Пясъчен филтър
Пясъчният филтър ще служи като предварителна обработка, за да се отстранят всички суспендирани вещества, които биха могли да причинят бързо запушване на филтрационните мембрани, които представляват основния етап от предвидения процес. Филтърната среда се състои от частици от тип и размер, които се определят според целта на филтриране.
Фигура 1 - Диаграма на пясъчен филтър
С напредването на филтрацията задържаните частици ще доведат до запушване на слоя и следователно увеличаване на спада на налягането и загуба на ефективността на филтриране. От известна загуба на промяна ще е необходима фаза за обратно промиване.
Фазата на обратно промиване се състои в флуидизиране на пясъчното легло чрез инжектиране на вода и въздух срещу течението. Флуидизацията води до разширяване на филтърната среда и следователно отделяне на частиците и увеличаване на порьозността на средата. Малки частици, задържани във филтърната среда по време на филтрационната фаза, имащи скорост на утаяване (или крайна скорост на свободно падане) по-ниска от тази на зърната пясък, се пренасят на повърхността. Измитата вода, заредена с тези суспендирани частици, се събира от улей, разположен над пясъчното легло.
Методология, използвана за оразмеряване на единицата за бавно филтриране на пясък:
1) Задайте желаната скорост на производство
2) Изчислете необходимата повърхност на слоя според скоростта на филтриране (или скоростта в празен барабан) и желаната скорост на потока съгласно следната формула:
3) Определете режима на потока в порестата среда с изчисляването на броя на частиците на Рейнолдс:
4) Изчислете спада на налягането, генериран от пясъчния филтър, като използвате метода, подходящ за режима на потока. Съотношението Ergun дава възможност да се изчисли спадът на налягането независимо от режима на потока:
Методология, използвана за определяне на условията за обратно промиване:
1) Определете скоростта на утаяване на филтърната среда. Това може да се изчисли с опростената връзка на Хайдер и Левеншпил, валидна при ламинарни и турбулентни условия:
2) Определете потока на водата и измиващия въздух, знаейки, че скоростта нагоре на водата трябва да бъде равна на приблизително 10% от скоростта на утаяване на филтърната среда (Hubert Cabana, 2013):
3) Определете спада на налягането, генериран от филтърната среда. Това е равно на масата медии, присъстващи в леглото:
$$ \ Delta P = L * g * (1- \ epsilon _) * (\ rho_p- \ rho_f) $$
4) Задайте продължителността и честотата на фазите за обратно промиване според качеството на водата, която ще се пречиства
5) Определете обема вода, необходим за фазата на обратно промиване:
Методология, използвана за оразмеряване на помпите:
Тук е разработена методологията.
Опростена схема на процеса на филтриране на пясъчното легло:
Фигура 1 - Опростена схема на стъпката на бавно филтриране на пясък
Характеристики на филтърната среда и условия на работа:
Избраната филтърна среда е съставена от сферични зърна пясък с хомогенен размер на частиците.
| Среден диаметър на пясъчните частици (dp) | 1 мм |
| Плътност на пясъка ($ \ rho $) | 2610 kg/m 3 |
| Форм-фактор на пясъчни частици ($ \ phi $) | 1 |
| Първоначална порьозност на леглото ($ \ epsilon $) | 0.4 |
| Скорост на филтриране (U) | 10 m/h |
| Производствен процент (Q) | 35 m 3/h |
В допълнение към това трябва да знаете повече за това. Оразмеряване на пясъчния филтър и условия на работа:
Желаната скорост на производство е 35 m 3/h, а скоростта на филтриране е зададена на 10 m/h. Следователно необходимата повърхност на леглото е 3,5 m 2. Предвидени са три блока за филтриране на пясък, показани схематично по-долу (Фигура 2). Следователно всеки трябва да произвежда 12 m 3/h и да има филтрираща повърхност от 1,2 m 2, т.е.
Фигура 2 - Размери на пясъчен филтър
Според връзката на Ergun и при зададените работни условия спадът на налягането в пясъчния филтър се оценява на 0,036 бара на метър дълбочина на филтърното легло. Знаейки, че налягане от 1 бара съответства на силата, упражнявана от воден стълб от 10 метра, те ще бъдат компенсирани от височина на водата от 36 см над пясъчното корито.