланс по твердой фазе

или , (1.29)

где , и - массы разделяемой сточной воды (суспензии), осадка и фильтрата, кг; и - массовая доля твердой фазы в сточной воде и осадке; - влажность осадка, % или доли (по массе).

Совместным решением уравнений материального баланса а) и б) определяют количество влажного осадка и фильтрата. Если производительность фильтра задана по влажному осадку, то из материального баланса определяют количество подаваемой сточной воды на фильтрацию.

Скорость фильтрования , м³/(м^2.с), может быть выражена в форме общего гидравлического закона:

, (1.30)

где — перепад давлений при фильтровании, Па; — общее сопротивление при фильтровании, равное сумме сопротивлений осадка и фильтрующей перегородки (сетки, ткани, зернистого слоя) , Н^.с/м³.

Фильтрующие центрифуги. Центробежное фильтрование представляет собой процесс разделения суспензий сточных вод в центрифуге с перфорированным барабаном. Внутренняя поверхность такого барабана покрыта фильтровальной тканью.

Конструкция фильтрующей центрифуги периодического действия:

1 - корпус; 2 - опорные колонны; 3 - подвеска пружинная; 4 - ротор; 5 - вал; 6 - патрубок подводящий; 7 - патрубок для отвода фугата; 8 - крышка; 9 – электропривод

Фильтрующие центрифуги предназначены для разделения суспензий со средне- и крупнозернистой (размер частиц более 30 мкм) твердой фазой и объемной концентрацией более 10 %.

Центробежное фильтрование складывается из трех последовательно протекающих процессов: 1) фильтрования с образованием осадка; 2) уплотнения осадка; 3) удаления из осадка жидкости, удерживаемой молекулярными силами (т. е. сушка осадка).

Скорость фильтрования при центрифугировании может быть выражена в форме общего гидравлического закона фильтрования (1.30):

.

Давление фильтрования (в Па) при центрифугировании приближенно равно

, (1.31)

где — центробежная сила, Н; — средняя поверхность фильтрования, м².