Фильтрование

Зернистые фильтры применяют, в основном, при очистке жидкостей, у которых содержание твердой фазы мало. Фильтры классифицируют по трем характеристикам:

  • 1. Скорости фильтрования:
    • — медленные (0,1—0,3 м/ч);
    • — скорые (6—10 м/ч);
    • — сверхскоростные (36—100 м/ч);
  • 2. Давлению, под которым они работают:
    • — открытые (безнапорные);
    • — напорные;
  • 3. Количеству фильтрующих слоев:
    • — однослойные;
    • — двухслойные;
    • — многослойные.

Изучение работы безнапорного скорого фильтра

Очистка вод на фильтрах, загруженных песком, является самым старым технологическим приемом водоподготовки, родившемся в Англии. В настоящее время песчаные фильтры широко используются как на очистных сооружениях водоснабжения, так и в канализации в качестве последней ступени очистки (доочистки). Эффект работы по показателю загрязненности мутность (взвешенные вещества в системах канализации) чрезвычайно высок и может достигать 90 %.

При процессе фильтровании очищаемой воды на поверхность загрузки происходит налипание примесей, извлекаемых из воды. Глубина проникания загрязнения в толщу фильтрующего слоя зависит от ряда параметров:

  • 1) скорости фильтрования;
  • 2) крупности зерна фильтрующего слоя;
  • 3) пористости материала;
  • 4) плотности загрузки.

Цель:

  • — изучить работу фильтра при фильтровании воды сверху вниз и при промывке (регенерации) загрузки фильтра фильтрованием снизу вверх;
  • — изучить влияние скорости фильтрования на грязеемкость загрузки;
  • — изучить влияние параметров регенерации (интенсивность промывки) на качество отмывки загрузки.

Описание установки

Лабораторный стенд позволяет познакомиться с конструкцией, а также изучить работу безнапорного фильтра при фильтровании и регенерации.

Основными элементами лабораторного стенда «Скорый напорный фильтр» (фото 19.1, рис. 19.1) являются:

  • — безнапорный фильтр;
  • — бак сырой воды;
  • — резервуар чистой воды (РВЧ);
  • — бак для сбора загрязненной промывной воды;
  • — насос с расходом 40 л/мин и напором до 25 метров водяного столба;
  • — водосчетчик;
  • — запорная арматура.

Фото 19.1. Лабораторный стенд «Изучение работы безнапорного скорого фильтра»

Схема стенда «Изучение работы безнапорного скорого фильтра»

Рис. 19.1. Схема стенда «Изучение работы безнапорного скорого фильтра»:

  • 1, 2, З, 6, 7,8,9 — запорная арматура; 4 — насос; 5 — водосчетчик;
  • 10 корпус скорого безнапорного фильтра

Характеристики фильтра:

Фильтр имеет квадратную форму размером 250 х 250 мм. К фильтру с одной примыкает боковой карман размером 50 х х 250 мм. Карман фильтра выполняет две функции: при работе фильтра в режиме фильтрования через карман фильтра сырая вода поступает в фильтр; при работе фильтра в режиме регенерации загрузки в боковой карман по желобу, расположенному в фильтре над загрузкой, поступают загрязненные промывные воды. Распределительная (дренажная) система, расположенная на дне фильтра, имеет, так же как и боковой карман, двойное назначение. Так в режиме фильтрования дренажная система собирает фильтрат и отводит его фильтра в РЧВ; в режиме промывки (регенерации) загрузки позволяет равномерно по площади фильтра подать промывную воду, что позволяет эффективно отмыть загрузку от изъятых в режиме фильтрования загрязнений. В фильтре применена распределительная система (в виде перфорированной трубы с закрепленной сеткой, навитой в два оборота), в которой равномерность распределения промывной воды достигается за счет большого сопротивления ее движению через перфорацию и сетку. На дне фильтра, перекрывая по высоте на 2 см дренажную систему, расположен поддерживающий слой загрузки крупностью 1—2 мм. На поддерживающем слое размещен фильтрующий слой загрузки из кварцевого песка крупностью 0,5—1 мм и высотой 0,25 м. Очистка воды на такой загрузке происходи за счет двух факторов: механического защемления в порах загрузки загрязнений, а также за счет электростатического притягивания мелких фракций к поверхности фильтрующего материала.

Методика эксперимента и обработки опытных данных

Стенд предназначен только для изучения процесса очистки воды от механических примесей. Первоначально в корпус фильтра засыпают фильтровальную загрузку, предварительно взвешенную шзагр (поддерживающий слой должен быть уже уложен).

В начале эксперимента производят отбор пробы воды из бака «Сырая вода» и определяют концентрацию загрязнений по показателю качества воды «взвешенные вещества». Значение начальной концентрации Со зафиксировать (см. табл. 19.1).

Для изучения режима фильтрования необходимо открыть краны 1,3, 9. Кран 9 позволяет регулировать расход подаваемой на фильтрацию сырой воды. Необходимо отрегулировать положение шарового крана 9 таким образом, чтобы уровень воды в фильтре не доходил до верха корпуса фильтра примерно 2—5 см. Скорость фильтрования можно регулировать степенью открытия шарового крана 1. Шаровые краны 2, 6, 7, 8 должны быть в закрытом состоянии. После установившегося движения очищаемой воды, фиксируем показания водосчетчика и все значения заносим в табл. 19.1. Объем фильтрата ДУ рассчитывается как разница последнего и предпоследнего показания водосчетчика при каждом измерении, выраженная в единицах измерения м3. Продолжительность каждого опыта ДТ рассчитывается также как разница последнего и предпоследнего показаний часов, и записанная в единицах измерения «часы». Зная площадь фильтра (0,25 м • 0,25 м = 0,0625 м2), рассчитывается скорость фильтрования уф = ДУ/(0,0625 • ДТ). Необходимо добиться такого значения экспериментальной скорости фильтрования уф, регулируя степень открытия (закрытия) шаровых кранов 1 и 9, чтобы она находилась в диапазоне 6—8 м/ч. При соблюдении перечисленных выше условий фильтр работает в эксплуатационном режиме. Шаг продолжительности каждого опыта ДТ должен составлять 0,25—0,5 часа (в зависимости от начальной концентрации показателя качества воды «взвешенные вещества«). Концентрация загрязнений в фильтрате Сф определяется путем взятия проб на анализ перед поступлением профильтрованной воды в бак РЧВ.

В промышленных условиях продолжительность между промывками загрузки фильтра составляет 8—12 часов, но может достигать и 24 часа. При проведении лабораторных испытаний продолжительность фильтроцикла рекомендуем ограничить 3 часами.

По окончании фильтроцикла отключаем насос. Необходимо дождаться момента, когда уровень воды в фильтре снизится до уровня желоба. После этого переключаем запорную арматуру в режим промывки зернистой загрузки фильтра. При этом шаровые краны 1, 3, 6, 9 должны быть перекрыты, а шаровые краны 2, 7, 8 открываем. Включаем насос.

Промывная вода подается снизу фильтра через дренаж высокого сопротивления. Поднимается вверх, проходя поддерживающий слой гравия, в зону фильтровальной загрузки (песка). Вода взмучивает песок. Песчинки начинают колебаться, сталкиваются между собой и оттираются от загрязнений, задержанных на их поверхности. Загрязненная промывная вода отводится через желоб, расположенный над загрузкой. Наиболее загрязненная промывная вода поступает из фильтра в начальный период промывки. При промывке водой пиковая концентрация примесей наблюдается сразу после начала промывки и может достигать 900 мг/л. Поэтому производим отбор проб из трубопровода, подающего загрязненные промывные воды в бак, с шагом 30 секунд. Промывка загрузки фильтра производится до тех пор, пока вода не осветлится. Чаще всего продолжительность промывки составляет до 10 мин. По окончании режима промывки насос отключить. Результаты опытов в режиме промывки загрузки фильтра также заносим в табл. 19.1.

Таблица 19.1

Параметры работы скорого безнапорного фильтра

Со = мг/л

1

2

п

Эксплуатационный режим фильтрования

1

2

т

Режим промывки фильтра

1

2

Р

Повторить опыты в режиме фильтрования, изменив скорость фильтрования.

Рассчитать грязеемкость фильтровальной загрузки Гр, мг/мг, в зависимости от скорости фильтрования и объема профильтрованной воды.

Расчет грязеемкости выполняется по формуле

Сделать выводы о влиянии скорости фильтрования на грязеемкость фильтровальной загрузки.

Контрольные вопросы

  • 1. Классификация фильтров с зернистой загрузкой.
  • 2. Какой механизм задержания взвеси в скором безнапорном фильтре?
  • 3. Устройство скорого открытого (безнапорного) фильтров.
  • 4. Принципиальная схема работы скорых безнапорных фильтров и область их применения.
  • 5. Конструктивные особенности скорых безнапорных фильтров.
  • 6. Основные технологические параметры открытого (безнапорного) фильтра.
  • 7. Какова интенсивность промывки загрузки фильтра?
  • 8. Что такое дренаж большого сопротивления? Опишите его устройство.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >