Фільтрація стічних вод, типи фільтрів і методи очищення

Невід’ємною частиною побутових і виробничих процесів є фільтрація стічних вод. При фільтрації забруднену рідину пропускають через пористі матеріали для відділення мулу, піску, окалини та інших дисперсних частинок від рідкого середовища. Конструкцію фільтрує системи, тип пристрою для проціджування вибирають в залежності від обсягу стічних вод, які потребують очищення, їх фізико-хімічних якостей, ступеня забруднення і необхідного ступеня очищення.

види фільтрування

За ступенем забруднення стічних вод процес фільтрації можна розділити на 3 види:

  1. Освітлення. Проводиться очищення рідини з вмістом твердої фази не більше 0,1% від загального обсягу.
  2. Згущення. Стічні води містять 0,1-1% твердої фази, яка в процесі фільтрації відділяється від рідкої середовища у вигляді згущення суспензії.
  3. Фільтрування з утворенням осадового шару. Зміст твердої фази в стічних водах складає більше 1% загального обсягу. В процесі очищення прошарок осаду з твердих частинок залишається на перегородці фільтра.

Типи фільтрувальних пристроїв

Очищення стічних вод пов’язана з постійним прогоном через фільтри великої кількості забрудненої рідини, тому при створенні фільтраційної системи використовують пристрої, для функціонування яких не потрібно великого тиску. Найбільш придатними для цієї мети є пристрої:

  • З сітчастими елементами;
  • З пористими перегородками;
  • З зернистим шаром;
  • Полімерні.

Фільтри з сітчастими елементами

До цього типу пристроїв відносяться мікрофільтри і барабанні сітчасті установки. Їх використовують, щоб організувати фільтрацію забруднених стоків від грубодисперсних домішок, що містять не більше 300 мг суспензії на 1 л.

барабанні сітки

Сітчастий барабанний фільтр являє собою конструкцію з обертового барабана, обтягнутого фільтрує сіткою. Залежно від розміру твердих частинок, що містяться у воді, барабан можна обтягувати сітками з різним розміром осередків від 0,3 до 0,8 мм. Барабан обертається за допомогою електричного приводу зі швидкістю до 0,5 м / с, при цьому стічна вода надходить всередину барабана і проціджують від дисперсних частинок через осередки сітки. Решта на фільтрує сітці домішки регулярно змиваються проточною водою, потім видаляються з системи. Барабанний сітчастий фільтр знижує забрудненість стічних вод на 25-40%, він зазвичай встановлюється перед зернистим фільтром.

мікрофільтри

Микрофильтр має аналогічну конструкцію і відрізняється від барабанних сіток тільки розміром осередків, які в пристроях цього типу складають 40-70 мкм. Ефективність очищення забруднених стоків за допомогою мікрофільтрів становить 40-60%, іноді їх використовують замість первинних відстійників.

Очищення стічних вод за допомогою фільтрів з сітчастими елементами можлива лише у випадках, коли в стічних водах, що надходять в пристрої, відсутні в’язкі домішки (смола, масло, бітум). Осідання в’язких речовин на фільтрує сітці значно ускладнює її очищення і промивання, уповільнює процес фільтрації.

Фільтри з пористими перегородками

Найчастіше пористі перегородки для фільтрувальних пристроїв виготовляються з вовняних, бавовняних і керамічних матеріалів. Рідше зустрічаються скляні, металеві, вуглецеві елементи. Методи очищення стічних вод за допомогою установок з пористими перегородками включають в себе:

  • Фільтрування суспензії з відділенням осаду;
  • Фільтрування з закупорюванням пір.

З утворенням осаду

Спосіб фільтрації з утворенням осаду використовують при очищенні суспензії з вмістом твердих частинок більше 1%. Зазвичай цей метод застосовується в намивних фільтрах. В результаті пропускання брудних стоків через пористу перегородку, вологий осад відділяється від очищеного фільтрату і залишається на поверхні фільтруючого елемента.

З закупорюванням пір

При способі фільтрації з закупорюванням пір тверді дисперсні частинки проникають всередину перегородки і залишаються там, осад не утворюється. Такий вид обладнання вибирають для використання методу освітлення, при очищенні рідини з вмістом суспензії менше 0,7%.

Фільтри з зернистими перегородками

Система фільтрації стічних вод, що включає фільтри з зернистою перегородкою (завантаженням), використовується при глибокої механічної очистки малозабруднених стоків від дрібнодисперсного суспензії. Крім того, зернисті елементи застосовуються для доочищення рідини після первинної фільтрації.

Пристрій з зернистою завантаженням є резервуар, побудований з бетону або цегли, на дні якого розташований дренаж для водовідведення. Зверху дренажу прокладають шар з підтримуючого матеріалу, ще вище — фільтруючий шар з зернистою основи. Як фільтрувального елемента використовують пісок, гравій, керамзит, тирса, різного роду шлаки, керамічну крихту і інші матеріали, стійкі до хімічного впливу і не забруднюють очищений фільтрат.

Забруднена рідина подається зверху на фільтруючі елементи і проходять крізь них до дренажного пристрою. Тверді частинки і в’язкі домішки залишаються на зернистої основі, яка регулярно піддається промиванні і очищенню.

Фільтри з зернистими перегородками можна класифікувати в залежності від декількох параметрів:

  • Робочий тиск;
  • Швидкість фільтрації;
  • Напрямок потоку;
  • Розмір елементів фільтруючого шару;
  • Число фільтруючих шарів.

Робочий тиск

За параметром робочого тиску зернисті установки діляться на відкриті і закриті. У відкриті пристрої стічні води надходять самопливом, висота фільтруючого шару в них становить 1-2 м. Також їх називають безнапірними.

Закриті зернисті фільтри ще називають напірними, так як вода в них подається насосами зверху під напором. Товщина шару, що фільтрує в таких пристроях становить 0,5-1 м.

Для очищення стічних вод частіше використовують напірні установки через їх більш високої ефективності.

швидкість очищення

За швидкістю очисного процесу пристрої з зернистими перегородками діляться на повільні, швидкісні і надшвидкісні. Швидкість процесу фільтрації в кожному типі обладнання залежить від ступеня забруднення рідини.

В повільні фільтри стоки завжди подаються самопливом і проходять через фільтруючий шар під дією сили тяжіння. Такі пристрої відносяться до відкритого типу і використовуються при освітленні рідини, що містить малу кількість твердих частинок. Швидкість проходження рідини через перегородку в повільних зернистих спорудах становить 0,1-0,3 м / ч. Фільтруючим шаром зазвичай служить кварцовий пісок.

Швидкісні фільтри проціджують забруднену рідину швидше, 7-16 м / ч, вони бувають як відкриті, так і закриті. Більш висока швидкість фільтрації забезпечується використанням в якості фільтруючого шару більші елементи середнього розміру.

У надшвидкісних агрегатах швидкість фільтрації досягає 25-100 м / ч, вони являють собою закриті пристрої, в які стічні води подаються під напором.

напрямок потоку

Зернисті фільтри можуть бути з висхідним і низхідним потоком, двопоточні, а також з горизонтальним рухом рідкого середовища. Як правило, система фільтрації стічних вод передбачає проходження брудних стоків через напірні апарати зверху вниз.

Розмір частинок матеріалу

Зерниста завантаження фільтрувального пристрою може містити дрібнозернисті, середньозернисті і грубозернисті матеріали. Дрібнозернистими вважаються сипучі матеріали з розміром частинок до 0,4 мм, середньозернистими — 0,4-0,8 мм, грубозернистими — більше 0,8 мм.

Розмір зернистих частинок впливає на швидкість проходження рідини, на ступінь утворення осаду в фільтрує перегородці. Чим менше частки сипучого матеріалу, тим повільніше просочується через очисний шар забруднена рідина, але якість фільтрату виходить високим.

кількість шарів

Фільтри з зернистої завантаженням бувають одношарові, двошарові і багатошарові. В одношарових установках зазвичай використовується один і той же матеріал, в двошарових і багатошарових — перегородки можуть бути зроблені з різних матеріалів або з одного матеріалу з різним розміром елементів.

Ефективність багатошарових очисних споруд набагато вище, ніж у одношарових. Але є і недоліки — значна витрата води для промивання і регенерації прошарків і велика матеріаломісткість.

полімерні фільтри

Поява полімерних матеріалів стимулювало розвиток і зміна технологій фільтрації забруднених рідин. Полімерні матеріали використовуються в 2 видах пристроїв:

  • З плаваючою завантаженням;
  • З еластичною завантаженням.

плаваюча завантаження

Установки з плаваючою завантаженням стають все більш затребувані для глибокого очищення промислових стоків, а також для доочищення міської стічної води після біологічного очищення. Полімерний матеріал для плаваючою завантаження повинен володіти хорошою міцністю, стійкістю до дії хімічних реагентів, достатньою пористістю. Найкраще для агрегатів з плаваючою завантаженням підходять полістирол і пінополістирол.

Для пристрою фільтруючого шару полістирол спінюється за допомогою термообробки гарячою водою або парою. Забруднена вода пропускається зверху вниз через шар спіненого полімеру, фільтрат виводиться з агрегату по дренажним трубах. У таких апаратах температура води не повинна бути більше 50 градусів, щоб уникнути розплавлення гранул полістиролу.

еластична завантаження

Агрегати з еластичною завантаженням використовують для фільтрування стоків, що містять домішки нафти. Матеріалом для фільтруючого шару в таких установках служить еластичний пінополіуретан, що володіє вираженим властивістю поглинати нафтопродукти. Після проходження забруднене рідини через шар еластичного полімеру чистий фільтрат відводиться дренажними трубами, а поглинув нафтові домішки поліуретан витягується і проходить етап регенерації на отжимном обладнанні.

Правильно спроектована і побудована система фільтрації стічних вод буде працювати довгі роки. Умови безперебійної роботи обладнання нескладні — досить регулярно робити чистку фільтруючих шарів і, при необхідності, замінювати зіпсований матеріал фільтруючого елемента новим. Крім цього, потрібно періодично проводити профілактичний огляд частин системи з метою виявлення неполадок або зносу і вчасно їх оновлювати.

Ссылка на основную публикацию