11. Осветление воды фильтрованием: механизмы задерживания примесей, фильтрующие материалы. Основные виды фильтров с зернистой загрузкой для очистки природных и сточных вод.

Фильтрование- процесс прохождения осветляемой воды ч/слой фильтр. мат-ла. Фильтр-е, так же как и отстаив-е, прим. для осветления воды, т.е. для задерж. наход. в воде ВВ. Фильтр. материал д. пр. с. пористую среду с малыми порами. В кач-ве основ. фильтр. мат-ла прим. песок. Фильтр пр.с. резервуар, в нижн. части кот распол. дренажное устр-во д/отвода профильтр. воды. На дренаж обычно уклад-ется слой поддержив. мат-ла и затем слой собственно фильтр. мат-ла. При песчаных фильтрах поддержив. мат-лом явл гравий, уложенный слоями с возраст-ем книзу крупностью зерен. В пр-се фильтр-я фильтр постоянно заполнен водой до уровня, располож. не менее чем на 2м выше поверх. фильтр. мат-ла. Производ-ть фильтра опр. скоростью фильтр-я. Под скоростью фильтр-я следует понимать не скорость движ-я воды в порах, а скорость вертик. движ-я воды над фильтрующим слоем.

Сущ-ет большое разнообразие фильтров, различ.: 1) видом фильтрующегося мат-ла; 2) скоростью фильтр-я; 3) мех-мом задержания взвеш. ч-ц; 4) конструктивным оформлением.

1) Фильтры по виду фильтрующей среды: зернистые- песок, антрацит, керамзит; сетчатые -сетки с ячейками разл. размеров; каркасные или намывные- диатомитовые; с плавающей загрузкой- гранулы вспененного пенополистирола.

2) По скорости фильт-я:медленные фильтры ( 0,3 м/ч (открытые); скорые =2…15 м/ч (открытые и напорные); сверхскорые (25 м/ч (напорные).

3)По характеру механизма задержания взвеш-х частиц м. различать 2 основных вида фильтр-я: а)фильтр-е через фильтрующую пленку, образ. в пр-се фильтр-я ч-цами взвеси, выпад. на поверх. загрузки; б)фильтр-е без образ. на поверх.загрузки фильтр.пленки. При фильтр-и 1-го вида на фильтр задержив. первоначально только такие ч-цы взвеси, размер кот. больше размера пор фильтр. мат-ла. Слой осадка (пленка), образ. из задержанных ч-ц взвеси, сам по себе явл фильтр. мат-лом и играет основ. роль в очистке воды, а песчаная загрузка фильтра служит поддержив. опорой для отлагающихся на ее поверх. загрязнений. Эффект осветления воды фильтрами при их работе по этому принципу постепенно увеличив.-по мере образ. пленки над песком. Этот процесс наиб. харак-рен д/так назыв. медлен. фильтров. Медлен. фильтры загружаются мелким песком и работают при малых скоростях фильтр-я. Они способны обеспеч. высокую степень осветления воды, задерживая мельчайшие ч-цы взвеси. При фильтр-и без образ-я поверхн. пленки задержание ч-ц, загрязн-щих воду, происх. в толще слоя фильтр. песчаной загрузки, где эти частицы извлек. из воды и удержив.на зернах песка под действием сил прилипания. Не всякие частицы способны прилипать к зернам песка при фильтр-и. Ч-цы, загряз. воду, обладают в естест. состоянии так назыв. агрегативной устойч-ю, препятствующей как их взаимн. слипанию- коагуляции, так и прилипанию к к-либо поверхности. Однако после обра-ки воды коагулянтами агрегат. устойч-ть взвеш. и коллоидных ч-ц устраняется, вследствие чего их спос-ть к взаим.слипанию и прилипанию к зернам песка возрастает.

Классификация фильтров с зернистой загрузкой

Зернистые фильтры прим., в основном, при очистке жидкостей, у кот.содержание тв.фазы маленькое, и осадок не представ. ценности.

Классификация фильтров по ряду основных признаков:

1. скорость фильтрования: медленные (0,1-0,3 м/ч); скорые (5-12 м/ч); сверхскоростные (36-100 м/ч);

2. давление, под которым они работают: открытые или безнапорные;

напорные;

3) количество фильтрующих слоев: однослойные; двухслойные; многослойные.

Наиболее эфф.и экономичны многослойные фильтры, в кот д/увелич-я грязеемк-ти и эфф. фильтрации загрузку состав. из мат-лов с различ. плотностью и размером ч-ц: сверху слоя- крупн. легк. ч-цы, внизу - мелкие тяжелые. При нисходящем направлении фильтр-я крупные загряз. задержив. в верхнем слое загрузки, а оставшиеся мелкие - в нижнем. Т.о работает весь объем загрузки.

Технология фильтрования

Вода, содержащая взвеш.частицы, двигаясь через зернистую загрузку, задержив. взвеш. ч-цы, осветляется. Эффективность процесса зависит от физ.-хим.свойств примесей, фильтрующей загрузки и гидродинамических факторов. В толщине загрузки происходит накопление загрязнений, уменьш.свободный объем пор и возрастает гидравлическое сопротив. загрузки, что приводит к росту потерь напора в загрузке. Процесс фильтрации состоит: перенос частиц из потока воды на поверхность фильтр.материала; закреп.частиц на зернах и в щелях между ними; отрыв закрепленных частиц с переходом их обратно в поток воды. Извлечение примесей из воды и закрепление их на зернах загрузки происх. под д-ем сил адгезии. Осадок, формир. на ч-цах загрузки, имеет непрочную стр-ру, кот под влиянием гидродинамических сил м. разрушаться. Некот.часть ранее прилипших ч-ц отрывается от зерен загрузки в виде мелких хлопьев и переносится в последующие слои загрузки (суффозия), где вновь задержив. в поровых каналах.