1. Медленные фильтры.
Медленные фильтры могут применяться для фильтрования некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую взвесь.
Рисунок 14 – Схема медленного фильтра
1, 17 – трубопроводы для отвода фильтрованной воды; 2 – регулятор скорости фильтрации; 3, 6 – поплавковые клапаны; 4 – трубопровод для подачи промывочной воды; 5 – трубопровод для подачи осветляемой воды; 7 – отметка уровня воды в фильтре; 8 – отметка уровня воды в фильтре при смыве загрязнений; 9 – каретка рыхлителя с монорельсом; 10 – корпус фильтра; 11 – водонепроницаемые стенки; 12. 16 – карманы; 13 – пористая бетонная плита; 14 – песчаный фильтрующий слой; 15 – дренаж.
Скорость фильтрования на медленных фильтрах при содержании взвешенных веществ в исходной воде до 25 мг/л принимается равной 0,2 м/ч (до 0,3 м/ч — при выключении одного из фильтров на ремонт или промывку). При содержании взвешенных веществ в исходной воде от 25 до 50 мг/л скорость фильтрования соответственно принимают в пределах 0,2—0,1 м/ч. При столь малой скорости фильтрования медленные фильтры должны иметь весьма большую площадь. Это обусловливает их высокую строительную стоимость.
Медленные фильтры представляют собой бетонные или кирпичные резервуары.
В фильтрах площадью до 15 м2 специального дренажа не устраивают. Сбор профильтрованной воды осуществляется через лоток в днище фильтра. При большей площади фильтра устраивают дренаж из перфорированных труб, кирпича или бетонных плит, укладываемых с прозорами.
Малая скорость фильтрования и малые размеры частиц взвеси способствуют созреванию фильтрующей пленки в течение 1–2 суток. Нормальная работа фильтра (от момента окончания созревания пленки до момента очистки) в медленных фильтрах продолжается 1–2 месяца. Для очистки с фильтра снимают загрязненный верхний слой песка толщиной 1–2 см. Очистка медленного фильтра при большой его площади является трудоемкой и дорогой операцией.
Медленные фильтры были первым типом фильтров, применявшихся в водопроводной практике. Достоинство их весьма высокая степень осветления воды и высокий процент задержания бактерий (в современных установках обеззараживание воды проще и дешевле достигается ее хлорированием). Недостатками медленных фильтров являются их значительная строительная стоимость, большие размеры требуемой для их устройства площади и, наконец, сложность очистки.
Строительные нормы рекомендуют их использование при относительно малой мутности исходной воды (до 50 мг/л), цветности до 50 град и отсутствии коагулирования. Медленные фильтры применяют в сельскохозяйственных водопроводах. Отсутствие реагентного хозяйства значительно упрощает обслуживание фильтров.
2. Скорые фильтры.
Фильтры, работающие по принципу скорого фильтрования, или «скорые фильтры», весьма широко применяются в практике очистки воды. Скорость фильтрования для этих фильтров принимается от 6 до 12 м/ч в зависимости от типа фильтров и крупности загрузки. Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод после коагулирования (и отстаивания), при реагентном умягчении, обезжелезивании и в некоторых других случаях.
При скором фильтровании значительно быстрее, чем при медленном, происходит загрязнение фильтра, требующее его очистки. Опыт работы скорых фильтров показывает необходимость их очистки 1–2 раза в сутки (а в паводки и чаще). При столь частой очистке фильтра весьма важно сократить до минимума требуемое для этого время и упростить сам процесс очистки.
Очистку скорых фильтров производят путем промывки фильтрующего материала обратным током чистой воды, подаваемой снизу через дренаж и проходящей через слои гравия и песка. В некоторых установках для интенсификации процесса промывки песка применяют его механическое перемешивание (граблями, сжатым воздухом), дополнительную подачу воды на верхние слои фильтра (поверхностная промывка) и т. п.
Вода в процессе фильтрования может проходить через скорые фильтры:
а) самотеком, благодаря превышению уровня воды в фильтре над уровнем воды в резервуаре чистой воды (в который вода отводится);
б) под напором (обычно создаваемым насосами); фильтры в этом случае должны быть устроены в виде закрытых напорных резервуаров.
В соответствии с этими принципами работы различают фильтры самотечные и напорные.
Обычные самотечные скорые фильтры устраивают чаще всего в виде прямоугольных в плане железобетонных резервуаров.
Вода поступает на фильтр через карман и желоба, проходит через слои песка и гравия и отводится при помощи дренажных устройств, расположенных в нижней части фильтра.
При промывке фильтр выключается из работы, промывная вода подается снизу через дренажные устройства и проходит слои гравия и песка в обратном направлении. Скорость прохождения через фильтр промывной воды в несколько раз больше скорости фильтрования. Вода взмучивает песок и интенсивно отмывает его от поступивших в процессе фильтрования загрязнений. Промывная вода отводится через желоба. Борт желобов должен быть расположен на такой высоте над поверхностью песка, чтобы при данной интенсивности промывки в желоб вместе с промывной водой не мог быть вынесен песок той крупности, которую имеет загрузка фильтра. Промывка длится 5 – 7 мин.
Рисунок 15 – Схема однопоточного скорого фильтра
1 – дренажное устройство; 2 – поддерживающий слой; 3- фильтрующий слой; 4 – воздушный канал; 5 – сборный желоб; 6 – боковой карман; 7 – трубопровод для подачи воды; 8 – трубопровод для отвода избытка волы; 9 – трубопровод для отвода фильтрованной воды.