Очистка и осветление воды на фильтрах с песком и гидроантрацитом А

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

Рассмотрим наиболее ходовые варианты фильтров для осветления воды, зарекомендовавшие себя наиболее хорошо для большинства случаев в питьевой водоподготовке.

Водоочистка 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.

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

Для карьерного просеянного песка фракций 0,5-1,2 мм (экв. 0,7-0,8 мм), наиболее часто применяемого в промышленных установках водоподготовки, 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 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/(см²);
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.

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.