10 4 Конструктивные решения фильтровальных устройств Стремление реализовать

10. 4. Конструктивные решения фильтровальных устройств Стремление реализовать условия адгезионного фильтрования определило направленность развития конструкции фильтровальных устройств и улучшения их технологических качеств, в частности, это относится к скорым фильтрам.

До настоящего времени наибольшее распространение имеют скорые фильтры, в которых адгезионное фильтрование не обеспечено и адсорбция загрязнений происходит частично на поверхности фильтрующего слоя, а частично во всем объеме.

Опыт применения скорых фильтров даже при неравномерности распределения загрязнений в толще фильтрующей загрузки показывает, что важнейшим их качеством остается достаточный эффект осветления природных вод в штатном режиме эксплуатации и возможность обеспечения достаточно надежной работы в общей схеме водоподготовки.

Схемы скорых осветлительных фильтров Открытый безнапорный Двухкамерный напорный Напорный однопоточный Горизонтальный напорный Радиальный напорный

Однако к конструктивным недостаткам, снижающим, в определенной степени, надежность работы скорых фильтров, следует отнести труднодоступность некоторых элементов, в частности, дренажной системы.

К технологическим проблемам, прежде всего, относится сложность регенерации загрузки с использованием большого количества очищенной воды (до 7 – 12% от производительности) при необходимости ее дальнейшей очистки и утилизации загрязнителей.

В зависимости от концентрации взвеси в исходной воде скорость фильтрования в механических фильтрах обычно поддерживается в пределах 5 ÷ 10 м/ч в расчете на незаполненный фильтрующей загрузкой аппарат, а истинная скорость обрабатываемой воды в порах фильтрующей загрузки составляет 12 ÷ 25 м/ч.

В мировой практике водоподготовки на станциях высокой производительности применяются преимущественно открытые скорые фильтры с зернистой загрузкой. Системы водоподготовки в США оснащаются фильтровальными модулями, которые включают две или четыре сблокированные секции скорых фильтров.

Общий вид двухсекционного фильтровального модуля 1 2 5 9 3 5 7 10 4 6 8 1 – центральный канал; 2 – водосборные лотки; 3 – корпус фильтра; 4 – подающий коллектор; 5 – отводы для подачи исходной воды на фильтры; 6 – трубопроводы отвода фильтрата – дренажный коллектор; 7 – устройства привода поворотного затвора на дренажном коллекторе; 8, 9 – трубопроводы подачи и отвода промывной воды; 10 – трубопровод подачи воздуха

Фильтровальный блок на водоочистном комплексе “Фэйрберн” на р. Американ (г. Сакраменто, шт. Калифорния, США) представлен восьмью фильтрами общей площадью 1300 м 2 с размерами каждого из них в плане 16× 10 м. Отделены фильтры друг от друга разделительными стенками, а сборный канал делит каждый из фильтров на две секции.

Фильтровальный блок на водоочистном комплексе “Фэйрберн” 6 1 2 2 3 5 4 4 5 3 3 1 – горизонтальные отстойники; 2 – скорый фильтр № 1; 3 – скорый фильтр № 2; 4 – разделительная стенка фильтров; 5 – наблюдательные мостки над фильтрами; 6 – здание управления работой фильтров

Гидравлическая регенерация (промывка) загрузки скорого фильтра на водоочистном комплексе “Фэйрберн” 3 1 2 2 начальная стадия промывки (взвешивание загрузки и вымывание загрязнений); 4 завершающая стадия промывки 1 – разделительная стенка фильтров; 2 – водосборные лотки правой секции фильтра; 3 – водосборные лотки левой секции фильтра; 4 – приемный карман для сброса промывной воды и подачи воды после отстойников

Скорые открытые фильтры с зернистой загрузкой водоочистного комплекса на р. Сакраменто левая секция фильтра правая секция фильтра левая секция фильтра центральный водосборный канал фильтр в рабочем режиме секция фильтра в режиме промывки (подача воздуха – барботаж) Водоочистной комплекс на р. Сакраменто (г. Сакраменто, шт. Калифорния США) оснащен десятью фильтрами с размерами в плане 12× 16 м высотой 7, 5 м.

Конструкция скорых фильтров в г. Дайджоне (Ю. Корея) традиционна, при этом дренажная система представляет собой полость в нижней части корпуса, образованную горизонтальной диафрагмой со штуцерами, оснащенными щелевыми колпачками. 9 3 4 5 1 – трубопровод подачи воды из отстойников; 2 – приемный 2 карман; 3 – поверхность 1 двухслойной фильтрующей загрузки; 4 – гравийный поддерживающий слой; 8 5 – горизонтальная перемычка (диафрагма) с пластиковыми штуцерами; 6 – отвод фильтрата; 7 7 – подача воды на промывку; 8 – отвод промывной воды; 6 9 – сборный желоб

По виду фильтрующих загрузок фильтры подразделяют на устройства с тяжелыми зернистыми загрузками, плотность зерен которых больше плотности воды и с плавающими загрузками с плотностью меньшей плотности воды, способные пребывать в плавающем состоянии неограниченное время.

К первым относятся фильтры с кварцевой и антрацитовой загрузками, а также многими искусственно полученными, в том числе и дроблеными материалами (керамзит, вулканические шлаки, горелые породы, гранодиорит, мраморная крошка, активированный уголь и др. ). Ко вторым относятся фильтры в основном из искусственных материалов (гранулы полиэтилена, пенополиуретан, фторопласт, вспененный гранулированный полистирол и др. ),

По типу материала загрузка может быть: гранульной или зернистой (состоящей из отдельных частиц несвязанных между собой), к которым относятся природные пески, дробленые породы или искусственные материалы в виде пластмассовых гранул; - сплошной, представляющей собой искусственный пористый проницаемый материал (в виде фильтросных пластин или объемных элементов, выполненных из склеенных или спеченных гранул, полотнища из пенополиуретана и др. ). -

Классификация фильтров по типу фильтрующего материала фильтровальные устройства для очистки жидких сред зернистые сетчатые тканевые или волокнистые патронные (микроволокнистые, керамические, металлические и др. ) каркасные или намывные мембранные

Классификация фильтров с зернистой фильтрующей загрузкой Фильтровальные устройства с зернистой загрузкой скорость фильтрования медленные, V = 0, 1 – 0, 3 м/ч полускорые, V = 0, 2 – 5, 0 м/ч скорые, V = 5, 0 – 15, 0 м/ч сверхскорые, V > 15, 0 м/ч давление направление потока открытые низконапорные Н=4– 5 м однопоточные двухпоточные напорные Н > 40 м многопоточные однослойные число фильтрующих слоев двухслойные многослойные

Схемы скорых осветлительных фильтров Открытый безнапорный Двухкамерный напорный Напорный однопоточный Горизонтальный напорный Радиальный напорный

Общий вид двухсекционного фильтровального модуля 1 2 5 9 3 5 7 10 4 6 8 1 – центральный канал; 2 – водосборные лотки; 3 – корпус фильтра; 4 – подающий коллектор; 5 – отводы для подачи исходной воды на фильтры; 6 – трубопроводы отвода фильтрата – дренажный коллектор; 7 – устройства привода поворотного затвора на дренажном коллекторе; 8, 9 – трубопроводы подачи и отвода промывной воды; 10 – трубопровод подачи воздуха

Конструкция скорых фильтров с дренажной системой в виде полости в нижней части корпуса, образованную горизонтальной диафрагмой со штуцерами, оснащенными щелевыми колпачками. 9 3 4 5 1 – трубопровод подачи воды из отстойников; 2 – приемный 2 карман; 3 – поверхность 1 двухслойной фильтрующей загрузки; 4 – гравийный поддерживающий слой; 8 5 – горизонтальная перемычка (диафрагма) с пластиковыми штуцерами; 6 – отвод фильтрата; 7 7 – подача воды на промывку; 8 – отвод промывной воды; 6 9 – сборный желоб

Конструкция скорого напорного фильтра 7 7 9 6 4 8 1 5 3 2 1 – балластный бетон; 2 – перфорированные боковые отводы от дренажного коллектора; 3 – гравийный поддерживающий слой; 4 – гранатовый песок; 5 – кварцевый песок; 6 – слой антрацита; 7 – трубопровод подачи исходной воды; 8 – трубопровод отвода фильтрата и подачи промывной воды; 9 – трубопровод отвода промывной воды