Теоретические основы процесса.

 

Макрофильтрование.

Процесс поверхностного фильтрования подчиняется закону Дарси.

Потери напора пропорциональны скорости фильтрования (υ)

Коэффициент пропорциональности K, зависит от динамической вязкости и сопротивления среды R, которое складывается из сопротивления осадка и сопротивления фильтрующей основы

Фильтрование через пористую основу сопровождается ростом сопротивления фильтрованию за счет отложений примесей на ее поверхности или внутри пор.

Уравнение фильтрования при постоянной разности давлений имеет вид:

Для определения сопротивления фильтрующей перегородки и удельного сопротивления осадка уравнение приводится к линейному виду:

.

где V – объем фильтрата, прошедшего через 1 м² фильтрующей поверхности за время τ;

C= – константа фильтрования, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки, м³/м²;

– константа фильтрования, учитывающая режим процесса фильтрования и физико-химические свойства осадка и жидкости, м²/с.

При постоянных температуре и разности давлений все величины, входящие в правую часть уравнения, постоянны. Для определения констант фильтрования строится график в координатах Δτ/ΔV от V, на который наносятся значения величин измеренных в опыте.

Величины С и K находят из системы уравнений

,

где m – отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат; tg β – тангенс угла наклона прямой.

Фильтрование через загрузку

Тип фильтрования определяется критерием:

P – потери напора в фильтрующей основе

- сопротивление фильтрующей основы

- средний диаметр задержанных частиц

коэффициент сжимаемости осадка

- поверхностное (плёночное фильтрование)

- объёмное фильтрование

- смешанное фильтрование

При извлечении из воды примесей фильтрованием через фильтрующую загрузку происходит уменьшение порового пространства фильтрующего материала, что приводит к увеличение истиной скорости потока.

В результате задержанные частицы примесей, могут частично отрываться и перемещаться потоком в поры фильтрующего материала и даже выносится с фильтратом.

При макрофильтровании из воды извлекают грубодисперсные примеси размером min 0,2 мм.

Макрофильтрование осуществляют на вращающихся макроситах и ситах с закрепленным скребком; на самоочищающихся ситах и механических фильтрах, работающих под давлением.

 

Барабанные сита

Устанавливают на водозаборных сооружениях или на площадке ОС до ввода в воду реагентов, которые используют для глубокого осветления воды.

 

 

1- канал отвода фильтрованной воды

2- барабан с элементами фильтра

3- лоток сбора промывной воды

4- промывное устройство

5- глухая часть соосно расположенного трубопровода отвода промывной воды

6- камера барабанного сита

 

Интенсивность фильтрования на БС составляет 25-62 л/с·м² смоченной площади макросетки (барабан на 2/3 Д погружен в воду), размеры сита 500 мкм.

Расход воды на промывку 0,5% обработанной воды под давлением

р=0,2 МПа; потери напора ∆h= 0,1м.

Устанавливаются БС, как правило, перед контактными осветлителями

 

Вращающееся сито - ряд чередующихся вертикальных полотен, выполненных из плетеных бронзовых или стальных прутьев d= 0,25 – 1мм, смонтированных на жестком каркасе; размер ячеек 0,3÷3мм, скважность 50-60%.

Скорость фильтрования 0,35÷0,4м/с по отношению площади сита, погруженного в воду; потери напора ∆h= 0,2-0,5м.

Рекомендуется фильтровать изнутри наружу, для облегчения промывки сита.

Задержанные взвешенные вещества удаляются скребком или щеткой, укрепленной на конце цепи.

 

Микрофильтрование.

Микрофильтрование под давлением осуществляется на фильтрах 3 видов: дисковых, каркаснонавитых и патронных фильтрах.

Цель микрофильтрования- удаление планктона и грубое осветление воды. Использование предварительного микрофильтрования обеспечивает снижение объема промывной воды в 2раза, снижение потери давления на фильтрах на 25%, увеличение фильтроцикла на 25-40%; эффективность очистки по ВВ на микрофильтрах составляет 30-40%, снижение Дк в 2,5 раза.

Микрофильтры конструктивно не отличаются от барабанных сит за исключением размеров сетки, натянутой по образующей барабана (40-50мкм)

Скорость вращения барабана υ=0,05÷0,3м/с

Барабаны погружены в воду на 2/3 диаметра.

Интенсивность фильтрования 10-25л/с∙м².

Потери напора на микросетке м

Общие потери на установке ∆h=0,5м

Расход воды на промывку 1,5- 2% общего расхода

Вода на промывку подается под давлением равным 0,15÷0,2МПа

Микрофильтры задерживают 75% диатомовых и 95% сине-зеленых водорослей, 100% зоопланктона.

Перед микрофильтрами нельзя использовать О₃; Cl₂ или другие окислители (KМO₄) для предварительного окисления (коррозия).

Микрофильтры целесообразно использовать при содержании фитопланктона более 1000кл/см³

Не задерживают зародыши планктона, при увеличении температуры возможно активное развитие планктона.

 

Акустические фильтры

Рекомендуется устанавливать на водоочистных установках пропускной способностью до 5 тыс. м³/сут.

АФ состоит из круглого металлического корпуса с коническим днищем, внутри которого расположен фильтрующий элемент в виде металлического перфорированного стакана (скважность 65%, H=0,3÷0,6м; Д=0,25÷0,5м) с круглыми отверстиями 4-5мм, обернутыми микросеткой размер ячеек100-125мкм

Скорость фильтрования 100÷360м/час., задерживаются примеси размером 20-25 мкм иболее.

Нижняя часть аппарата съемная, предназначена для удаления осадка, объем камеры рассчитывается на 5-8% от производительности станции.

При работе АФ вибратор создает возвратно-поступательные движения фильтрующего элемента, что обеспечивает задержание более мелких примесей, чем размеры микросетки, которые не осаждаются на ее поверхности, а оседают под воздействием силы тяжести.

Из конусной части осадок удаляется под давлением в сток.

Исходная вода, пройдя через фильтрующий элемент, подается на ОС.

 

 

1- подача исходной воды

2- электромагнитный вибратор

3- шток

4- плита

5- сильфонные уплотнители

6- сброс осадка

7- отвод осветленной воды

8- фильтрующий элемент

9- гаситель