Фільтрувальні матеріали

До фільтруючих матеріалів висувається ряд вимог. Вони повинні мати певний фракційний склад, механічну міцність (до стирання та подрібнення), хімічну стійкість до води та її домішок, повинні бути доступними та мати невисоку собівартість. Фракційний склад зерен фільтруючого завантаження визначає продуктивність роботи фільтрів. Використання великих за розміром зерен фільтруючого матеріалу призводить до збільшення пропускної здатності фільтра та зниження якості фільтрату. І навпаки, дрібний фільтруючий матеріал викликає зменшення тривалості фільтроциклу та перевитрати промивної води. Збільшення ступеня неоднорідності зерен загрузки погіршує умови промивання фільтруючого матеріалу, а також обумовлює концентрування дрібних часток на поверхні завантаження внаслідок гідравлічної класифікації частинок при промиванні. Останнє призводить до утворення на поверхні фільтруючого шару плівки, що складається зі зважених часток та перешкоджає фільтруванню води.

Недостатня механічна міцність фільтруючого матеріалу сприяє збільшенню гідравлічного опору завантаження та виносу матеріалу промивною водою. Хімічна стійкість матеріалу завантаження – одна з основних вимог, що попереджає забруднення очищеної води та зміну властивостей фільтруючого матеріалу у процесі експлуатації фільтрів. На сьогоднішній день найбільш широко застосовуваними є такі фільтруючі матеріали, як кварцовий пісок, дроблений антрацит, кварц, мармур, доломіт, магнетит та ін. Останнім часом отримали розповсюдження керамзит, пористі пластмаси (полістирол, поліуретан). Для завантаження фільтрів застосовують середньозернистий (розмір зерен 0,35–1,5 мм) та крупнозернистий пісок (0,5–2 мм).

Типи фільтрів

Відкриті фільтри являють собою зазвичай прямокутні у плані резервуари, завантажені фільтруючим шаром зернистого матеріалу та підтримуючими шарами, під якими розміщено дренажну систему, призначену для відводу фільтрованої води та рівномірного розподілу промивних вод. У верхній частині фільтру закріплено жолоби для подачі вихідної води та відведення брудних промивних вод. Висота шару води над завантаженням фільтру приймається зазвичай не менше 2 м. Для очистки стічних вод, як правило, застосовують швидкі відкриті фільтри. Швидкість фільтрування зазвичай складає 5–10 м/год. Швидкі піщані фільтри часто працюють як поверхневі, тобто частки забруднень затримуються у тонкому верхньому шарі піщаного завантаження.

Напірні фільтри являють собою закриті резервуари циліндричної форми, розраховані на тиск 0,4–0,6 МПа. Застосовують вертикальні та горизонтальні напірні фільтри. Перші мають діаметр 1–3,4 м, продуктивність 50–90 м³/год. Висота шару фільтруючого матеріалу складає зазвичай 1000–1200 мм. В останні роки розроблено напірні фільтри з двома та трьома камерами, розташованими одна над одною, що дозволяє підвищити продуктивність у 2–3 рази без збільшення діаметру фільтру.

Багатошарові фільтри являють собою фільтри із багатошаровим завантаженням, що складається з матеріалів різної густини. Наявність у багатошаровому фільтрі верхніх крупнозернистих шарів обумовлює більшу глибину проникнення забруднень, а наявність нижнього дрібнозернистого піщаного шару – достатньо високу ефективність освітлення води. Найбільше розповсюдження одержали двошарові фільтри. Швидкість фільтрування води у них складає 10–25 м/год. Брудоємність багатошарових фільтрів є вищою у 2–4 рази, а тривалість фільтроциклу – у 2–3 рази порівняно із одношаровими фільтрами. Застосування фільтрів з трьохшаровим завантаженням дозволяє різко збільшити їх продуктивність:

• антрацит – пісок – граніт;

• полістирол – антрацит – пісок.