3. Фильтрование

   1. Механизм процесса фильтрования

Сущность метода фильтрования заключается в пропуске жидко- сти, содержащей мелкодиспергированные примеси, через фильтрую- щий материал, проницаемый для жидкости и не проницаемой для твердых частиц. Кроме тонкодиспергированных веществ на фильтра- ционных установках извлекают масла, нефтепродукты, смолы и др. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жид-

кости над фильтрующей перегородкой, повышенного давления до пе- регородки или вакуума после перегородки, т.е. движущей силой фильтрования является разность давлений до и после фильтрующей перегородки. При этом процесс сопровождается значительными затра- тами энергии. Фильтрование в большинстве случаев является послед- ним этапом осветления воды и производится после ее предварительно- го отстаивания в отстойниках, осветлителях или других сооружениях.

Механизм извлечения частиц из воды может включать следую- щие составляющие: механическое процеживание, гравитационное оса- ждение, инерционное захватывание, химическую и физическую ад- сорбцию, адгезию, коагуляционное осаждение, биологическое выра- щивание. В общем случае указанные составляющие могут действовать совместно, а процесс фильтрования состоит из трех стадий: 1) перенос частиц к поверхности фильтрующего слоя; 2) прикрепление к поверх- ности; 3) отрыв от поверхности.

По характеру механизма задержания взвешенных частиц разли- чают два вида фильтрования: 1) фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего слоя;

2) фильтрование без образования пленки загрязнений. В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше пор материала, а за- тем образуется слой загрязнений, который также является фильтрую- щим материалом (пленочное фильтрование). Такой процесс характерен для так называемых медленных фильтров, которые работают при ма- лых скоростях фильтрования (0,1-0,3 м/ч). Во втором случае фильтро- вание (объемное) происходит в толще слоя загрузки, где частицы за- грязнений удерживаются на зернах фильтрующего материала силами прилипания (молекулярными, электростатическими, химического сродства и адсорбции). Величина сил прилипания зависит от свойства фильтрующего материала, скорости потока, температуры воды, свойств примесей. Такой процесс характерен для скорых фильтров, ра- ботающих при скоростях фильтрования 5-12 м/ч.

При фильтровании воды через слой фильтрующего материала од- новременно протекают два процесса: прилипание частиц к поверхно- сти фильтрующего материала и отрыв ранее прилипших частиц. При- липшие частицы постоянно испытывают влияние движущегося потока, который в результате трения срывает их с поверхности фильтрующего материала. Вода осветляется до тех пор, пока силы отрыва частичек не начинают превалировать над силами прилипания. При равенстве числа частиц, поступающих в единицу времени на поверхность фильтрующе- го слоя и покидающих ее, наступает насыщение и сточная вода пере- стает осветляться.

По мере загрязнения фильтрующего слоя уменьшается его пороз- ность и увеличивается сопротивление при прохождении через него сточной воды, т.е. растет потерянный напор, при достижении опреде- ленной величины которого фильтр останавливают на регенерацию фильтрующего материала, называемую промывкой. Интервал между двумя промывками называют фильтроциклом.

Процесс фильтрования зависит от многих технологических пара- метров, и в первую очередь, от свойств фильтрующего материала, фильтрационной среды и примесей, гидродинамического режима фильтрования. Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования, т.е. объемом воды, прошедшим в единицу времени че- рез единицу поверхности V, м³/(м²с).

Время, в течение которого определенная загрузка способна освет- лять воду до заданных показателей, называется временем защитного действия фильтрующей загрузки.

Количество загрязнений, задерживаемых в процессе фильтроцик- ла, представляет грязеемкость фильтра.