5.2 Водоподготовка с использованием фильтрования воды. Классификация фильтров. Скорые фильтры, их типы, проектирование и расчет.

Фильтрованием воды называется пропускание ее через пористый материал, в результате чего вода освобождается от взвешенных, а иногда и растворенных частиц.

Фильтрование воды характеризуется скоростью, которая показывает, какой расход воды q проходит через единицу площади F , т.е.

Эта скорость характеризует движение слоя воды над фильтрующим материалом.

При фильтровании воды имеют место потери напора: минимальные в самом начале фильтрования и максимальные к концу цикла фильтрования. Для открытого безнапорного фильтра( с открытой водной поверхностью) потери напора – это разница между уровнем воды в фильтре и отметкой воды в пьезометре на трубопроводе, отводящем фильтрат. Для скорого безнапорного фильтра предельные потери напора не должны превышать 3 – 3,5 м. Потери напора зависят от скорости фильтрования, высоты фильтрующего слоя, диаметра зерен и шероховатости загрузки, вязкости воды, температуры.

Продолжительность работы фильтра до достижения предельной потери напора( при заданном качестве фильтрата) называется продолжительностью фильтроцикла, который в зависимости от качества воды, характеристики фильтрующего материала и скорости фильтрования может составлять от 12 до 48 часов и более.

По достижении предельной потери напора фильтр выключат из режима фильтрования и включают в режим промывки. Промывка характеризуется интенсивностью, которая выражается в м/ч. Она может водяная или водовоздушная,ее продолжительность, в зависимости от типа загрузки и вида, может составлять от 6 до 20 мин. и более.

Различают нормальный и форсированный режимы фильтров.

Нормальный – это такой режим, когда все фильтры работают, а один из них может находиться на промывке.

Форсированный режим – когда один из фильтров находится в ремонте, а остальные работают попеременно выходя на промывку.

Фильтры никогда не промываются одновремено, только поочередно, т.к. на промывку идет очень большой расход воды.

Классификация фильтров ( типы фильтров,способы фильтрования)

Классифицировать фильтры можно по разным признакам:

1.По типу загрузки: Мелкозернистые d_з≤1,0 мм, Среднезернистые d_з≤ 2,0 мм,

Крупнозернистые d_з>2,0 мм

2.По скорости фильтрования: Медленные v= 0,1 – 0,2 м/ч, Скорые v= 5 – 12 м/ч, Сверхскорые v> 15 м/ч

Скорые фильтры могут быть открытыми и напорными. Медленные могут быть только открытыми. Сверхскорые чаще всего напорные, но могут быть и открытыми.

3.В зависимости от напора, под которым происходит фильтрование: открытые (безнапорные), напорные.

4.По направлению движения воды при фильтровании:

- Фильтры с нисходящим движением воды( сверху вниз)

- Фильтры с восходящим движением воды

- Двухпоточные фильтры

5.По количеству фильтрующих слоев: Однослойные( все выше перечисленные), Многослойные

6.Фильтры могут быть не промываемыми и промываемыми. К первым относят медленные фильтры, регенерация которых осуществляется механическим удалением верхнего загрязненного слоя толщиной до 10 см. Имеются медленные фильтры с гидравлическим смывом верхней загрязненной части фильтрующего слоя.

7.По типу промывки различают: водяная промывка, водовоздушная, последовательная с чередованием водяной и водовоздушной промывок.

Скорые фильтры, их конструктивные типы, способы регенерации и расчет. Представляют собой бетонные емкости прямоугольные в плане, оборудован­ные трубопроводами для подачи воды на фильтрование и отвода фильтрата, подачей воды на промывку и отвода грязной промывной воды, трубопроводами опорожнения, воздушником, устройствами для регулирования скорости фильтрования. В нижней части фильтрата располагается дренажная система большого сопротивления, предназна­ченная для сбора и отведения профильтрованной по площади фильтра, а также подачи равномерного распределения по площади фильтра промывной воды.

При использовании трубчатой распределительной системы необходимо предусмат­ривать поддерживающие слои, предназначенные для предотвращения попада­ния в дренаж фракций фильтрующего материала, а также для более равномер­ного распределения воды по площади фильтра.

Поддерживающие слои укладываются с убыванием крупности снизу вверх. Са­мые мелкие верхние фракции поддерживающих слоев должны соответствовать по крупно­сти наибольшим по размеру фракциям фильтрующего материала.

На поддерживающий слой укладывается слой фильтрующего материала с задан­ной крупностью и высотой слоя.

1- подача очищаемой воды на фильтры; 2-отвод грязной промывной воды; 3- по­дача воды на промывку; 4- отвод фильтрата; 5- дренажная распределительная сис­тема фильтра, состоящая из коллектора и боковых ответвлений; 6- поддерживающий слой; 7 - фильтрующая загрузка; 8 - желоба для сбора и отведения промывной воды в карман; 9- воздушник ; 10- карман фильтра; 12 -опорожнение фильтра.

Расчет фильтров заключается в определении площади фильтрования. После опреде­ления площади задаются числом фильтров, при этом возможна компоновка фильт­ров в один ряд и в два ряда.

При производительности станции более 1600м³/сут должно быть не менее 4х фильт­ров. На станции меньшей производительности допускается меньшее количество, желательно не менее 3х.Площадь одного фильтра не должна превышать 60-100 м².