Промывка зернистых фильтрующих материалов

Промывка — весьма ответственная операция. Если она недостаточно эффективна, то постепенно происходит забивание некоторых частей фильтрующей загрузки и снижение площади сечения прохода воды. Значительно быстрее возрастают потери напора и фильтрование в некоторых зонах ускоряется и становится менее эффективным. В этом случае фильтрующая загрузка может стать средой для размножения микроорганизмов, что отрицательно сказывается на качестве и вкусе воды

Методы промывки

Фильтрующий материал промывают потоком воды, в большинстве случаев направленным снизу вверх, чтобы отделить задержанные загрязнения от материала загрузки и направить их в отводной канал; одновременно фильтрующий материал должен быть перемешан в потоке воды. Существует много различных методов промывки, но здесь рассмотрим лишь некоторые из них.

Промывка одной водой с расширением фильтрующей загрузки

Восходящий поток воды должен быть достаточен для того, чтобы вызвать расширение фильтрующего материала, т. е. увеличить его объем по крайней мере на 15%.

Поскольку вязкость воды зависит от температуры, желательно предусмотреть систему измерения температуры и регулирование расхода промывной воды таким образом, чтобы поддерживать во времени постоянную степень расширения. В этом случае во взвешенном слое возникают конвекционные токи. В одних зонах фильтрующий материал движется сверху вниз, в других — вверх, при этом часть компактного слоя осадка выносится глубоко вниз, образуя в результате вихревого движения твердые и объемные грязевые шары. Это явление можно преодолеть путем разрушения поверхностной пленки при помощи мощных струй воды, подаваемых под большим давлением через неподвижные или вращающиеся сопла (поверхностная промывка). Данный метод требует точного измерения степени расширения фильтрующего материала. Его основной недостаток — гидравлическая классификация и концентрирование наиболее тонкого фильтрующего материала на поверхности. Поэтому он мало подходит для фильтрования сверху вниз.

Водовоздушная промывка без расширения загрузки

Водовоздушная промывка без расширения загрузки в настоящее время находит все более широкое распространение. Этот метод позволяет использовать такую скорость обратной промывки, при которой не происходит расширение слоя песка, поскольку перемешивание этого песка осуществляется при помощи воздуха. Песок остается однородным, а поверхностная пленка полностью разрушается воздухом. В результате промывки «грязевые шары» практически не могут образоваться.

Во время продувки воздухом расход промывной воды может изменяться в широких пределах, но он не должен падать ниже 5 м3/ч на 1 м2. Чем выше расход промывной воды, тем быстрее и эффективнее происходит промывка. Максимальный расход будет зависеть от материала загрузки и параметров фильтра.

Как только загрязнения будут удалены из фильтрующей загрузки и собраны в слое воды между поверхностью песка и лотком для отвода промывной воды, необходимо осуществить «прополаскивание», т. е. слой загрязненной воды заменить чистой водой. После прекращения подачи воздуха промывку можно осуществлять различными методами:

1. продолжать промывку водой с постоянной скоростью до тех пор, пока загрязненная промывная вода не станет чистой. Необходимое для этого время обратно пропорционально расходу воды, который никогда не должен быть ниже 12 м3/(м2*ч), и пропорционально глубине слоя воды над фильтрующим материалом;
2. увеличить расход воды во время промывки по крайней мере до 15м3/(м2*ч);
3. очистить поверхность фильтра горизонтальным потоком сырой или осветленной воды совместно с обратной промывкой;
4. сбросить слой загрязненной воды и очищать поверхность фильтрующего материала способами, указанными выше.

Последовательная промывка воздухом и водой

Последовательная промывка воздухом и водой используется в тех случаях, когда свойства фильтрующего материала не позволяют использовать воздух и воду одновременно из-за риска потери фильтрующего материала с промывной водой. Этот метод применяют для фильтрующих загрузок из очень тонкого песка или для материалов с низкой плотностью, таких как антрацит или активный уголь.

На первой стадии промывки используют только воздух, чтобы отделить задержанные загрязнения от материала загрузки. На второй стадии применяют обратную промывку водой со скоростями достаточно высокими, чтобы вызвать расширение фильтрующей загрузки, что позволяет удалить загрязнения, уже отделенные от загрузочного материала на первой стадии. В тех случаях, когда загрязнения тяжелые или их трудно удалить, эти операции могут быть повторены несколько раз (пульсационная промывка).

Промывка фильтров, применяемых для очистки сточных вод

Промывка фильтров, применяемых для очистки сточных вод, имеет свои особенности, если речь идет о биологических фильтрах. Может возникнуть необходимость повторить операции промывки несколько раз, если нужно удалить органические осадки, которые гораздо труднее отмываются от фильтрующей загрузки, чем неорганические. Скорость подачи воздуха и промывной воды необходимо выбирать с учетом свойств фильтрующих материалов.

Промывная вода, содержащая загрязнения, подается в начало сооружений для ее обработки.

Частота промывок

Она зависит от природы фильтруемой воды. На практике за критерий принимаются потери напора.

Промывку начинают, как только они достигают заданного предела, неправильно называемого максимальным загрязнением. Фактически эти потери напора зависят как от степени загрязнения фильтра, так и от скорости фильтрования. Название «максимальное загрязнение» можно применять для контроля забивания фильтра только в том случае, если расход постоянен.

Однако учитывать расход нет необходимости при условии, что его максимальное значение не превышается и не изменяется существенно в течение фильтроцикла. Максимальные потери напора определяются на основе требуемого качества фильтрованной воды при условии, что оно остается в заданных пределах.

Если скорость фильтрования существенно изменяется, лучше всего выводить фильтр на промывку после фильтрования некоторого объема воды, определяемого на основе качества фильтрата в конце фильтроцикла в рабочих условиях.

Потребление воды для промывки

Количество воды, потребляемой для промывки существенно зависит от характера и массы взвеси, задержанной на 1 м3 фильтрующей загрузки. Совместное применение воздуха и осветленной воды дает возможность снизить расход промывной воды примерно на 20— 30% по сравнению с промывкой одной водой. Количество воды, потребляемой для промывки, будет тем больше, чем:

• больше слой воды над поверхностью фильтрующего материала;
• меньше интенсивность промывки (одной водой);
• больше расстояние между лотками для отвода промывной воды;
• больше количество удаляемого осадка;
• выше адгезионные свойства и плотность осадка.

Потребление промывной воды также возрастает с применением поверхностной напорной промывки.

Выбор типа дренажных колпачков для промывки скорых фильтров

В зависимости от применяемого метода про-

мывки колпачки для оборудования днища фильтров бывают двух типов: для промывки одной водой и для водовоздушной промывки.

Колпачки для промывки одной водой различаются по форме, ширине щелей и материалам, из которых они изготовлены.

Колпачки для водовоздушной промывки применяют двух типов:

1. если воздух распределяется разветвленными перфорированными коллекторами, расположенными подтднищем, то используют колпачки типа Д13, подающие водовоздушную смесь;
2. если воздух распределяется с помощью воздушной подушки, то в этом случае применяют колпачки с длинным стержнем, которые обеспечивают прекрасное однородное распределение воздуха и воды.

Воздух, подаваемый под днище, образует воздушную подушку, которая обеспечивает проникание воздуха в колпачки через отверстия и щели и хорошее качество водовоздушной эмульсии, равномерно распределенной по всей поверхности фильтра.

Это особенно эффективная система, которая позволяет сэкономить расход воды на промывку. Она с успехом может быть использована даже для фильтров с глубиной.слря загрузки более 2 м,

Количество взвешенных веществ, которое можно удалять фильтрованием

Взвешенные вещества задерживаются между зернами фильтрующего материала. Поскольку всегда должно оставаться свободное пространство для просачивания воды, осадок, как правило, не должен занимать более 1/4 объема пор в фильтрующей загрузке. Поскольку независимо от размера зерен на 1 м3 фильтрующего материала приходится около 450 л пустот, объем, который может быть использован для задержанного осадка, составляет около 110 л при условии, что эффективный размер зерна соответствует природе задерживаемых частиц.

Если взвешенные вещества образованы коллоидными хлопьями, их содержание по сухому веществу не превышает 10 г/л; в этом случае количество загрязнений, которое может быть удалено 1 м3 материала загрузки, составит не более 110×10=1100 г. Это значение возрастает, когда хлопья содержат плотные минеральные материалы (глина, карбонат кальция). Для осадка с концентрацией 60 г/л по сухому веществу это количество будет равно 110X60 = 6600 г.

И, наконец, намного более высокие значения могут быть получены при фильтровании промышленных сточных вод (окалина прокатных станов, соли свинца и бария и др.

Эти значения свидетельствуют о предельно допустимом содержании взвешенных веществ в сырой воде, подаваемой на фильтры после того, как скорость фильтрования и длительность фильтроцикла между двумя промывками уже определены.

Например, фильтр с глубиной загрузки 1 м, работающий при скорости фильтрования 10 м/ч и требующий промывки через каждые 8 ч (80 м3 воды на 1 м3 фильтрующей загрузки между операциями промывки), не может справиться с количеством сфлокулированных взвешенных веществ более 1100/80 = 13,75 мг/л, или 6600/80 = 82,5 мг/л минеральных взвешенных веществ. Для взвешенных веществ, содержащихся в речной воде, эти цифры будут находиться в интервале между двумя вышеприведенными значениями.

При строительных работах очень часто приходится сталкиваться с потребностью резки металла. Заказать лазерную резку металла в Челябинске можно перейдя по ссылке.