Фильтры с одним однородным слоем с промывкой одновременно воздухом и водой
Фильтрующую загрузку, однородную по глубине, загружают на перфорированное металлическое днище с кольцами, в которые ввертывают металлические или пластмассовые колпачки в зависимости от типа и температуры фильтруемой жидкости. в Это обычные песчаные фильтры; они промываются обратным током воды с пониженной интенсивностью и подачей воздуха и последующей промывкой нормальным расходом фильтрованной воды.
Глубина слоя загрузки должна соответствовать скорости фильтрования и количеству взвешенных веществ, которые следует задержать. Скорости фильтрования в большинстве случаев составляют 4—20 м/ч. В промышленных условиях этот фильтр может быть использован с загрузкой глубиной 1—2 м из песка с эффективным размером зерен 0,65—2 мм. Скорости иногда намного превышают применяемые для осветленной воды: 20—40 м/ч при глубоком слое песка с эффективным размером 1,8—2 мм для воды, содержащей оксиды металлов, и 30—60 м/ч через слой тонкого песка (эффективный размер зерен 0,65 мм) для обработки глубинной морской воды.
Эти фильтры, удобные для установки сериями, изготовляют больших диаметров. Они просты в работе, надежны, имеют минимальный расход промывной воды.
Однослойные и двухслойные фильтры с промывкой последовательно воздухом и водой
Рассмотренные вертикальные фильтры могут быть переоборудованы для загрузки в них одного слоя легкого фильтрующего материала (например, антрацита или гранулированного активного угля) или двух слоев, состоящих из разных материалов. Чтобы обеспечить необходимую степень расширения слоев, для этих материалов требуется применять другие методы промывки, чем для фильтров с одним однородным слоем. После того как уровень воды на фильтре понижен до верхней кромки верхнего слоя, операцию промывки начинают с продувки фильтра воздухом, что приводит к перемешиванию загрязнений и тонких фракций загрузки нижнего слоя со всем слоем фильтрующей загрузки. На второй стадии фильтрующий материал промывают обратным потоком воды большой интенсивности. Цель этой операции состоит в том, чтобы разрыхлить загрузку и таким путем удалить загрязнения, обеспечив гидравлическую классификацию слоев фильтрующей среды.
Скорость обратного потока фильтрованной воды выбирают в соответствии со свойствами фильтрующего материала и необходимым расширением слоя. В тех случаях, когда наиболее мелким материалом двухслойной загрузки служит песок, скорость обратного потока воды должна быть такой же, как для фильтров с обычной обратной промывкой при такой же крупности песка, что и песок, образующий нижний слой. Поскольку в этом случае интенсивность промывки больше, чем при промывке фильтров с одним однородным слоем, то размеры трубопроводов запорной арматуры, а также производительность промывных насосов должны быть соответственно увеличены. Кроме того, расширение фильтрующей загрузки означает, что каналы, используемые для отвода промывной воды из фильтра, должны быть расположены выше, чем обычно.
Ультраскорые двухслойные фильтры (UHR)
Для ультраскорых двухслойных фильтров подбирают такое сочетание антрацита и песка различной крупности, которое обеспечивает требуемое качество фильтрата.
Фильтры UHR предназначены для работы при скоростях 25—50 м/ч и для задержания очень плотных зернистых материалов или большого количества взвешенных веществ.
Для этой цели необходимо обеспечить:
- комбинацию антрацита и песка с оптимальными размерами зерен;
- высоту слоя загрузки фильтра более 2 м;
- разработку технологии удаления больших количеств задержанных веществ и продувки воздухом.
Эти фильтры выпускаются в виде вертикальных цилиндрических аппаратов из металла или бетона, открытой или напорной модификации. Они могут работать с большими интервалами между промывками. Несмотря на высокий мгновенный расход промывной воды, их целесообразно использовать при обработке сточных вод прокатных станов и сточных вод нефтеочистительных заводов. Другая область их применения — обработка поверхностного стока.
Двойные и тройные колонны
Они состоят из двух или трех фильтров, каждый из которых имеет один или два фильтрующих слоя. Фильтры смонтированы один над другим в одном цилиндрическом корпусе. Эти колонны работают так же, как отдельные фильтры, и используются в том же количестве и таких же размеров, как отдельные фильтры. По сравнению с одним фильтром того же объема колонны занимают меньшую площадь, если это позволяет высота помещения, в котором они расположены. Поскольку фильтры в колоннах разделены на несколько отдельных блоков, мгновенное количество потребляемой промывной воды также меньше. Достоинства этих фильтров особенно проявляются, когда:
- на промывку должна забираться фильтрованная вода, поскольку потери ее велики;
- расход фильтрованной воды должен оставаться постоянным, а скорость фильтрования на остальных фильтрах, находящихся в работе, должна быть увеличена; необходимое увеличение скорости в этом случае не очень велико.
Поскольку фильтры необходимо промывать в определенной последовательности, желательно обеспечить полностью автоматизированное управление, при этом запорная арматура может быть небольших размеров. Также рекомендуется применять теплоизоляцию Энергофлекс.
Двухпоточные фильтры типа 2F
Этот тип фильтров позволяет удвоить скорость фильтрования на 1 м2 горизонтального сечения фильтра путем рационального использования фильтрующей загрузки, которую применяют для фильтрования в направлении как сверху вниз, так и снизу вверх, а фильтрат удаляется из середины фильтра. Этот фильтр имеет устройство для впуска сырой воды. Оно раздельное и выполнено из двух частей: первая 1 подводит воду к верхней выпуклой части корпуса фильтра, а вторая 2 — к нижней выпуклой части. Днище оборудовано специальными колпачкамц с длинцой хвостовой частью и широкими отверстиями для прохода воды.
Глубокий слой песка характеризуется однородным размером зерен на всю глубину загрузки. Разветвленный коллектор служит для сбора фильтрованной воды. Он погружен в среднюю часть фильтрующего слоя. Чаша предназначена для сбора промывной воды, которая затем удаляется по трубе.
Производительность этого фильтра не больше, чем у двух аналогичных фильтров, смонтированных один над другим, которые работают с противоположно направленными потоками, но при одинаковых скоростях фильтрования и с одинаковыми потерями напора.
Два противоположно направленных потока поддерживают песок в его первоначальном состоянии; таким образом, опасность взвешивания слоя песка во время работы исключена. Применение этого фильтра возможно только при соблюдении однородности загрузки по всей глубине. Если бы тонкий песок сконцентрировался в верхней части, произошло бы очень быстрое забивание поверхности и почти весь поток воды направился бы снизу вверх; в результате нижний фильтрующий элемент очень быстро вышел бы из строя.
Операция промывки должна быть эффективна и в то же время не должна вызывать расширения песчаной загрузки. Это достигается применением обратной промывки с воздухом. Интенсивность промывки выбирают в соответствии с размером зерен песка и природой задерживаемых частиц.
В особенно трудных условиях, когда задерживаемые вещества одновременно являются тяжелыми, липкими и содержатся в высоких концентрациях, для фильтров этого типа можно применять пульсационную промывку (патент фирмы «Дегремон»), которая обеспечивает гарантию, что фильтрующие слои работают в оптимальных условиях. Исключен риск заиливания отдельных зон фильтра. Для такой системы промывки используют стандартное оборудование, к которому добавляется клапан типа «бабочка» на линии подачи сжатого воздуха. Этот клапан может работать автоматически по заданной программе.
Работа фильтра характеризуется следующими параметрами, расход воздуха 60—80 м3/(м2*ч), расход промывной воды во время подачи воздуха 10—15 м3/(м2*ч), расход промывной воды при отмывке фильтра 20—30 м3/(м2*ч), если на нем задерживаются относительно легкие загрязнения, и 30—50 м3/(м2*ч) для фильтров, используемых для отделения тяжелых осадков.
Фильтр марки 2F может быть оборудован автоматической системой, позволяющей работать в полуавтоматическом или полностью автоматическом режимах. Такой тип фильтра можно рекомендовать главным образом для фильтрования речной воды или относительно мутных вод и во всех случаях, когда необходимо обеспечить фильтроцикл большой длительности.