Объемная (глубинная) фильтрация – это процесс задерживания загрязнений воды при её фильтровании через слой зернистой среды.
При этом частицы, размер которых больше размера каналов в слое фильтрующей среды, задерживаются и накапливаются в ней. Кроме того, за счет сложной траектории движения через слой зернистой среды объемная фильтрация позволяет задерживать часть загрязнений, размеры которых меньше отверстий каналов фильтрующей среды.
Обычно под «объемной фильтрацией» понимают обработку воды на фильтрах с зернистой загрузкой.
Засыпные напорные фильтры
Засыпные фильтры предназначены для извлечения нерастворимых частиц из воды путем пропускания ее через слой зернистой загрузки и задержания частиц в толще слоя на поверхности зерен и задержанных ранее частиц.
Области применения
- Подготовка питьевой воды
- Оборотное водоснабжение
- Системы теплоснабжения и охлаждения
- Техническое водоснабжение
- Очистка ливневых и сточных вод
Устройство
Засыпной напорный фильтр представляет собой вертикальный корпус из пищевого стеклопластика или защищенного от коррозии металла, заполненный зернистой фильтрующей загрузкой из инертного материала (кварцевый песок, антрацит, керамзит и т. п.).
Для подвода исходной и отвода очищенной воды засыпной напорный фильтр укомплектован верхним и нижним дренажно-распределительными устройствами различной конструкции с отверстиями (щелями). Трубопровод фильтрата может быть выведен либо внизу корпуса, либо вверху – в виде водоподъемной трубы [3].Если гранулы фильтрующей загрузки меньше отверстий нижнего дренажного устройства, для предотвращения забивания отверстий нижнее дренажное устройство покрывают слоем гранулированной поддерживающей загрузки.
Для увеличения грязеемкости и эффективности напорный фильтр часто засыпают несколькими слоями материалов с различной плотностью и крупностью зерен так, чтобы сверху были крупные легкие, а внизу мелкие тяжелые частицы. В этом случае крупные загрязнения задерживаются в верхнем слое, а оставшиеся мелкие — в нижнем слое фильтрующей загрузки, т. е. работает весь ее объем.
Принцип работы
Вода с частицами загрязнений проходит через слой фильтрующей загрузки (обычно сверху вниз). Загрязнения накапливаются в слое загрузки: крупные нерастворимые частицы задерживаются в порах между зернами, а мелкие — прилипают к зернам загрузки, увеличивая ее гидравлическое сопротивление и потерю напора
При полном насыщении загрузки загрязнениями возможен отрыв закрепленных частиц и переход их из загрузки в поток фильтрата. Поэтому периодически выполняется регенерация фильтрующей загрузки, которая заключается в отмывке загрузки водой (иногда — вместе или поочередно с воздухом) снизу-вверх с высокой скоростью (в 5-10 раз большей, чем скорость фильтрации). При этом происходит «взрыхление» загрузки и из ее межпорового пространства удаляются задержанные частицы, а с поверхности зерен — налипшие загрязнения. После окончания взрыхления слою загрузки дают осесть, и затем начинается фильтрация. Промывные воды и первую порцию фильтрата, содержащую остаточные загрязнения, сбрасывают в дренаж (эту операцию называют «прямая» или«санитарная» промывка).
Современные засыпные напорные фильтры снабжаются блоком управления (автоматический многоходовой клапан с электромеханическим, гидравлическим или др. приводом), периодически запускающим программу регенерации по времени (таймер) или/и расходу (расходомер), реже — по параметру качества воды (один или несколько датчиков, часто управляемых микропроцессором).
При необходимости обеспечения непрерывности подачи очищенной воды применяют системы из двух, трех и более подключенных параллельно засыпных фильтров, регенерация которых выполняется по очереди или/и дополнительные «буферные» емкости.
Преимущества
- Высокая грязеемкость
- Большой межпромывочный период
- Высокая производительность (в 50-100 раз выше традиционных безнапорных фильтров)
- Регенерация без дополнительных реагентов — взрыхлением обратным током воды
- Длительный срок эксплуатации фильтрующей загрузки (при периодической промывке)
Недостатки
- Удаление коллоидных частиц недостаточное для подачи воды непосредственно на обратноосмотические и нанофильтрационные установки
- Периодическое «ухудшение» качества фильтрата непосредственно после промывки
- Значительные габариты
- Большие площади для размещения
- Большой расход воды на промывку фильтров. Высокий расход воды на собственные нужды
- Необходимость в дренаже большой пропускной способности
- Отсутствие фильтрата в период промывки
- Один фильтр не обеспечит непрерывность потока воды
Фильтры для очистки воды засыпного типа
ТИПОВАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ УСТАНОВКИ ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОДЫ:
1. Корпус-фильтр в виде баллона из коррозионностойкого материала (стеклопластика, нержавеющей стали и т.п.).
2. Блок управления (многоходовой клапан управления с контроллером) либо клапанная система с контроллерами для автоматической регенерации фильтра.
3. Входной и выходной патрубок, а также дренажный патрубок для слива промывной воды.
4. Центральный распределительный стояк (водоподъемная труба).
5. Дренажно-распределительная система (щелевой колпачок).
6. Гравийная подложка (поддерживающий слой из гравия).
7. Фильтрующая среда — загрузка фильтра (может состоять из одного или нескольких компонентов).
Корпус фильтра изготовлен из полиэтилена высокой плотности с наружным
покрытием из стекловолокна на эпоксидной смоле.
В корпусе имеется верхнее резьбовое отверстие для установки дренажно-распределительной системы, загрузки фильтрующих материалов, крепления управляющего клапана.
Дренажно-распределительная система фильтра включает в себя:
— верхний щелевой экран;
— вертикальный коллектор;
— дренажное устройство в виде одного щелевого колпачка или шести щелевых лучей.
Верхний экран служит для предотвращения выноса в канализацию ионообменной смолы
при ее обратной промывке.
В состав управляющего клапана входят:
— многоходовой клапан, переключение которого во время регенерации фильтра полностью заменяет стандартную запорно-регулирующую арматуру;
— встроенный эжектор для отбора раствора соли из бака-солерастворителя и защитный экран эжектора;
— двигатель многоходового клапана;
— адаптер для присоединения многоходового клапана ко второму фильтру;
— один крыльчатый счетчик воды специальной конструкции, монтируемый на многоходовом клапане.
Дополнительное оборудование (опции):
- Насосная станция с гидроаккумулирующим баком и частотным преобразователем.
- Фильтр патронный картриджный 5 – 10 мкм для исходной и/или очищенной воды.
- Соединительный кабель запрета регенерации (напр. в системах триплекса).
- Электромагнитный и/ или обратный клапан.
- Накопительная емкость исходной/очищенной воды с поплавковыми выключателями.
Описание работы фильтра:
Принцип действия фильтра: неочищенная вода через входной патрубок поступает внутрь фильтра, проходит сверху вниз через слой фильтрующей среды и, очистившись, через нижний щелевой колпачок попадает в водоподъемную трубу, по которой уже движется вверх к выходному патрубку.
В процессе работы фильтр для очистки воды засыпного типа засоряется, поэтому периодически его необходимо промывать исходной водой.
Технологический цикл промывки такого фильтра состоит из двух ступеней:
а) Обратная (взрыхляющая) промывка.
Заключается в том, что неочищенная вода через входной патрубок подается сразу в водоподъемную трубу (стояк). Через нижний распределитель вода проходит снизу вверх сквозь фильтрующую среду, взрыхляет ее, вымывает все засоряющие фильтр частицы и через дренаж сливается в канализацию. Таким образом, направление потока воды здесь меняется на обратное, откуда и название — обратная промывка.
б) Прямая (быстрая) промывка.
В этом режиме вода течет в том же направлении, что и при нормальном цикле фильтрации, однако очищенная вода поступает не в выходной патрубок, а сбрасывается в дренаж. Смысл ее в том, чтобы сбросить через дренаж остатки загрязняющих частиц и уплотнить фильтрующую загрузку после цикла обратной промывки.
