Conferenza 1. Filtrazione delle acque reflue

29 agosto 2017

La filtrazione è una tecnologia tradizionale di purificazione dell'acqua. Si tratta di un metodo di pulizia volto ad estrarre la diversa natura delle particelle dall'acqua filtrandola attraverso strati speciali di carichi. I filtri consentono di depurare l'acqua di scarico originale da sabbia, limo, torbidità, incrostazioni e altre sostanze sospese.

  • I filtri di sabbia e ghiaia furono usati in India nel 2000 aC.
  • I Romani scavavano canali vicino ai laghi per utilizzare la filtrazione naturale attraverso le pareti dei canali.
  • La filtrazione dell'acqua commerciale è comparsa in Francia intorno al 1750.
  • Il filtraggio nel sistema di approvvigionamento idrico municipale iniziò ad essere applicato in Inghilterra e in Scozia a cavallo tra il XVIII e il XIX secolo.
  • Il primo sistema di filtri a sabbia lenta di tipo moderno apparve a Londra nel 1829.
  • I filtri veloci compaiono negli Stati Uniti negli anni 1880.
  • La prima installazione municipale con coagulazione e filtrazione - Somerville, New Jersey, 1885.
  • La Regola del trattamento delle acque superficiali del 1989 è il primo documento normativo che prescrive l'uso diffuso del filtraggio negli Stati Uniti.

Caricamento del filtro

Le dimensioni dei granuli del carico filtrante, solitamente utilizzate nei filtri, sono elencate nella Tabella 1, le dimensioni delle particelle di sostanze sospese sono nella Tabella 2.

Filtrazione delle acque reflue

La filtrazione viene utilizzata per estrarre solidi finemente dispersi dalle acque reflue. La separazione viene eseguita con l'ausilio di partizioni porose o granulari, che consentono al liquido di attraversare e ritardare la fase dispersa. Il processo avviene sotto l'azione della pressione idrostatica di una colonna liquida, una pressione elevata su una partizione o un vuoto dopo una partizione.

Gli impianti di filtrazione sono utilizzati per separare le sospensioni di acque reflue con un contenuto di fase solida nell'acqua di scarico da meno dello 0,1% in volume a oltre l'1%. Esistono i seguenti tipi di processo di filtrazione delle acque reflue:

1) chiarimento - filtraggio delle acque reflue con basso contenuto di solidi (meno dello 0,1%);

2) ispessimento - la separazione della fase solida (contenuto di 0,1 1% in volume) dalle acque reflue non è sotto forma di sedimento, ma sotto forma di sospensione altamente concentrata (addensata);

3) filtrare le acque reflue (contenuto superiore all'1% in volume della fase solida) con la formazione di uno strato di sedimento sul setto filtrante.

Gli impianti di filtrazione vengono utilizzati per estrarre particelle grossolane, medie e fini dalle acque reflue, nonché prodotti petroliferi, olii, resine, ecc. A tale scopo vengono utilizzati filtri a rete, filtri con uno strato granulare e filtri polimerici. La scelta delle partizioni del filtro dipende dalla concentrazione di impurità, dalle proprietà delle acque di scarico, dalla temperatura, dalla pressione di filtrazione e dal design del filtro.

Nel processo di trattamento delle acque reflue, si ha a che fare con una grande quantità d'acqua, quindi usano filtri, che non richiedono alte pressioni. Su questa base, utilizzare filtri con elementi mesh (microfiltri e griglie tamburo) e filtri con uno strato granulare filtrante.

I filtri a tamburo di rete sono progettati per trattenere le impurità grossolane nel processo di filtraggio delle acque reflue. I filtri a tamburo di rete sono convenzionalmente suddivisi in drum net (BS) e microfiltri (MF).

I microfiltri trattengono particelle grossolane di acque reflue. La parte principale dei filtri a tamburo a rete è un tamburo rotante coperto da una rete (Fig. 3.29).

Fig. 3.29. Layout del microfiltro:

1 - tamburo rotante; 2 - vassoio per la raccolta dell'acqua di lavaggio; 3 - dispositivo di lavaggio

A seconda del grado di purificazione e delle condizioni di applicazione richieste, vengono utilizzati tessuti a rete con celle di dimensioni diverse. La dimensione delle celle delle reti di tamburo 0.3. 0,8 mm e microfiltri 40. 70 micron. Il tamburo è immerso in acqua a una profondità di 0.6. 0,85 dal diametro e ruota nella camera con una velocità di 0,1. 0,5 m / s L'acqua di scarico entra nel tamburo e viene filtrata attraverso la superficie della rete a una velocità di 40. 50 m 3 / (m 2 h). Le impurità trattenute dalla rete vengono lavate via con acqua di lavaggio e rimosse insieme ad essa. L'efficienza della purificazione dell'acqua sull'MF è 40. 60%, che consente di sostituire i chiarificatori primari con essi.

Quando si utilizzano filtri con un setto filtrante, il processo di filtrazione viene eseguito con l'intasamento dei pori del setto filtrante o con la formazione di un precipitato sulla superficie del setto filtrante.

La filtrazione con intasamento dei pori del setto filtrante è detta chiarificazione, si verifica quando la concentrazione della fase solida è inferiore allo 0,7% in volume. La chiarificazione delle acque reflue viene effettuata utilizzando filtri granulari.

La filtrazione con la formazione di un precipitato è osservata ad una concentrazione sufficientemente elevata della fase solida nella sospensione (più dell'1% in volume). Questo tipo di filtrazione viene effettuato nei filtri di precoat.

Per il trattamento profondo di acque reflue a bassa concentrazione da particelle fini, nonché per la depurazione delle acque reflue dopo il trattamento biologico, vengono utilizzati filtri granulari (Fig. 3.30).

Fig. 3.30. Schema di filtro granulare:

1 - scatola del filtro; 2 - partizione del filtro; 3 - sospensione di acque reflue;

4 - filtrato; 5 - sedimento

I filtri con uno strato granulare sono divisi in lenti e ad alta velocità, aperti e chiusi. L'altezza del livello nei filtri aperti è di 1.. 0,2 m, in 0,5 chiuso. 1 m La pressione dell'acqua nei filtri chiusi viene creata dalle pompe.

I filtri lenti sono utilizzati per filtrare le acque reflue non coagulabili. La velocità di filtrazione dipende da loro sulla concentrazione delle particelle sospese: fino a 25 mg / l, la velocità è 0,2. 0,3 m / h; a 25. 30 mg / l è 0,1. 0,2 m / h

I filtri ad alta velocità sono single e multilivello. In un filtro a strato singolo, il livello è costituito dallo stesso materiale e in quelli multistrato è costituito da diversi materiali (ad esempio antracite e sabbia).

I meccanismi per estrarre particelle dall'acqua su filtri con una partizione granulare includono i seguenti processi: filtraggio con estrazione meccanica di particelle; la gravità

onno precipitazioni; sequestro inerziale; adsorbimento chimico; adsorbimento fisico; adesione; deposizione di coagulazione; coltivazione biologica.

In generale, questi meccanismi possono funzionare insieme e il processo di filtraggio consiste in 3 fasi:

1) trasferimento di particelle sulla superficie della sostanza che forma lo strato;

2) attaccamento alla superficie;

3) distacco dalla superficie.

Per la natura del meccanismo di conservazione delle particelle sospese, esistono 2 tipi di filtraggio:

1) filtrazione attraverso il film (sedimento) di impurità formate sulla superficie dei chicchi di caricamento;

2) filtraggio senza la formazione di un film di contaminanti.

Nel primo caso, vengono trattenute particelle di dimensioni maggiori dei pori del materiale e quindi viene formato uno strato di contaminazione, che è anche un materiale filtrante. Questo processo è tipico per i filtri lenti che funzionano a basse velocità. Nel secondo caso, la filtrazione avviene nello spessore dello strato di carico, dove le particelle vengono intrappolate sui grani del materiale filtrante dalle forze adesive. Tale processo è caratteristico dei filtri ad alta velocità. L'entità delle forze di adesione dipende dalla dimensione e dalla forma dei grani, dalla ruvidità della superficie e dalla composizione chimica, dalla portata e dalla temperatura del liquido, dalle proprietà delle impurità.

Le particelle aderite sono costantemente sotto l'influenza di un flusso in movimento, che le disgrega dalla superficie del materiale filtrante. Se il numero di particelle che entrano nell'unità di tempo sulla superficie dello strato filtrante e lo lascia è uguale, la superficie diventa satura e cessa di alleggerire l'acqua di scarico.

La cinetica di filtraggio e l'equilibrio del materiale nei filtri granulari sono descritti dalle equazioni:

Quando risolviamo le equazioni (3.29) e (3.30), otteniamo l'equazione generale del processo.

dove c è la concentrazione di sostanze sospese nelle acque reflue; x - la lunghezza della sezione del canale su cui il rilascio di impurità; aeb sono le costanti di velocità di separazione e incollamento di particelle; q - concentrazione di sedimenti; Velocità di filtraggio UV.

La durata del filtro fino alla "svolta" è il tempo di azione protettiva t3. La durata del filtro fino al "passaggio" delle particelle nel filtrato è determinata dalla formula

dove / è lo spessore dello strato filtrante; d è la dimensione delle particelle dello strato filtrante; Ki S0- costanti dipendenti dalla concentrazione di sostanze sospese nella fonte e acque reflue chiarificate.

I solidi sospesi riducono la porosità quando passano attraverso uno strato di materiale e cambiano la superficie. La resistenza dello strato filtrante aumenta con il passaggio delle acque reflue.

La scelta del tipo di filtro per il trattamento delle acque reflue dipende dalla quantità di acqua filtrata, dalla concentrazione di inquinanti e dal grado di dispersione, dalle proprietà fisico-chimiche delle fasi solide e liquide e dal grado di purificazione richiesto.

Per la depurazione di acque profonde da particelle fini, nonché per la depurazione delle acque reflue dopo il trattamento biologico, vengono utilizzati filtri granulari a pressione (figura 3.31).

Fig. 3.31. Filtro a pressione verticale con carico granulare:

1 - fornitura di acqua per la pulizia; 2 - strato filtrante di carico granulare:

3 - quadro superiore; 4 - foro ellittico di controllo; 5 - tombino rotondo; 6 - fornitura di acqua di lavaggio; 7 - rimozione del primo filtrato; 8 - drenaggio di acqua depurata;

9 - lavaggio dell'acqua; 10 - alimentazione dell'aria compressa;

11 - raccordo per scarico idraulico e caricamento del filtro

Arrivano con un movimento discendente (dall'alto verso il basso) e con un flusso d'acqua verso l'alto (dal basso verso l'alto). I filtri con un flusso d'acqua verso il basso sono il carico a strato singolo e multistrato. I filtri a pressione con carico granulare vengono utilizzati per il trattamento meccanico delle acque reflue oleose dopo la loro sedimentazione.

Sabbia di quarzo con uno strato di 1 m, antracite tritata, argilla espansa, trucioli di ceramica sono utilizzati come carico. I filtri di pressione hanno una velocità di filtrazione di 5 12 m / h, e la durata del ciclo del filtro è di 12. 48 h.

I filtri granulari sono caratterizzati da capacità di trattenimento dello sporco (quantità di impurità in kg (o m 3) rimosse da 1 m 2 della superficie dello strato filtrante o da 1 m 3 del volume di carico per unità di tempo). La capacità di sporco dei filtri del particolato è 1. 3 kg / m 3.

Il contenuto di prodotti petroliferi in acqua dopo i filtri è ridotto di 4 volte, le impurità meccaniche - di 3 volte. L'efficienza di filtrazione aumenta quando i coagulanti e i flocculanti vengono aggiunti all'acqua. Le perdite di carico nei filtri del particolato raggiungono 130 kPa.

Quando si filtrano acque reflue altamente concentrate, i filtri all-up vengono utilizzati per formare uno strato di sedimento sul setto filtrante. Come divisori utilizzare lamiere e reti perforate in metallo, tramezze in tessuto da fibre naturali, artificiali e sintetiche. Le partizioni del filtro dovrebbero avere una resistenza idraulica minima, resistenza meccanica e flessibilità, resistenza chimica, non dovrebbero gonfiarsi e rompersi in determinate condizioni di filtraggio.

La differenza di pressione su entrambi i lati del setto filtrante viene creata in diversi modi. Se lo spazio sopra la sospensione viene comunicato con una fonte di gas compresso, o lo spazio sotto il setto del filtro è collegato a una fonte di vuoto, allora un processo di filtraggio avviene a una differenza di pressione costante. La velocità del processo diminuisce a causa di un aumento della resistenza dello strato di sedimento di spessore crescente.

Se la sospensione viene alimentata al filtro da una pompa a pistone con una capacità costante, il processo di filtrazione viene eseguito a una velocità costante; tuttavia, la differenza di pressione aumenta a causa di un aumento della resistenza dello strato di sedimento di spessore crescente.

Se la sospensione viene alimentata al filtro da una pompa centrifuga, la cui prestazione diminuisce all'aumentare della resistenza del sedimento, che provoca un aumento della differenza di pressione, il processo di filtrazione viene eseguito a differenze di pressione e velocità variabili. Il filtraggio viene effettuato con le seguenti differenze di pressione:

- sotto vuoto - 5 1 0 4. 9 * 10 4 Pa;

- sotto pressione di aria compressa - non più di 3-10 5 Pa;

- se alimentato da un pistone o una pompa centrifuga - fino a 5-10 5 Pa;

- sotto la pressione idrostatica - fino a 5 • 10 4 Pa.

Quando si separano le sospensioni con una piccola concentrazione di una fase solida finemente dispersa, i mezzi di filtraggio sono spesso usati per impedire alle particelle solide di penetrare nei pori del setto filtrante. I materiali finemente dispersi o fibrosi fini sono usati come sostanze ausiliarie: diatomite, perlite, amianto, cellulosa, carbone attivo, farina di legno.

Quando si aggiunge un eccipiente a una sospensione separabile, aumenta la concentrazione di particelle solide in esso, che impedisce l'intasamento dei pori del setto filtrante.

Calcolo dei filtri del fluido. Il calcolo tecnologico dei filtri liquidi include il bilancio del materiale del processo di filtraggio, nonché la definizione dei seguenti parametri:

- il rapporto del volume di sedimento e filtrato;

- volume del sedimento per 1 m 2 di superficie filtrante;

- area filtrante;

- il consumo di acqua di lavaggio e il tempo di lavaggio del precipitato.

Il bilancio del materiale viene compilato per determinare la massa di sedimento o di filtrato (acque reflue trattate):

a) equilibrio per l'intero sistema:

b) il saldo della fase solida in sua assenza in acqua depurata (filtrato)

dove gc, soloc e - massa delle acque reflue separate (sospensione), sedimenti e filtrato, kg; xcon e xsistema operativo - la proporzione di solidi nelle acque reflue e nei sedimenti (% o peso); W è il contenuto di umidità del sedimento,% o frazione (in peso).

La soluzione combinata delle equazioni di bilancio materiale (3.31) e (3.32) determina la quantità di sedimento umido e filtrato. Se la capacità del filtro è impostata in base al tiraggio a umido, la quantità di acque reflue fornite per la filtrazione viene determinata dal bilancio del materiale.

La velocità di filtrazione per unità di superficie del filtro, m 3 / (m 2 's), può essere espressa sotto forma di una legge idraulica generale:

dove sono arf - pressione differenziale durante la filtrazione, Pa; Lo sonof = p (I0C + 7?pn) - la resistenza totale durante la filtrazione, pari alla somma della resistenza del precipitato Roc e filtro partizione (maglia, tessuto, strato granulare) Ipn, m '1; p è la viscosità del filtrato, Pa s.

Equazioni di filtraggio La filtrazione procede in modalità laminare a causa della piccola dimensione dei pori nello strato di sedimento e nel setto filtrante, nonché della bassa velocità della fase liquida nei pori. Il tasso di filtraggio è generalmente espresso in forma differenziale.

dove V è il volume di filtrato, m 3; S è la superficie della filtrazione, m 2; t è la durata del filtraggio, s.

La velocità di filtrazione è direttamente proporzionale alla differenza di pressione, ma inversamente proporzionale alla viscosità della fase liquida e alla resistenza idraulica totale dello strato di sedimento e del setto filtrante:

dove Ap è la differenza di pressione, Pa; p è la viscosità della fase liquida della sospensione, Pa-s; Roc - resistenza dello strato di sedimento, m "1; /? f.n - la resistenza del setto filtro m '1;

Il volume del sedimento può essere espresso in termini di altezza dello strato di sedimento hoc, e anche attraverso il rapporto tra il volume del sedimento e il volume del filtrato x0:

dove lo spessore del sedimento sarà:

La resistenza allo strato di fango è:

dove r0- resistività del volume dei sedimenti, m '2.

Prendendo in considerazione l'espressione (3.35), l'equazione di filtraggio differenziale principale (3.33) assume la forma:

Prendendo la condizione = 0, tenendo conto dell'uguaglianza (3.34) dall'equazione (3.36) otteniamo:

All'inizio del filtraggio V = O, quando uno strato di sedimento non si è ancora formato sul setto filtrante, la resistenza del setto filtrante sarà uguale a:

L'equazione del filtraggio a una differenza di pressione costante.

Con le variabili Ap = const e Keith, integriamo l'equazione (3.36):

Dividendo entrambi i lati dell'equazione (3.37) di pr0x0/ (26,) p0"O ^ o / (2 S), otteniamo la dipendenza della durata della filtrazione sul volume del filtrato:

L'equazione (3.38) è applicabile a entrambi i sedimenti comprimibili e incomprimibili, poiché in Ap = const i valori di r0 e x0 anche costante.

Con Ap = const, quando il volume del filtrato aumenta e la durata della filtrazione aumenta, la velocità del processo diminuisce.

L'equazione del filtraggio a una velocità di processo costante.

Per il filtraggio a velocità costante, la derivata dV / dx può essere sostituita dal rapporto dei valori finiti V / t. Dopo questa sostituzione, viene trovata la soluzione dell'equazione di filtraggio di base (3.36) rispetto ad Ap:

Moltiplicando e dividendo il primo termine del lato destro dell'equazione (3,39) per m, tenendo conto dell'espressione

L'equazione (3.40) mostra che per m>f = la differenza di pressione const aumenta con l'aumentare del tempo di filtraggio. Questa equazione si applica alla precipitazione incomprimibile.

L'equazione del filtraggio a differenze di pressione e velocità costanti.

Questo tipo di filtrazione è fattibile nel processo di lavaggio del precipitato, se un liquido puro viene filtrato attraverso uno strato di sedimento di spessore costante ad una differenza di pressione costante. Avendo accettato in equazione (3.36) l'uguaglianza xQV / S = hoc e sostituendo dV / dx con un valore costante V / t con Ap = const otteniamo:

L'equazione (3.41) fornisce la dipendenza del volume del filtrato sulla durata della filtrazione di un liquido puro, in particolare un liquido di lavaggio.

A parità di altre condizioni, la velocità di filtraggio è maggiore e la capacità del filtro è tanto maggiore quanto minore è il volume del filtrato ottenuto o lo spessore dello strato di sedimento sulla parete del filtro proporzionale a questo volume. Pertanto, per migliorare le prestazioni del filtro, è necessario cercare la rimozione più rapida possibile dei sedimenti dalla partizione del filtro.

Per la massima prestazione dei filtri di azione periodica, è consigliabile ripetere i cicli di lavoro il più spesso possibile, alimentando piccole porzioni della sospensione al filtro. Tuttavia, la ripetizione frequente dei cicli di funzionamento del filtro per le operazioni principalifondato, incluso il filtraggio stesso, il lavaggio e lo spurgo del precipitato, comporta una ripetizione altrettanto frequente delle operazioni ausiliarieGSP caricamento della sospensione e rimozione dei sedimenti. In ogni caso, esiste un tempo di ciclo ottimale per il filtro tu, a cui il filtro ha le massime prestazioni.

Esprimere la velocità di filtraggio media condizionale delle prestazioni del filtro e>f

come risultato della divisione del volume di filtrato raccolto sulla superficie del filtraggio per il tempo di ciclo tu = (t0Cn + tilcn)

dove A = 2D /? / (p GoH0) - costante.

Valore massimo e>f corrisponde all'equazione differenziale e alla condizione dw ^ / d? tfondato = 0

Da qui il numeratore tGSP - t0Cn = 0, o tfondato = tGSP, cioè, la massima prestazione di un filtro che agisce periodicamente viene raggiunta con la stessa durata delle operazioni principali e ausiliarie.

Il tempo ciclo di filtrazione economicamente ottimale si ottiene con il rapporto te = (4...6) tGSP. Questo rapporto vale per Ap = const e Jaf.n = 0

Filtrazione delle acque reflue

Impianti di trattamento delle acque reflue

Le unità di filtrazione sono utilizzate per la pulizia profonda (post-trattamento) delle acque reflue dopo un trattamento fisico-chimico o biologico per la successiva estrazione di sostanze finemente disperse, polvere, oli, resine, prodotti petroliferi, ecc.

La filtrazione si riferisce al processo di separazione delle sospensioni e delle emulsioni mediante partizioni porose o strati granulari che intrappolano la fase dispersa e lasciano passare il liquido.

Gli impianti di filtrazione vengono utilizzati per estrarre le sostanze finemente disperse, gli oli, i prodotti petroliferi, le resine ecc. Dalle acque reflue, per questo motivo vengono utilizzati i filtri a rete e i filtri con una partizione granulare.

Nella pratica del trattamento delle acque reflue utilizzare i seguenti processi:

- filtraggio attraverso pareti filtranti;

- filtrazione attraverso strati granulari;

- filtrazione di sostanze emulsionate (prodotti petroliferi e oli che si presentano sotto forma di emulsioni instabili).

Il tipo di apparecchio filtrante è selezionato in base ai seguenti fattori:

- la quantità di acqua da filtrare;

- concentrazione di inquinanti, loro natura e grado di dispersione;

- proprietà fisiche e chimiche delle fasi solide e liquide;

- grado richiesto di purificazione;

- tecnologicamente, tecno-economico e altri fattori.

Filtrazione delle acque reflue attraverso partizioni filtranti (porose)

La filtrazione attraverso le partizioni filtranti (porose) è ampiamente utilizzata (figura 2.26). Questo distingue il processo di filtrazione della sospensione con la formazione di un precipitato in cui viene separato in puro filtrato e un precipitato umido, oltre a filtrare con l'intasamento dei pori in cui particelle solide penetrano nei pori del setto filtrante e indugiano lì senza formare un precipitato.

La partizione del filtro è una parte essenziale del filtrato e le prestazioni dell'apparecchiatura di filtrazione e la purezza del filtrato risultante dipendono in gran parte dalla sua corretta selezione. Le partizioni filtranti sono realizzate in cotone, lana, vetro, ceramica, carbonio e materiali metallici.

Fig. 2.26. Schema del processo di filtraggio della sospensione attraverso il setto filtrante

1 - filtro; 2 - partizione del filtro; 3 - sospensione; 4 - filtrato; 5 - sedimento

Filtrazione di acque reflue su filtri a tamburo a rete e microfiltri

Nei sistemi di trattamento delle acque reflue e trattamento dei fanghi, vengono utilizzati vari filtri batch e continui. Reti a tamburo e microfiltri sono utilizzati per trattenere le impurità grossolane nel processo di filtraggio delle acque reflue contenenti non più di 300 mg / l di particelle sospese. A seconda del grado di purificazione e delle condizioni di applicazione richieste, i filtri possono essere dotati di uno schermo a maglie con celle di diverse dimensioni. A questo proposito, i filtri a tamburo a maglie sono convenzionalmente suddivisi in griglie di tamburo (Fig. 2.27) e microfiltri.

1) Le reti di tamburi (BS) trattengono le impurità grossolane in assenza di sostanze viscose nell'acqua, riducono il contenuto di sostanze sospese (alla concentrazione di acque reflue industriali non superiore a 250 mg / l) del 25-45%. Sono spesso installati di fronte a filtri granulari per la pulizia profonda delle acque reflue.

L'efficacia del trattamento delle acque presso la BS e il loro rendimento dipendono dalla composizione dei contaminanti dell'acqua di fonte, dalle dimensioni delle celle della rete filtrante, dalla frequenza di rotazione del tamburo, dall'intensità del lavaggio e da altre condizioni operative delle installazioni.

Fig. 2.27. Schema di installazione del filtro a tamburo a rete:

1 - tamburo; 2 - collegamenti incrociati; 3 - collegamento longitudinale; 4 - irrigidimenti; 5 - svuotamento tubi: 6 - canale di ingresso; 7 - cornice anteriore; 8 - tubo di ingresso; 9 - tubo fisso;

10 - ruota mandrino; 11 - tubo di scarico; 12 - il cuscinetto anteriore;

13 - motore elettrico; 14 - cambio; 15 - marcia; 16 - bunker;

17 - conduttura dell'acqua di lavaggio; 18 - sprinkler; 19 - lampade battericide;

20 - diga; 21 - canale filtrato; 22 - telaio posteriore; 23 - cuscinetto posteriore

I filtri a tamburo di rete sono filtri continui. La parte principale di queste strutture è una struttura saldata a tamburo rotante, coperta con rete. Elementi filtranti sono montati sulla superficie del tamburo. Il tamburo è guidato da un azionamento elettrico. L'acqua trattata entra all'interno del tamburo attraverso la parete terminale aperta ed esce radialmente, filtrando attraverso la rete. A seconda del grado di pulizia richiesto e delle condizioni d'uso, possono essere dotati di un tessuto a rete con celle di diverse dimensioni. A questo proposito, i filtri a tamburo a maglie sono convenzionalmente suddivisi in griglie di tamburi e microfiltri.

Le dimensioni delle celle delle reti di tamburo sono 0,3-0,8 mm e i microfiltri 40-70 micron. Il tamburo viene immerso in acqua a una profondità di 0,6 - 0,85 del diametro e ruota nella camera ad una velocità di 0,1 - 0,5 m / s. L'acqua di scarico entra nel tamburo e viene filtrata attraverso la superficie della rete a una velocità di 40 - 50 m 3 / (m 2 · h). Le impurità trattenute dalla rete vengono lavate via da essa con acqua di lavaggio sotto una pressione di 0,15 - 0,2 MPa e vengono rimosse insieme ad essa. Il consumo di acqua di lavaggio è 1 - 2% della quantità di acqua depurata.

Nelle acque reflue trattate non dovrebbero esserci sostanze viscose (resine, bitumi, oli) che impediscano il lavaggio della griglia. Le reti a tamburo vengono spesso installate davanti a filtri granulari per la pulizia profonda delle acque reflue. L'uso di reti a tamburo per il trattamento meccanico di acque reflue industriali è consentito solo in schemi di trattamento biologico completo con la loro installazione di fronte ai serbatoi di aerazione.

2) I microfiltri (MF) trattengono le particelle grossolane: impurità strutturali vegetali e animali, sabbia, ecc. I microfiltri sono dotati di una rete filtrante con celle piccole di dimensioni 0,035 - 0,04 mm. Quando si utilizzano i microfiltri per il trattamento meccanico delle acque reflue, invece dei serbatoi di sedimentazione primaria, vengono posizionati di fronte ai serbatoi di aerazione (dopo grate e sifoni). BODè pieno con il trattamento congiunto di acque reflue domestiche e industriali si riduce del 25-30%. Il contenuto di sostanze sospese nell'acqua di fonte non è superiore a 300 mg / l.

L'efficacia della depurazione dell'acqua sui microfiltri è del 40-60%, il che consente in alcuni casi di sostituire i chiarificatori primari con essi.

2.1.6.3. Filtri di caricamento del grano per acque reflue

In condizioni industriali per la depurazione dell'acqua da impurità meccaniche spesso si utilizzano materiali granulari. I seguenti requisiti sono imposti ai materiali filtranti: devono essere chimicamente resistenti all'acqua da trattare, meccanicamente durevoli e non devono inquinare l'acqua. Una caratteristica importante di tali materiali è anche il loro basso costo e disponibilità. Tali materiali filtranti come sabbia di quarzo, schegge di ceramica, segatura, argilla espansa, brezza di coke, antracite triturata, scoria metallurgica, granodiorite, shungizite, ecc. Sono più comunemente usati.

I filtri sono classificati come segue:

- sulla pressione di esercizio - aperto (autosufficiente) e chiuso (pressione);

- in base alla velocità di filtrazione - lenta (0,1 - 0,3 m / h), rapida (7 - 16 m / h) e ultraveloce (25 - 100 m / h);

- nella direzione del flusso - con flusso ascendente e discendente, doppio flusso (filtri ACX), con direzione di filtraggio orizzontale (filtri radiali);

- in base alle dimensioni del materiale filtrante: a grana fine (fino a 0,4 mm), a grana media (0,4 - 0,8 mm) ea grana grossa (oltre 0,8 mm);

- dal numero di strati filtranti: singolo, doppio e multistrato.

I filtri lenti sono sempre aperti, le ambulanze possono essere aperte e pressurizzate, ultra-veloci solo pressurizzate. Il caricamento a grana fine viene utilizzato in filtri lenti, a grana media in rapida e super-veloce, a grana grossa per la purificazione dell'acqua a fini tecnici.

I filtri lenti sono utilizzati per la chiarificazione dell'acqua non reagente e sono in cemento armato o serbatoi di mattoni rettangolari o circolari nel piano. La bassa velocità di filtraggio, i costi significativi e l'ingombro ridotto hanno portato al fatto che nella pratica della depurazione dell'acqua domestica questi filtri non sono ampiamente utilizzati.

Il filtro con carico granulare è un serbatoio in cemento o laterizio, sul fondo del quale è presente un dispositivo di drenaggio per lo scarico dell'acqua. Uno strato di materiale di supporto viene posato sul drenaggio e quindi sul materiale filtrante. L'acqua sotto pressione passa attraverso uno strato di materiale filtrante, che deve essere periodicamente lavato via dalla contaminazione. I filtri vengono rigenerati mediante soffiatura con aria seguita dal lavaggio del filtro con acqua calda (60 - 80 ° C). L'acqua di lavaggio viene generalmente fornita dal basso verso l'alto (metodo di risciacquo del filtro).

La capacità sporcizia del filtro si riferisce alla quantità di sporco in kg rimosso da 1 m 2 della superficie dello strato filtrante per unità di tempo. La capacità di trattenere lo sporco dei filtri con flusso ascendente è maggiore rispetto alla discesa. Nei filtri di upflow, l'insabbiamento del dispositivo di drenaggio, la corrosione dei tubi e la crescita eccessiva dei carbonati sono osservati, pertanto, i filtri di flusso verso il basso sono più spesso utilizzati.

Quando si usano filtri lenti, si ottiene un alto grado di trattamento delle acque reflue. Gli svantaggi dei filtri lenti includono le grandi dimensioni, i costi elevati e la pulizia complessa dei sedimenti. I filtri non a pressione sono solitamente con un flusso verso l'alto di fluido.

I filtri ad alta velocità possono essere a strato singolo e multistrato. Per i filtri a strato singolo, lo strato filtrante è costituito dallo stesso materiale, per quelli multistrato, da materiali diversi, ad esempio da uno strato di antracite e sabbia. I filtri multistrato vengono anche caricati con un materiale omogeneo con diverse dimensioni delle particelle. I filtri multistrato funzionano in modo più efficiente rispetto ai filtri a strato singolo. Gli svantaggi dei filtri includono il consumo significativo di materiale e la complessità del sistema di lavaggio. Le acque reflue vengono filtrate attraverso filtri a pressione dall'alto verso il basso. A seconda della composizione delle acque reflue, la durata della filtrazione è di 12-48 ore.Quando si raggiunge una perdita di carico di 3-3,5 m, i filtri di non-pressione a flusso libero fermano il lavaggio. Il lavaggio viene effettuato solo con acqua fornita dal basso verso l'alto con una certa intensità, oppure contemporaneamente lavata con acqua e spurgata con aria.

Lo schema del filtro a due strati è mostrato in fig. 2.28.

Fig. 28. Schema di un filtro a due strati

1 - fornitura di acque reflue; 2 tasche; 3 - grondaia; 4 - strato di antracite; 5 - strato di sabbia;

6 - ghiaia; 7 - drenaggio; 8 - rimozione del filtrato; 9 - fornitura di acqua di lavaggio;

10 - uscita dell'acqua di lavaggio

Filtri verticali a pressione con carico granulare (Fig. 2.29) sono utilizzati per la purificazione meccanica delle acque reflue oleose dopo la loro sedimentazione gravitazionale. Il filtro è un serbatoio verticale in acciaio solitamente fabbricato in fabbrica. Il serbatoio è calcolato ad una pressione di 0,6 MPa. Un filtro è caricato, di regola, con sabbia di quarzo con uno strato di 1 m. La velocità di filtrazione è di 5-12 m / h. Il contenuto iniziale di prodotti petroliferi 4 - 80 mg / l, impurità meccaniche - 30 - 60 mg / l. Il contenuto residuo nell'acqua dei prodotti petroliferi è consentito 7-20 mg / l, impurità meccaniche - 10-20 mg / l.

Fig. 29. Filtro a pressione verticale con carico granulare:

1 - fornitura di acqua per la pulizia; 2 - strato filtrante di carico granulare:

3 - quadro superiore; 4 - passo d'uomo ellittico di controllo:

5 - tombino rotondo; 6 - fornitura di acqua di lavaggio; 7 - rimozione del primo filtrato;

8 - drenaggio di acqua depurata; 9 - lavaggio dell'acqua; 10 - alimentazione dell'aria compressa;

11 - raccordo per scarico idraulico e caricamento del filtro

I filtri scheletro sono un tipo di filtri che usano il principio del filtraggio nella direzione della dimensione del grano decrescente (Fig. 2.30). L'installazione di drum net non è richiesta prima di questi filtri. Si consiglia di utilizzare i filtri di CZF per la purificazione profonda delle acque reflue trattate biologicamente, nonché per gli impianti di denitrificazione del flusso generale neutralizzato di imprese industriali.

Fig. 2.30. Frame Backfilling Filter (CZF):

1 - strato di ghiaia di supporto; 2 - fondo perforato di distribuzione;

3 - collettore per l'alimentazione della sorgente e la rimozione dell'acqua di lavaggio;

4 - alimentazione dell'aria compressa durante il lavaggio; 5 - ghiaia;

6 - caricamento della sabbia; 7 - fornitura di acqua di lavaggio;

8 - condotta per la rimozione di acqua purificata (filtrato)

Il carico CSF ​​è costituito da un telaio, che utilizza ghiaia con una granulometria di 40 - 60 mm, e di riempimento, costituito da sabbia con una granulometria di 0,8 - 1,0 mm. L'altezza totale del carico di ghiaia (telaio) è di 1,8 m Oltre alla ghiaia, è possibile utilizzare anche la pietra frantumata per il telaio KZF, e per l'aggregato, oltre alla sabbia, possono essere utilizzate scorie d'altoforno, argilla espansa, scaglie di marmo, antracite.

I filtri con carico flottante (FPZ) in polistirolo espanso vengono utilizzati per la pulizia profonda delle acque reflue industriali trattate meccanicamente e per le acque reflue trattate biologicamente - urbane o una miscela di esse con la produzione. L'efficienza della pulizia profonda su filtri con carico flottante su solidi sospesi e BOD equivale all'efficienza della pulizia profonda su filtri con carico granulare a due strati.

Lo schema del dispositivo del tipo FPZ è mostrato in fig. 2.31. L'acqua di scarico originale entra nello spazio al di sopra della carica del filtro, viene filtrata attraverso un carico fluttuante dall'alto verso il basso nella direzione della dimensione del grano decrescente del polistirene espanso. Il filtrato viene raccolto dai tubi di drenaggio inferiori (FPZ-3) e centrali (FPZ-4) e viene rimosso dal filtro. Quando la qualità del filtrato si deteriora, il caricamento del filtro viene lavato. Il carico flottante viene rigenerato in una corrente d'acqua a valle chiarita. La temperatura dell'acqua depurata non deve superare i 50 ° C (per evitare l'ammorbidimento del polimero).

Vantaggi dell'utilizzo di un FPZ: efficienza dell'installazione, semplicità di progettazione e funzionamento, durata del caricamento del filtro, affidabilità di pulizia, assenza di pompe di lavaggio e serbatoi dell'acqua di lavaggio, capacità di carico per lo smistamento idraulico indipendente nel processo di lavaggio diminuendo le dimensioni del grano.

Fig. 2.31. Filtri con un progetto di carico flottante della FPZ:

a - FPZ-3; b - FPZ-4; 1 - caso; 2 - carico flottante; 3 - alimentazione dell'acqua di alimentazione;

4 - tasca del filtro; 5 - griglia di mantenimento; 6 - sistema di drenaggio inferiore;

7 - rimozione del filtrato; 8 - acqua di lavaggio; 9 - tubo di drenaggio medio.

Filtri con caricamento in schiuma di poliuretano. Il metodo di filtraggio delle acque di scarico attraverso la schiuma di poliuretano è che il processo viene condotto attraverso un carico pre-compresso di questo materiale e la sua rigenerazione viene effettuata con una doppia espansione del carico.

Come organizzare la filtrazione delle acque reflue domestiche

La filtrazione è il processo di pulizia delle famiglie con il metodo di passare attraverso speciali dispositivi di screening (filtri). Il filtro delle acque reflue è un dispositivo stazionario o portatile che intrappola piccole e grandi impurità contenute nell'acqua. Quali filtri vengono utilizzati per pulire le acque reflue domestiche e come attrezzare un sistema di filtrazione su un sito nazionale da soli, continua a leggere.

Installazione per il trattamento delle acque reflue mediante filtrazione

Varietà di filtri per la pulizia e le loro caratteristiche

Per il trattamento delle acque reflue domestiche vengono utilizzati i seguenti tipi di filtri:

  1. meccanica. Questo gruppo comprende: setacci, trappole di sabbia, trappole di grasso, cioè filtri grossolani. Ogni dispositivo trattiene alcune particelle contenute negli scarichi;

Filtro per la pulizia delle acque reflue dalla sabbia e dalla terra

  1. biologica. La filtrazione delle acque reflue viene effettuata con l'aiuto di vari microrganismi per i quali la contaminazione contenuta nell'effluente è alimentare. I principali filtri del trattamento biologico sono:
    • biofiltro - installazione speciale contenente materiali filtranti oltre ai microrganismi (scorie, ghiaia, argilla espansa, ecc.);

Sistema biologico di trattamento delle acque reflue

    • aero. Una caratteristica distintiva di questo dispositivo del tipo precedente è la fornitura di aria forzata al materiale di filtrazione, che riduce significativamente la durata della pulizia;

Installazione per trattamento rapido intervento biologico

  1. fisico e chimico. Questo gruppo comprende processi quali adsorbimento (assorbimento di varie particelle da elementi solidi), coagulazione (legame di piccole particelle in depositi più grandi), trattamento termico e così via. Questi metodi non sono utilizzati per il trattamento delle acque reflue domestiche, in quanto sono caratterizzati da costi elevati e dalla necessità di lavoro da parte di specialisti;

Il principio di funzionamento dei filtri fisici e chimici

  1. chimica. I filtri per la pulizia chimica contengono alcune sostanze che reagiscono con l'acqua e formano un precipitato, che viene successivamente rimosso con mezzi meccanici.

Il principio di funzionamento del filtro chimico

Metodi di filtrazione dei rifiuti domestici

Nelle aree suburbane sono stati utilizzati principalmente metodi meccanici e biologici di filtraggio delle acque reflue. Per questo, possono essere organizzate le seguenti strutture:

  • filtra bene;
  • campo filtro

Filtrare bene

Il pozzo del filtro è un impianto di depurazione sotterraneo. Filtrare l'acqua prodotta con mezzi biologici. Il pozzo può fungere da impianto di trattamento delle acque reflue indipendente o fungere da dispositivo aggiuntivo per lo smaltimento dei rifiuti.

Costruzione per la pulizia e lo smaltimento delle acque reflue

Puoi installare un dispositivo del genere:

  • su terreni sabbiosi;
  • su terreni di torba;
  • su terriccio sabbioso.

La prima fase della costruzione è quella di scegliere un luogo per l'installazione di un impianto di trattamento delle acque reflue. Si raccomanda di osservare rigorosamente le seguenti regole:

  • il pozzo dovrebbe essere situato a non meno di 10 m dall'appartamento;
  • se nel sito è installato un pozzo per bere, l'impianto di filtraggio viene installato a una distanza di 25 m o più;
  • il fondo del pozzo per il filtraggio delle acque reflue deve trovarsi ad almeno 1 m sopra il livello della falda freatica.

La costruzione del pozzo con le tue mani è la seguente:

  1. un pozzo viene estratto nel luogo prescelto, se il pozzo è progettato per essere costruito in mattoni, o un piccolo pozzo, se il pozzo è costruito con anelli di cemento;
  2. la costruzione del telaio è in costruzione (i mattoni sono disposti o gli anelli di cemento sono gradualmente sepolti;

Ben fatta cornice

  1. collegamento di un pozzo con sistema fognario della casa;

Inserisci i tubi di fogna

  1. montare lo strato di filtrazione. Il materiale scelto per la filtrazione (pietrisco, ghiaia, scorie, ecc.) Viene versato sul fondo del pozzo. Se c'è uno spazio vuoto tra le pareti del pozzo dall'esterno e il pozzo scavato, si consiglia anche di riempirlo con materiale filtrante;
  2. il pozzo è coperto da un coperchio che può essere fatto di legno, metallo, plastica e così via.

Come installare un filtro ben fatto di plastica, guarda il video.

Campo filtro

Se lo spazio del sito consente, invece di un pozzo di filtraggio, è possibile costruire campi di filtrazione di liquami. Una caratteristica distintiva del campo di filtrazione dal pozzo è l'installazione obbligatoria di una fossa settica, come il principale impianto di trattamento.

Campo speciale per il trattamento aggiuntivo e lo smaltimento delle acque reflue

Costruire in modo indipendente un sistema di filtrazione di questo tipo secondo lo schema seguente:

  1. Con l'aiuto di attrezzature speciali o una pala, lo strato superiore del terreno viene rimosso nell'area selezionata;
  1. nella parte inferiore della buca si inserisce il materiale filtrante selezionato;
  2. i tubi sono posti sulla superficie dello strato di filtrazione, collegato all'uscita della fossa settica e dotato di aperture attraverso le quali l'acqua fluirà gradualmente verso il filtro;
  3. i tubi sono completamente ricoperti da uno strato di ghiaia;

Pronto campo filtrante

  1. il sistema finito è coperto con geotessile o altro materiale di copertura e strato di terreno precedentemente rimosso.

Il pozzo filtrante richiede ulteriore manutenzione sotto forma di fanghi di pompaggio e altri sedimenti. Il campo filtro funziona con successo per molto tempo senza alcuna manutenzione.

Filtrazione delle acque reflue

Nel processo di trattamento delle acque reflue deve fare i conti con una grande quantità di acqua, quindi, applicare filtri con elementi a rete (microfiltri e reti a tamburo) e filtri con uno strato granulare filtrante, per il quale il lavoro non richiede pressioni elevate.

Meccanismi per estrarre particelle dall'acqua su filtri con uno strato granulare:

filtraggio con estrazione meccanica di particelle;

In generale, questi meccanismi possono agire insieme e il processo di filtraggio può consistere di tre fasi: trasferimento di particelle sulla superficie della sostanza che forma lo strato; attaccamento alla superficie; distacco dalla superficie.

Per la natura della ritenzione di particelle sospese, si distinguono due tipi di filtrazione: filtrazione attraverso il film (sedimento) di impurità formate sulla superficie dei chicchi di caricamento; filtraggio senza formazione di un film di inquinamento.

Nel primo caso, le particelle di dimensioni maggiori dei pori del materiale vengono trattenute, quindi viene formato uno strato di impurità, che è anche un materiale filtrante. Questo processo è tipico per i filtri lenti che funzionano a basse velocità.

Nel secondo caso, la filtrazione avviene nello spessore dello strato di carico, dove le particelle vengono intrappolate sui grani del materiale filtrante dalle forze adesive. Tale processo è caratteristico dei filtri ad alta velocità. L'entità delle forze di adesione dipende dalla dimensione e dalla forma dei grani, dalla ruvidità della superficie e dalla composizione chimica, dalla portata e dalla temperatura del liquido, dalle proprietà delle impurità.

Le particelle che aderiscono alla superficie della carica sono costantemente sotto l'influenza di un flusso in movimento, che le disgrega dalla superficie del materiale filtrante. Se il numero di particelle che entrano nell'unità di tempo sulla superficie dello strato filtrante e lo lascia è uguale, la superficie diventa satura e cessa di alleggerire l'acqua di scarico.

Caratteristiche importanti del mezzo poroso sono la porosità e la superficie specifica.

La porosità dipende dalla struttura del mezzo poroso ed è associata sia alla dimensione dei chicchi di carico (elementi) che alla forma e al confezionamento. Se denotiamo la porosità come la frazione del volume libero tra i corpi del volume di carico totale di ε, e la frazione del volume occupato dal corpo di ν, quindi ε = 1 - ν. A ε = 0, il mezzo poroso diventa un solido, ed a ε = 1, diventa un corpo poroso massimo, quando le dimensioni delle pareti di un solido sono trascurabili. Con il riempimento libero di particelle sferiche, la frazione di volume libero è ε = 0,4.

La superficie specifica dello strato poroso non è solo la porosità, ma anche la porosità dei singoli grani dello strato e dipende anche dalla forma dei grani. Il fattore di forma influisce in modo significativo sulla capacità dello strato filtrante poroso e sul coefficiente di resistenza idraulica.

La superficie specifica dello strato poroso e rappresenta la superficie dei grani del materiale filtrante, situata in un volume unitario occupato dallo strato, m 2 / m 3. La relazione tra la superficie specifica e altre caratteristiche dello strato viene effettuata utilizzando il rapporto

dove F è il fattore (coefficiente) della forma dell'elemento di carico, determinato dalla relazione F = Sw/ Sh (Sw - la superficie di una palla avente lo stesso volume di questo elemento di carico con superficie Sh); de - diametro del grano equivalente dello strato, vale a dire diametro della sfera equivalente avente lo stesso volume dell'elemento di carico, m

Il fattore di forma per i grani arrotondati si trova nell'intervallo tra Φ = 1 (per le palle regolari) e Φ = 0,806 (per i cubi normali). Per particelle cilindriche, il fattore di forma cambia in base al rapporto dell'altezza del cilindro hu al suo diametro du. Ad esempio, F = 0,69 con hu/ du = 5; F = 0,32 alle hu/ du = 0,05.

Basato sul problema interno dell'idrodinamica, che considera il movimento all'interno dei canali formati dai vuoti tra gli elementi dello strato, viene proposta un'espressione che, in apparenza, è simile all'equazione per determinare la perdita di pressione dovuta all'attrito nelle condotte:

dove λ è il coefficiente totale di resistenza, che riflette l'influenza della resistenza di attrito e delle resistenze locali che si verificano quando un fluido (gas) si muove attraverso i canali dello strato e scorre oltre i singoli elementi dello strato; H - altezza dello strato, m; ρ0 - la densità del liquido o del gas; - velocità (ridotta) fittizia del liquido o del gas, calcolata come rapporto tra la portata volumetrica del mezzo in movimento e l'intera area della sezione trasversale dello strato, m / s; ε è la porosità del livello.

Il valore di λ è trovato dall'equazione

Il criterio di Reynolds è determinato dalla formula

dove μ0 - viscosità dinamica di un liquido o gas.

Se il valore di a è sconosciuto, si può usare un'espressione derivata dal problema esterno dell'idrodinamica nel flusso attorno ai singoli elementi del livello:

dove dh - il diametro degli elementi di carico della forma della palla corretta; per elementi di forma irregolare dh = de

Il criterio di Reynolds in questo caso è calcolato dalla formula

La cinetica di filtraggio e il bilancio del materiale sono descritti dalle equazioni:

Quando risolviamo queste equazioni, otteniamo l'equazione generale del processo:

dove c è la concentrazione di sostanze sospese nelle acque reflue; x - la lunghezza della sezione del canale su cui il rilascio di impurità; aeb sono le costanti di velocità di separazione e incollamento di particelle; q - concentrazione di sedimenti; νF - velocità di filtraggio.

La durata del filtro prima dello sfondamento è il tempo dell'azione protettiva.La durata del filtro prima dello sfondamento delle particelle nel filtrato è determinata dalla formula

dove 1 è lo spessore dello strato filtrante; dh - dimensione delle particelle dello strato filtrante; k e s0 - costanti dipendenti dalla concentrazione di sostanze sospese nella fonte e acque reflue chiarificate.

I solidi sospesi riducono la porosità quando passano attraverso uno strato di materiale e cambiano la superficie. La resistenza dello strato filtrante aumenta con il passaggio delle acque reflue.

Filtrazione delle acque reflue

È usato per separare le impurezze insolubili di piccole dimensioni e composti colloidali dalla soluzione. La separazione viene eseguita con l'ausilio di partizioni che consentono al liquido di passare e mantenere la fase dispersa.

La scelta della partizione dipende:

- sulle proprietà delle acque reflue;

- sulla temperatura delle acque reflue;

- dalla pressione di filtrazione;

- dal design del dispositivo

Maglie forate in metallo, tessuto e partizioni granulari sono utilizzati come partizioni.

I filtri sono suddivisi nelle seguenti caratteristiche:

- la natura del processo (periodico o continuo);

- per tipo di processo (per separazione, per ispessimento o per pulizia);

- per pressione durante la filtrazione (sotto l'azione della pressione idrostatica di una colonna liquida, sotto pressione aumentata prima della partizione, sotto vuoto dietro la partizione, nella direzione della filtrazione, per caratteristiche di progetto)

Il metodo di filtraggio sta diventando sempre più importante a causa delle crescenti richieste sulla qualità dell'acqua trattata, della necessità di riutilizzare le acque reflue nei processi tecnologici, nonché dei sistemi di approvvigionamento idrico riciclato. La filtrazione è solitamente lo stadio finale del trattamento delle acque reflue, strutture meccaniche passate, trattamenti fisico-chimici e biologici.

A seconda della quantità e della natura delle impurità, del consumo di acque reflue e dei requisiti per l'acqua chiarificata, applicare filtri con un carico granulare o un setto filtrante (filtri a parete sottile usando film, tessuti, materiali porosi, reti, polveri, ecc.).

Quando si filtra attraverso un carico granulare, si distinguono film e filtrazione di massa. Durante la filtrazione del film, le impurità si depositano sulla superficie del materiale, che è tipica dei filtri granulari a parete sottile e lenti. Nella filtrazione di massa, le impurità sono intrappolate all'interno dei pori. Con questo principio funzionano tutti gli altri tipi di filtri.

Tutti i filtri granulari sono suddivisi in base a diversi criteri:

- su una testa sopra il materiale filtrante - aperto (gravitazionale), funzionante sotto pressione atmosferica, e testa di pressione con una sovrappressione sopra lo strato filtrante;

- per velocità di filtrazione - lento (0,1-0,2 m / h), veloce (4-15 m / h) e ultra veloce (> 25 m / h). I filtri lenti sono sempre aperti, quelli veloci possono essere aperti e chiusi, super veloci - solo filtri a pressione;

- per granulometria dello strato superiore - a grana fine (fino a 0,4 mm), a grana media (0,4-0,8 mm), a grana grossa (> 0,8 mm);

- dal numero di livelli di caricamento: singolo, due, tre e multistrato;

- nella direzione del movimento dell'acqua - con un flusso discendente e ascendente di acqua e doppio flusso con acqua di drenaggio nel mezzo dell'apparato.

La resistenza totale del sistema consiste nella resistenza del setto filtrante e della resistenza del sedimento.

Quando si filtrano sospensioni a bassa concentrazione, che si verificano durante la depurazione delle acque reflue, possono verificarsi i seguenti processi:

1) la deposizione di sostanze sospese nei pori dello strato filtrante granulare;

2) la deposizione di sostanze sospese sotto forma di uno strato sottile sulla superficie dello strato filtrante granulare.

In entrambi i casi, poiché sempre più particelle solide vengono ritardate, la resistenza del setto filtrante aumenta rapidamente e la velocità di filtrazione diminuisce.

Le idee moderne sul meccanismo di filtrazione delle sospensioni basse concentrate attraverso uno strato di materiale granulare sono le seguenti. L'estrazione di particelle sospese dall'acqua e il loro attaccamento al grano filtrante è causata dall'azione delle forze di adesione (forze di adesione molecolare), che compaiono ad una distanza di 1 μm dalla superficie dei grani. L'intensità dell'adesione è molte volte superiore alla reciproca adesione di particelle omogenee e dipende dalla superficie dei grani per unità di volume, nonché dalla carica delle particelle della sospensione e del materiale filtrante. Quando il sedimento si accumula nei pori del carico granulare, l'intensità dell'adesione della sospensione ai grani di ciascun strato del carico diminuisce. Secondo la teoria della filtrazione sviluppata da Mints, il motivo principale per la diminuzione dell'intensità della ritenzione di sospensione è la distruzione e il trasferimento di fiocchi di sedimenti ai successivi strati di carico. Quindi, i fenomeni di attaccamento e distacco di particelle determinano il corso del processo di chiarificazione dell'acqua.

Requisiti di progettazione per i dispositivi:

- il filtraggio dovrebbe andare nella direzione di diminuire la granulometria del carico per evitare la formazione di pellicole difficili da rompere sulla superficie del carico;

- è necessaria l'organizzazione del lavaggio intensivo del carico;

- I filtri dovrebbero avere una bassa sensibilità alle fluttuazioni della qualità e al flusso dell'acqua.

Requisiti per i materiali filtranti:

- una certa distribuzione delle dimensioni delle particelle;

- resistenza meccanica all'abrasione e alla molatura;

- resistenza chimica all'acqua e alle sue impurità;

-disponibilità e basso costo;

- ampia porosità aperta e superficie specifica, che determinano la capacità del filtro del filtro.

Oltre ai materiali ampiamente utilizzati di origine naturale (sabbia di quarzo, antracite e argilla espansa, altoforno e scorie vulcaniche, granito, pirolusite, magnetite, agloporite, shungizite, ilmenite) i materiali artificiali (grafite, nylon, polistirolo, polivinile e poliammidica, coca cola) sono utilizzati nei filtri e carbone di legna). A volte i materiali di origine naturale sono sottoposti a trattamenti speciali (silicone, resine, ossidi di ferro, polielettroliti). Nella tab. 2 mostra le caratteristiche principali di alcuni materiali filtranti di origine naturale.

Caratteristiche dei materiali filtranti

Macinabilità,% in peso

Nei filtri con flusso dall'alto verso il basso, il drenaggio è protetto dall'ingresso di acqua non trattata. Con un'adeguata selezione di dimensioni e altezza di carico, la velocità di filtrazione per i filtri con flusso discendente è di 10-15 m / h. Il caricamento di tali filtri viene effettuato a livello singolo o multistrato.

I filtri monostrato con flusso discendente di acqua vengono utilizzati negli schemi con coagulazione preliminare, che consente di aumentare la durata del ciclo del filtro. Tali filtri vengono solitamente installati dopo il deposito di serbatoi o chiarificatori (Fig. 19). In alcuni casi, la pulizia in due fasi viene applicata su filtri a grana grossa e quindi su filtri a grana fine. I parametri principali dei filtri a strato singolo sono riportati in Tabella. 3.

Parametri di base dei filtri a strato singolo

Dopo la pulizia meccanica:

Dopo il trattamento biologico

Fig. 19 Schema del filtro a strato singolo veloce nella posizione di lavoro

a - pianta e sezioni del filtro; b - piano del sistema di drenaggio; 1 - canale di distribuzione dell'acqua di fonte (canale di raccolta acqua di lavaggio); 2 - grondaie; 3 - pool di filtri; 4 - strato filtrante; 5 - strato di supporto; 6 - collettore di drenaggio (collettore di distribuzione dell'acqua di lavaggio); 7 - tubo per lo svuotamento del filtro; 8 - canale derivato; 9 - rimozione del primo filtrato; 10 - diaframma con manometro differenziale per il controllo della velocità di filtrazione; 11 - collettore di scarico del filtrato; 12 - fornitura di acqua di lavaggio; 13 - acqua di lavaggio; 14 - alimentazione di acqua di alimentazione; 15 - rami del sistema di drenaggio (distribuzione).

Nei filtri multistrato, è meglio implementare il principio del filtraggio nella direzione della riduzione delle dimensioni di carico. La capacità di trattenere lo sporco dei filtri multistrato è 2-3 volte superiore rispetto alla capacità di trattenere lo sporco dei filtri monostrato. Usarli consente di aumentare la velocità di filtrazione o allungare la durata del ciclo del filtro.

Per il trattamento delle acque reflue sono stati utilizzati filtri a doppio strato o di riempimento del telaio. Il design di un filtro a due strati è simile a quello di un filtro convenzionale (figura 20). Scarica un filtro a due strati è fatto di sabbia (strato inferiore) e antracite o argilla espansa (strato superiore). Dimensione della sabbia 0,5-1,2 mm con un'altezza dello strato di 500 mm; dimensioni antracite 0,8-1,8 mm con altezza dello strato di 300-500 mm; velocità di filtrazione di 8-10 m / h.

Fig. 20 Schema di un filtro a doppio strato

L'uso di filtri a doppio strato per il trattamento di acque reflue contenenti impurità e adesivi fibrosi non è pratico, poiché la rimozione di frazioni leggere è inevitabile quando si lavano i filtri. Una varietà di filtri multistrato è un filtro frame-batch (CST) (Fig. 21).

Fig. 21 Filtro cornice schema.

1- sostenere strati di ghiaia; 2- sistema di distribuzione ad alta resistenza; 3 - sistema tubolare per l'alimentazione della sorgente e lo scarico dell'acqua di lavaggio; 4 - alimentazione d'aria; Telaio 5-ghiaia; 6 - rinterro di sabbia; 7 - fornitura di acqua di lavaggio; 8 - rimozione dei filtri.

In questo filtro, puoi utilizzare materiali di filtro economici, che lo distinguono da altri filtri a più strati. Il filtro viene caricato sotto forma di una cornice di ghiaia o macerie e un rinterro di materiale a grana fine che riempie parte dello spazio dei pori del telaio. Sabbia, antracite, scaglie di marmo, argilla espansa, scorie di altoforno granulate vengono utilizzate come materiale di riempimento (Tabella 4).

I parametri principali del filtro scheletro.

Tipo di filtro di caricamento utilizzato per

Dopo la pulizia meccanica:

Dopo il trattamento biologico:

La rigenerazione del carico del filtro dipende dalle proprietà dell'acqua trattata, dal materiale di carico e dal design del filtro. Il lavaggio può essere effettuato con un filtrato o con acque reflue non trattate. L'uso di aria compressa e acqua di raccordo e il lavaggio dell'aria in alcuni casi forniscono una buona qualità di lavaggio. Tuttavia, a volte un'alta portata di acqua di lavaggio non fornisce un lavaggio di qualità e porta alla rimozione del carico di granella dal filtro. In tali casi, è necessario applicare tali misure come il lavaggio superficiale, il pre-gorgogliamento del carico con aria compressa, ecc.

Il più conveniente in relazione alla rigenerazione del CIF.

Il principio di rigenerazione della carica di CZF è che il rinterro a grana fine è in sospensione e si muove nei pori del telaio, i cui granuli rimangono stazionari. Quando ciò accade, il lavaggio del ripieno e la pulizia della superficie dei grani del telaio. La stabilità del telaio durante il lavaggio consente il risciacquo con acqua o una miscela acqua / aria senza il rischio di mescolare gli strati di supporto. Nel caso del risciacquo ad aria, la portata dell'acqua è di 6-8 l / (s *), l'aria è di 8-10 l / (s *). La durata del lavaggio è di 10-12 minuti, dopodiché per 3-4 minuti il ​​filtro viene lavato solo con acqua con una portata di 15 l / (s *).

I filtri con flusso verso l'alto di acqua o chiarificatori di contatto (KO) sono simili in termini di efficienza ai loro filtri di carico multistrato e, in linea di principio, alle pesatrici con uno strato sospeso. Il filtraggio viene eseguito dal basso verso l'alto in direzione della riduzione della dimensione del download. Nei chiarificanti a contatto nell'acqua appena prima di inserirlo nello strato granulare viene iniettato coagulante. La quantità di coagulante dovrebbe ridurre la carica delle particelle colloidali ad un valore corrispondente alla loro coagulazione. Questa dose è inferiore a quella necessaria per produrre scaglie grandi e ben depositate. Così come nei chiarificatori con uno strato sospeso, con il passaggio dell'acqua attraverso il caricamento del filtro, avviene la coagulazione del contatto delle particelle finemente disperse. L'unica differenza è che nella chiarificazione - la coagulazione della sedimentazione avviene nella zona di sedimentazione vincolata a contatto con agglomerati di sospensioni e in filtri chiarificatori - in carico granulare a contatto con particelle della carica. Sono stati creati diversi progetti di chiarificazione dei contatti, ad esempio KO-1, KO-2, KO-3 (figura 22).

Fig.22 Schemi di chiarificatori di contatto

a- KO-1; b- CO-3; 1 - alimentazione dell'acqua di alimentazione; 2 - il canale principale; 3 condutture di distribuzione che forniscono la fonte e l'acqua di lavaggio; 4 - grondaie; 5 - drenaggio dell'acqua filtrata; 6 - acqua di lavaggio; 7 - fornitura di acqua di lavaggio; 8 - tubo di distribuzione dell'aria; 9 - protrusione raddrizzante; 10 scivoli a grana.

Lo svantaggio principale dei filtri di questo tipo è la rimozione di particelle sospese ad alte portate d'acqua nel processo di filtrazione. Ci sono anche difficoltà nella rigenerazione dei filtri associati alla perdita di carico di materiale. In misura maggiore, questi inconvenienti vengono eliminati nella progettazione di KO-3 (Tabella 5) aumentando l'altezza di carico, così come il lavaggio acqua-aria con una bassa uscita dell'acqua di scarico (Fig. 22).

I principali parametri dei filtri con flusso d'acqua verso l'alto