Осветление воды фильтрованием.

Содержание взвешенных веществ в осветлённой воде после отстойников или осветлителя со слоем взвешенного осадка колеблется от 8-15 мг/л, В соответствии с ГОСТ «Вода питьевая» содержание взвешенных веществ осветлённой воде не должно превышать 1,5 мг/л. Поэтому для достижения необходимой степени очистки воды, её следует направлять для доочистки на фильтры. Где воды проходит через слой фильтрующего материала, представляющего собой пористую среду с весьма малыми порами (слой зернистой загрузки, сетки). Интенсивность фильтрования характеризуется количеством воды, пропускаемой через единицу площади поверхности за единицу времени. Эта величина является скоростью фильтрования.

;

Фильтрование жидкости происходит за счёт избыточного напора создаваемого перед фильтром. При фильтровании чистой воды через чистую фильтрующую загрузку имеют место min потери напора при фильтровании, которые называются начальными потерями напора.

Фильтрующие слои можно классифицировать:

1. зернистые, состоящие из отдельных не связанных между собой зёрен (песок).

2. Сетчатый, представленный пластиковой сеткой для задержания крупных загрязнений и планктона.

3. Тканевый, состоящий из различных видов тканей

4. Намывные, на каркас намывают тонкий слой взвешенных веществ, содержащихся в воде или специально вводимых в неё.

8.2 Классификация фильтров.

Фильтры могут быть напорные и безнапорные.

По скорости фильтрования различают:

- медленные 0,1-0,2 м/ч

-скорые 5-10 м/ч

-сверхскоростные более 25 м/ч

По количеству фильтрующих слоёв:

-с однослойной загрузкой

-с двухслойной загрузкой

По удельному весу или плотности загрузки:

-фильтры с плавающей загрузкой

-фильтры с неплавающей загрузкой.

По скорости фильтрования:

-с постоянной

-с переменной

По виду промывки фильтров:

-с водяной

-с водовоздушной

8.3 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров.

Фильтрующий материал должен обеспечить требуемую пористость, обладать достаточной механической прочностью против истирания в процессе промывки и достаточной химической устойчивостью. Крупность зёрен фильтрующего материала зависят основные расчётные параметры работы фильтра тип фильтра. Поэтому чтобы принять фильтрующий материал нужно воспользоваться рекомендациями СНиП т.21 с учётом примечаний, а также т.14 пособия к СНиП. При фильтровании воды снизу вверх параметры фильтрующей загрузки следует брать по т.25 СНиП и по п.6.142. СНиП (префильтры). Слои фильтрующего материала обычно располагают на поддерживающих слоях гравия или щебня.

8.4 Поддерживающие слои.

Служат для предотвращения попадания зёрен фильтрующей загрузки в дренажную систему фильтров, а также для обеспечения равномерного распределения воды по площади фильтра при промывке . Параметры поддерживающих слоёв определяются по СНиП т.22-для скорых фильтров и по СНиП т.25- для контактных префильтров.

8.5 Основы теории фильтрования.

Есть два механизма задержания взвешенных частиц фильтрованием.

1. Фильтрование через фильтрующую плёнку, образуемую в процессе фильтрования взвешенными частицами., выпавшими на поверхность загрузки.

2. Фильтрование без образования фильтрующей плёнки, взвесь, содержащаяся в воде остаётся в порах фильтрующей загрузки.

Первый процесс наиболее характерен для так называемых «медленных фильтров» (которые в настоящее время мало применяются из за малой скорости фильтрования, больших площадей и большой строительной стоимости.)

Второй процесс является рабочим процессом скорых фильтров.

1) Рассмотрим процесс плёночного фильтрования, сделаем основные предположения.: Пусть

1. Задерживаемая взвесь не сжимается.

2. Взвесь состоит из одинаковых частиц с эквивалентным диаметром и коэффициентом формы-Ф, пористость слоя- Р . Потери напора в любой момент времени с начала фильтра цикла могут быть определены:

,м; где

µ - динамический коэффициент вязкости воды.

; где

Т - продолжительность фильтроцикла, определяемая по формуле

; г ;

Предположим, что осадок (плёнка на поверхности фильтра) сжимаем, тогда по мере увеличения разницы 9или потерь напора), пористость Р будет уменьшаться, тогда

Для сжимаемых осадков определяется по формуле :

;

2) Рассмотрим процесс фильтрования с обложением загрязнения в порах фильтрующего слоя. В этом случае ход процесса описывается дифференциальным уравнением следующего вида:

;

концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих в данный слой фильтрующей загрузки.

или -толщина слоя фильтрующей загрузки.

t или -продолжительность фильтрации;

а- параметр, характеризующий прочность взвеси

в- параметр, определяющий интенсивность прилипания частиц к поверхности фильтрующей загрузки.

Интегрирование данного уравнения приводит к сложным функциям. Практическое применение которых требует экспериментального определения параметров а и в. Гораздо проще воспользоваться результатами технологического моделирования процессов фильтрования. Для получения критериев подобия преобразуем уравнение в виде безразмерных отношений мгновенной концентрации к начальной концентрации взвешенных веществ в воде, поступающей на фильтр.

и введём новые безразмерные параметры;

, тогда:

;

Продолжительность работы фильтра до «проскока» в фильтрат взвеси определяется по формуле:

; где

h- толщина фильтрующего слоя;

константа, зависящая от отношения ;

; ; к=1,24-1,51;

И если в воде содержится достаточно прочная взвесь неразрушающаяся и не выносимая в фильтрат, то фильтр выключается на промывку не по «проскоку» взвеси в фильтрат, а по достижению предельных потерь напора в фильтре, тогда продолжительность фильтроцикла определяется по формуле:

; где:

темп прироста потерь напора;

гидравлический уклон в чистой фильтрующей загрузке.

толщина слоя фильтрующей загрузки.