Филтрация - Пречистване на отпадъчни води
Филтрация
Използва се за отделяне на малки неразтворими примеси и колоидни съединения от разтвора. Разделянето се извършва с помощта на прегради, които позволяват на течността да премине и задържа диспергираната фаза.
Изборът на дяла зависи от:
- от свойствата на отпадъчните води;
- от температурата на отпадъчните води;
- от филтрационно налягане;
- относно дизайна на апарата
Като прегради се използват перфорирани метални мрежи, плат и гранулирани прегради.
Филтрите са класифицирани съгласно следните критерии:
- по естеството на процеса (периодичен или непрекъснат);
- по вид процес (за разделяне, за удебеляване или за почистване);
- чрез налягане по време на филтриране (под действието на хидростатичното налягане на течната колона, при повишено налягане пред преградата, под вакуум зад преградата, в посока на филтриране, в съответствие с конструктивните характеристики)
Методът на филтриране става все по-важен във връзка с нарастващите изисквания за качеството на пречистената вода, необходимостта от повторно използване на отпадъчните води в технологични процеси, както и в системи за рециклиране на водоснабдяване. Филтрацията обикновено е последният етап на пречистване на отпадъчните води, който е преминал през механични, физико-химични и биологични пречиствателни съоръжения.
В зависимост от количеството и естеството на примесите, както и от разхода на отпадъчни води и изискванията за избистрена вода се използват филтри с гранулиран товар или с филтърна преграда (тънкостенни филтри, където филми, тъкани, порести материали, мрежи, прахове и др.) се използват.
При филтриране през гранулиран товар се прави разлика между филм и обемна филтрация. По време на филмовото филтриране примесите се задържат на повърхността на материала, което е типично за тънкостенни и бавно гранулирани филтри. При обемно филтриране примесите се задържат вътре в порите. Всички останали видове филтри работят по този принцип.
Всички гранулирани филтри са класифицирани според няколко критерия:
- чрез натиск върху филтриращия материал - отворен (гравитационен), работещ под атмосферно налягане, и напорен напор с излишно налягане над филтриращия слой;
- по отношение на скоростта на филтриране - бавна (0,1-0,2 m/h), бърза (4-15 m/h) и супер бърза (> 25 m/h). Бавните филтри са винаги отворен тип, бързите филтри могат да бъдат отворени и затворени, супер бързи филтри - само филтри под налягане;
- по размера на зърната на горния слой - финозърнест (до 0,4 mm), среднозърнест (0,4-0,8 mm), едрозърнест (> 0,8 mm);
- по броя на зареждащите слоеве - едно-, дву-, три- и многослойни;
- по посока на движението на водата - с низходящ и възходящ воден поток и двоен поток с отводняване на вода в средата на устройството.
Общото съпротивление на системата е сбор от съпротивлението на филтриращата стена и съпротивлението на утайката.
При филтриране на суспензии с ниска концентрация, което се извършва по време на последващата обработка на отпадъчните води, могат да се появят следните процеси:
1) отлагане на суспендирани твърди вещества в порите на гранулирания филтриращ слой;
2) отлагане на суспендирани твърди вещества под формата на тънък слой върху повърхността на гранулирания филтриращ слой.
И в двата случая, тъй като се задържат все повече и повече твърди частици, съпротивлението на филтърната преграда бързо се увеличава и скоростта на филтриране намалява.
Съвременните идеи за механизма на филтриране на слабо концентрирани суспензии през слой гранулиран материал се свеждат до следното. Отстраняването на суспендирани частици от водата и тяхното закрепване към зърната на филтриращия товар става под действието на адхезионни сили (молекулярни сили на адхезия), които се появяват на разстояние 1 μm от повърхността на зърната. Интензивността на адхезията е в пъти по-висока от взаимното залепване на хомогенни частици и зависи от повърхността на зърната на единица обем, както и от заряда на частиците от суспензията и филтриращия материал. Тъй като седиментът се натрупва в порите на гранулирания товар, интензивността на адхезията на суспензията към зърната на всеки слой от товара намалява. Според теорията за филтрирането, разработена от Minz, основната причина за намаляването на интензивността на задържане на суспензията е унищожаването и пренасянето на люспи от утайки към следващите слоеве на товара. По този начин явленията на сцепление и отделяне на частици определят хода на процеса на избистряне на водата.
Изисквания към конструкцията на апаратите:
- филтрацията трябва да върви в посока на намаляване размера на зърната на товара, за да се предотврати образуването на трудночупливи филми на повърхността на товара;
- необходимо е да се организира интензивно измиване на товара;
- филтрите трябва да имат ниска чувствителност към колебания в качеството и потока на водата.
Изисквания към филтърната среда:
- определен гранулометричен състав;
- механична устойчивост на абразия и шлайфане;
- химическа устойчивост на вода и нейните примеси;
-наличност и ниска цена;
- голяма отворена порьозност и специфична повърхност, които определят капацитета на филтъра за задържане на мръсотия.
В допълнение към широко използваните материали от естествен произход (кварцов пясък, антрацит и експандирана глина, доменни пещи и вулканични шлаки, гранит, пиролузит, магнетит, аглопорит, шунгизит, илменит), изкуствени материали (графит, найлон, полистирол, поливинил и полиамид смоли, кокс и въглища). Понякога материалите от естествен произход се подлагат на специална обработка (силикон, смоли, железни оксиди, полиелектролити). Таблица 2 показва основните характеристики на някои филтърни материали с естествен произход.