2.1.4.Фильтрационные установки

Одним из путей интенсификации фильтрования сточных вод является применение новых фильтрующих материалов. Перспективным является использование плавающих загрузок из различных полимерных материалов, обладающих достаточной механической прочностью, высокими площадью активной свободной поверхности и пористостью. К числу таких материалов относят полистирол различных марок (в том числе пенополистирол), пенополиуретан, а также гранулы керамзита, котельные и металлургические шлаки.

Фильтрационные сооружения применяются для глубокой очистки (доочистки) сточных вод после физико-химической или биологической очистки для последующего извлечения тонкодисперсных веществ, масел, нефтепродуктов и др.

В зависимости от содержания и характера взвешенных веществ в сточной воде, подаваемой на очистные сооружения, а также от пропускной способности станции принимаются следующие основные схемы фильтрования: через многоярусные или многослойные фильтры с загрузкой убывающей крупности гранул по ходу осветляемой воды снизу вверх; через фильтры большой грязеемкости при фильтровании воды сверху вниз; с горизонтальным направлением фильтрования; с непрерывной регенерацией загрузки (рис.9).

Применяются следующие фильтры:

• фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой;

• фильтры с пенополиуретановой загрузкой;

• электромагнитные фильтры;

• напорные вертикальные фильтры с зернистой загрузкой.

Рис. 9. Схема безнапорного кварцевого фильтра: 1 – распределительные желоба; 2 – песчаная загрузка; 3 – подстилочный слой (гравий, щебень); 4 – воздушная сеть; 5 – сборная сеть осветленной воды

Для очистки сточных вод применяют высокопроизводительные фильтрационные сооружения: скорые и сетчатые фильтры со скоростью фильтрации соответственно 5÷15 м/ч и 30 м/ч.

Сетчатыми фильтрами удаляют из сточных вод взвешенные и плавающие вещества при концентрации их в исходной воде более 30 мг/л. Стабильная и надежная работа скорых фильтров может быть обеспечена при концентрации взвешенных веществ не более 30 мг/л и нефтепродуктов не более 50 мг/л. Эффективность очистки составляет 70÷90 %.

В качестве фильтрующей среды могут быть использованы природные (кварцевый песок, дробленый гравий, антрацит, бурый уголь, доменный шлак, керамзиты, мраморная крошка) или синтетические (пенополиуретан, полистирол, полипропилен, лавсан, нитрон) материалы. К фильтрующим материалам относят также металлические сетки квадратного и галунного плетения, которые устанавливают в барабанных сетках и микрофильтрах (рис.10).

Рис. 10. Схема напорного кварцевого фильтра:

1 – подвод исходной воды; 2 – отвод осветленной воды; 3 – подвод промывочной воды; 4 – отвод промывочной воды; 5 – подвод воздуха; 6 – отвод воздуха; 7 – воронка; 8 – песчаная загрузка; 9 – подстилочный слой

Для скорых фильтров используются открытые (самотечные) или закрытые (напорные) аппараты с восходящим или нисходящим направлением движения фильтрационного потока.

Расчет фильтров

Расчет скорых фильтров состоит в определении их количества при заданных технологических параметрах. Для напорных принимаются типовые проекты фильтров (табл. П8), для безнапорных количество фильтров определяется из условия, что площадь одного фильтра составляет 40÷60 м².

Количество фильтров должно быть не менее 4 (2 рабочих + 1 резерв + 1 ремонт).

Расчетные параметры безнапорных фильтров

1. Скорость фильтрации _ф = 5÷7 м/ч.

2. Продолжительность фильтроцикла _фц = 8÷24 ч.

3. Регенерация фильтра:

а) продувка воздухом _в = 10 мин; i_в = 20 л/(с·м²);

б) промывка горячей водой _пр = 15 мин; i_пр = 5 л/(с·м²).

4. Количество фильтров рассчитывают по формуле

,

где Q – расход воды, м³/сут;

F – площадь одного фильтра, м².

Расчетные параметры напорных фильтров

1. Скорость фильтрации _ф = 5÷12 м/ч.

2. Продолжительность фильтроцикла _фц = 12÷48 м/ч.

3. Регенерация фильтра:

а) продувка воздухом _в = 10 мин;

i_в = 20 л/(с·м²);

б) промывка горячей водой _пр = 1020 мин;

i_пр= 1016 л/(с·м²).

Суммарная площадь фильтров, м²,

,

где Q_ц – циркуляционный расход при промывке м³/сут;

при n = 1 ;

при n = 2 ;

n – число промывок.

 – продолжительность простоя одного фильтра во время промывки фильтра ( = 5 минут).

Безнапорные фильтры обычно устанавливаются при направлении фильтрации снизу вверх. Их загружают кварцевым песком на подстилающем слое гравия или щебня высотой 15 – 20 см и крупностью 15 – 30 мм; высота песчаных слоев: верхнего основного 100 – 120 см из частиц крупностью 0,75 – 2 мм и нижнего переходного 25 – 40 см при крупности частиц 4 – 8 мм.

Скорость фильтрации принята 5 – 7 м/ч, что несколько ниже, чем для напорных фильтров. Регенерацию фильтра производят продувкой воздухом в течение 10 мин при интенсивности 20 л/(см²). В зависимости от условий эксплуатации интенсивность и продолжительность регенерации фильтра может быть увеличена на 20 -30 %.