Очистка и осветление воды на фильтрах с песком и гидроантрацитом

Под осветлением воды понимается процесс ее очистки от примесей, преимущественно состоящих из взвешенных веществ и коллоидов. Первые, с размерами более 10 мкм и с концентрацией до 50 мг/л, прекрасно задерживаются на скорых напорных фильтрах с песчаной или гидроантрацитовой загрузкой. Очистка от вторых происходит при помощи добавления коагулянтов, после контакта с которыми коллоиды слипаются, укрупняются и также фильтруются на песке или гидроантраците.

Подбирая фильтр для очистки и осветления питьевой воды необходимо иметь данные о максимальном расходе воды за единицу времени, который зависит от количества точек водопотребления в доме (кранов, туалетов, стиральных машин, поливочных шлангов, и т.д.), числа проживающих в доме человек, а также характеристик и условий применения фильтрующего материала, т.е. опять же от пиковой и суточной производительности, и качества поступающей на фильтрацию воды.

Рассмотрим наиболее ходовые варианты фильтров для осветления воды, зарекомендовавшие себя наиболее хорошо для большинства случаев при подготовке и очистке питьевой воды.

Очистка воды на скором фильтре с песчаной однослойной загрузкой

Песок, будучи природным и совершенно безопасным для человека минералом и имея мелкозернистую структуру, уже много лет используется в качестве фильтрующего материала.

Фильтры, загруженные песком, являются самыми распространенными в системах очистки воды, могут работать как самостоятельно, осветляя воду до нормативных показателей, так и в комплексе с обезжелезиванием, умягчением или обеззараживанием, по необходимости.

песок кварцевый и речной

Определяющими факторами при выборе корпуса фильтра и его загрузки являются, как уже было сказано, необходимая пропускная способность системы очистки и качество подлежащей очистке воды, как на входе, так и на выходе.

Для карьерного просеянного песка фракций 0,5-1,2мм (экв.0,7-0,8 мм), наиболее часто применяемого в системах водоподготовки и водоочистки, условия эксплуатации будут следующими:

  • Эффективная скорость фильтрации: 5-6 м/ч (ср. 5,5 м/ч);
    форсированная: 6,0-7,5 м/ч. (Форсированная скорость фильтрования устанавливается при крайней необходимости, в случае выхода одного или нескольких фильтров в ремонт, при резком увеличении потребления воды и прочих случаях, при которых появляется необходимость увеличения протока воды через фильтр на непродолжительный период времени).
  • Концентрация взвешенных веществ: не более 50 мг/л.
  • Высота слоя: не менее 0,7-0,8 м.
  • Период регенерации – не реже чем 1 раз в 7 дней, но не более чем 1 раз за 8-12 часов при нормальном режиме, и не более чем 1 раз за 6 часов при форсированном.
  • Интенсивность промывки: 12-16 л/(с*м2);
  • Продолжительность обратной промывки: 20(8) мин;
  • Продолжительность прямой промывки: 2 мин;
  • Величина относительного расширения загрузки: 45 % - по СНиП, на практике допускается в скорых напорных фильтрах из стекловолокна до 30%.
  • Предельные потери напора не должны превышать 6,0-8,0 м (0,6-0,8 атм.), т.е. перепад давления не должен быть более 0,8 атм.
  • Грязеемкость: 0,75 кг/м3, без предварительного отстаивания и коагулирования.
  • Добавления коагулянта: при перманганатной окисляемости выше 8 мгО/л и цветности более 20 градусов.

 

Для песка фракции 0,7-1,6 мм (экв. 0,8-1,0 мм), применяемого там, где качество фильтрата с данной фракцией песка будет удовлетворять требуемым параметрам:

  • Эффективная скорость фильтрации при нормальном режиме: 6,0-8,0 м/ч (ср. 7,0 м/ч),
    форсированная: 7-9,5 м/ч.
  • Высота слоя: не менее 1,3-1,5 м.
  • Период регенерации: не реже чем 1 раз в 7 дней, но не более чем 1 раз за 8-12 часов при нормальном режиме, и не более чем 1 раз за 6 часов при форсированном.
  • Интенсивность промывки: 14-16 л/(с*м2);
  • Продолжительность обратной промывки: 5-6 мин;
  • Продолжительность прямой промывки: 2 мин;
  • Величина относительного расширения загрузки: 30 %.
  • Грязеемкость: 0,75 кг/м3, без предварительного отстаивания и коагулирования.

 

Осветление воды на скором фильтре со смешанной загрузкой из песка и гидроантрацита А.

Гидроантрацит А – это обработанный по специальной технологии антрацит, превосходящий по своим фильтрационным характеристикам песок различных фракций. Применяется для очистки воды от тех же взвешенных веществ и коллоидов, имеет более высокую грязеемкость и задерживающую способность при увеличенных скоростях фильтрации. Применяется как совместно с песком в так называемых фильтрах со смешанной двухслойной загрузкой, так и отдельно в качестве основного материала для очистки воды.

песок кварцевый и речной

Для двухслойной загрузки с песком фракцией 0,5-1,2 мм и гидроантрацитом А фракцией 0,6-1,6 мм (0,8-2,0 мм).

Двухслойная (мультимедийная) загрузка позволяет увеличить грязеемкость фильтра, повысить скорость потока воды через фильтр, улучшить качество фильтрации.

  • Концентрация взвешенных веществ: не более 100 мг/л.
  • Эффективная скорость фильтрации при нормальном режиме: 12 м/ч.
  • Скорость фильтрации при форсированном режиме: 15 м/ч.
  • Высота слоя: песка 0,7-0,8 м (0,6-1,2 м).
  • Гидроантрацита А: 0,25-0,45 м (0,6-1,2 м).
  • Период регенерации: не реже чем 1 раз в 7 дней, но не более чем 1 раз за 8-12 часов при нормальном режиме, и не более чем 1 раз за 6 часов при форсированном.
  • Интенсивность промывки: 35 – 55 м/ч;
  • Продолжительность обратной промывки: 6-8 мин;
  • Продолжительность прямой промывки: 2 мин;
  • Величина относительного расширения загрузки: 30-50 %.
  • Требуется добавления коагулянта: при перманганатной окисляемости выше 15 мгО/л и цветности более 30 градусов.

Для однослойной загрузки с и гидроантрацитом А фракцией 0,6-1,6 (0,8-2,0).

Однослойная гидроантрацитовая загрузка позволяет существенно поднять скорость фильтрования воды без потери качества очистки. При этом срок службы гидроантрацита остается не меньше, чем песка.

  • Концентрация взвешенных веществ: не более 100 мг/л.
  • Эффективная скорость фильтрации при нормальном режиме: 15 м/ч.
  • Высота слоя: 0,7-2,0 м.
  • Период регенерации: не реже чем 1 раз в 7 дней, но не более чем 1 раз за 8-12 часов при нормальном режиме, и не более чем 1 раз за 6 часов при форсированном.
  • Интенсивность промывки: 24 – 30 м/ч;
  • Продолжительность обратной промывки: 6-8 мин;
  • Продолжительность прямой промывки: 2 мин;
  • Величина относительного расширения загрузки: 30-50 %.
  • Добавления коагулянта: при перманганатной окисляемости выше 15 мгО/л и цветности более 30 градусов.
  • Грязеемкость: 1,5 кг/м3, без предварительного отстаивания и коагулирования.

 

Расчет фильтра.

Исходя из этих данных можно выполнить расчет эффективной производительности песчаных фильтров для основных типов корпусов из стекловолокна по следующей формуле:
Q=v*s, м3/ч, где
V = скорость фильтрации, м/ч;
S = площадь фильтрующей поверхности, м2.
В качестве подложки используется кварцевый песок фракцией 2,0-5,0 мм, плотностью 1300 кг/м3.
В качестве фильтрующей загрузки песок фракцией 0,5-1,0 мм, плотностью 1500 кг/м3 или гидроантрацит А плотностью 0,9 кг/м3.

 

Для примера:

Нам необходим фильтр для очистки воды от взвешенных веществ с производительностью 1 м3/ч с мультимедийной загрузкой из песка и гидроантрацита А. При этом эффективная скорость фильтрации будет составлять 12 м/ч.
Вычисляем необходимую площадь поверхности фильтра:
s=Q/v = 1/12 = 0,08 м2.
С данной площадью поверхности имеем корпус типоразмера 1354.
Для его загрузки нам понадобится:

  • Кварц зернистый фракцией 2,0-5,0 мм 8,5 кг;
  • Песок фракцией 0,5-1,0 мм в количестве 25 кг и гидроантацита А фракцией 0,6-1,6 в количестве 16 кг.

Для более детального понимания соотношения объемов/масс фильтрующих загрузок к скоростям фильтрации и типоразмерам фильтров приведем эти данные в табличный вид:

 Таблица № 1. Фильтры для очистки воды с песчаной загрузкой.

Тип корпуса Кварц Песок Q, м3/ч
  л кг л кг Оптим. Макс.

08 х 44

4,5

5,9

20

30

0,2

0,3

10 х 35

5

6,5

22

33

0,3

0,5

10 х 44

6,5

8,5

28

42

0,3

0,5

10 х 54

6,5

8,5

36

54

0,3

0,5

12 х 48

9,5

12,4

45

67,5

0,3

0,6

12 х 52

9,5

12,4

50

75

0,3

0,6

13 х 54

12,5

16,3

60

90

0,4

0,8

14 х 65

15

19,5

90

135

0,5

1,0

16 х 65

25

32,5

105

157,5

0,6

1,1

18 х 65

25

32,5

125

187,5

0,8

1,6

21 х 62

22,5

29,3

185

277,5

1,1

2,1

24 х 72

65

84,5

280

420

1,4

2,7

30 х 72

65

84,5

400

600

2,1

4,1

36 х 72

150

195,0

535

802,5

3,1

5,9

 

Таблица № 2. Фильтры для очистки воды с гидроантрацитовой загрузкой.


Тип корпуса

Кварц

Гидроантрацит А

Q, м3/ч

 

л

кг

л

кг

Оптим.

Макс.

08 х 44

4,5

5,9

20

18

0,5

0,7

10 х 35

5

6,5

22

19,8

0,8

1,0

10 х 44

6,5

8,5

28

25,2

0,8

1,1

10 х 54

6,5

8,5

36

32,4

0,8

1,1

12 х 48

9,5

12,4

45

40,5

1,0

1,3

12 х 52

9,5

12,4

50

45

1,0

1,3

13 х 54

12,5

16,3

60

54

1,2

1,7

14 х 65

15

19,5

90

81

1,5

2,0

16 х 65

25

32,5

105

94,5

1,8

2,4

18 х 65

25

32,5

125

112,5

2,5

3,3

21 х 62

22,5

29,3

185

166,5

3,3

4,5

24 х 72

65

84,5

280

252

4,2

5,6

30 х 72

65

84,5

400

360

6,4

8,5

36 х 72

150

195,0

535

481,5

9,3

12,4

 

Таблица № 3. Фильтры для очистки воды с мультимедийной загрузкой из песка и гидроантрацита А.


Тип корпуса

Кварц

Песок

Гидроантрацит А

Q, м3/ч

 

л

кг

л

кг

л

кг

оптим

макс

08 х 44

4,5

5,9

10

15,0

10

9,0

0,4

0,5

10 х 35

5

6,5

11

16,5

11

9,9

0,6

0,8

10 х 44

6,5

8,5

14

21,0

14

12,6

0,7

0,8

10 х 54

6,5

8,5

18

27,0

18

16,2

0,7

0,8

12 х 48

9,5

12,4

22,5

33,8

22,5

20,3

0,8

1,0

12 х 52

9,5

12,4

25

37,5

25

22,5

0,8

1,0

13 х 54

12,5

16,3

30

45,0

30

27,0

1,0

1,2

14 х 65

15

19,5

45

67,5

45

40,5

1,2

1,5

16 х 65

25

32,5

50

75,0

50

45,0

1,5

1,8

18 х 65

25

32,5

62,5

93,8

62,5

56,3

2,0

2,5

21 х 62

22,5

29,3

92,5

138,8

92,5

83,3

2,7

3,3

24 х 72

65

84,5

140

210,0

140

126,0

3,3

4,2

30 х 72

65

84,5

200

300,0

200

180,0

5,1

6,4

36 х 72

150

195,0

267,5

401,3

267,5

240,8

7,5

9,3

 

Статью подготовил:
Руководитель ПТО
OOO "CАТ"
Макаров Василий А.
8-905-282-32-19