8.3.4. Фильтры, назначение и типы
Водоочистные сооружения, на которых осуществляется процесс фильтрования, называются фильтрами.
Фильтрование является одним из основных методов кондиционирования воды, позволяющим довести качество ее до требований ГОСТа на питьевую воду. В процессе фильтрования из раствора выделяются не только диспергированные частицы, но и коллоиды.
Сущность метода заключается в пропуске жидкости, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и не проницаемый для твердых частиц. При этом процесс сопровождается значительными затратами энергии. Однако допускать большие потери напора в технике водоочистки можно лишь при обработке небольших количеств воды. Это определяет место фильтровальных сооружений в технологической схеме. В большинстве случаев фильтрование является последним этапом осветления воды и производится после ее предварительного осветления в отстойниках или осветлителях.
Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на:
тканевые или сетчатые;
каркасные или намывные;
зернистые.
Из вышеперечисленных трех групп фильтров наиболее значительной является последняя. Фильтры этой группы в технике водоснабжения применяют наиболее широко.
Фильтры с зернистой загрузкой можно классифицировать по ряду основных признаков:
1) по скорости фильтрования:
медленные (0,1...0,3 м/ч);
скорые (5...12 м/ч);
сверхскорые (36 ... 100 м/ч);
2) по давлению, под которым они работают:
открытые (или безнапорные);
напорные;
3) по направлению фильтрующего потока:
однопоточные (обычные скорые фильтры);
двухпоточные;
многопоточные;
4) по крупности фильтрующего материала:
мелкозернистые;
среднезернистые;
крупнозернистые;
5) по количеству фильтрующих слоев:
однослойные;
двухслойные;
многослойные.
Схема скорого фильтра:
1
– трубчатая распределительная система
большого сопротивления; 2 – слой
поддерживающей загрузки; 3 – слой
фильтрующей загрузки; 4 – воздушник; 5
– сборные желоба; 6 – боковой карман; 7
и 10 – соответственно подача исходной
и отвод фильтрованной воды; 9 и 8 –
соответственно подача и отвод промывной
воды; 11 – опорожнение фильтра.
Коагулированная и прошедшая отстойник или осветлитель вода поступает на фильтр. Сначала вода поступает в боковой карман, а из него – в резервуар фильтра. Высота слоя воды над поверхностью загрузки должна быть не менее 2 м. В процессе фильтрования вода проходит фильтрующий и поддерживающий слои, а затем поступает в распределительную систему, из нее в резервуар чистой воды. Максимальная потеря напора в фильтрующей загрузке допускается 2,5...3 м.
При промывке фильтров путем переключения соответствующих задвижек промывная вода поступает в распределительную систему и далее в фильтрующий слой, который она проходит снизу вверх и расширяет (взвешивает). Дойдя до верхней кромки промывных желобов, промывная вода вместе с вымытыми ею из фильтрующего материала загрязнениями переливается в желоба, а из них в боковой карман и отводится в водосток.
Фильтрующий слой выполняют из отсортированного материала, чаще всего речного кварцевого песка крупностью от 0,5 до 2,0 мм. Могут быть применены и другие материалы, удовлетворяющие санитарным требованиям и обладающие достаточной химической стойкостью и механической прочностью (дробленый антрацит, керамзит, керамическая крошка, дробленый мрамор, полимеры и др.).
Поддерживающий слой (0,45...0,5 м), на котором лежит фильтрующий слой, укладывают с той целью, чтобы мелкий фильтрующий материал не вымывался из фильтрующего слоя и не уносился вместе с фильтруемой водой через отверстия распределительной системы. Поддерживающий слой в свою очередь состоит из слоев гравия или щебня разной крупности, постоянно увеличивающийся сверху вниз от 2…5 до 20...40 мм. Толщина каждого слоя также увеличивается сверху вниз.