Изучение работы напорного скорого фильтра

На водопроводных очистных сооружениях, а также при доочистке в канализационных очистных сооружениях используются фильтры, загруженные различным фильтрующим материалом. В качестве фильтрующего материала используются зернистые загрузки с различным гранулометрическим составом, плотностью. Эти параметры определяют производительность и степень очистки фильтра. Широкое распространение в качестве фильтрующей загрузки получили следующие материалы: кварцевый песок, гравий, гранитный щебень, гранулированный доменный шлак, антрацит, керамзит, полимеры.

Цель: изучение конструкции скорого фильтра и определение параметров фильтрования.

Описание установки

Лабораторный стенд позволяет изучить работу скорых фильтра при двух режимах фильтрования — нисходящем или восходящем потоке сырой воды.

Основными элементами лабораторного стенда «Скорый напорный фильтр» (фото 19.2, рис. 19.2) являются:

  • — бак сырой воды объемом 50 л;
  • — насос с расходом 40 л/мин и напором до 25 метров водяного столба;
  • — фильтр с внутренним диаметром 100 мм и рабочей высотой 1,0 м, снабженный пробоотборниками установленными с шагом 0,3 м;
  • — измерительная и запорная арматуры.

Характеристики фильтра:

  • 1) количество пробоотборников по высоте загрузки п = = 5 шт.;
  • 2) высота каждого слоя фильтровальной загрузки /1к( = 0,2 м;
  • 3) площадь живого сечения фильтра 5 = 0,00785 м2;
  • 4) объем фильтрующего материала в каждом слое Ук1 = = 0,0157 м3.

Фото 19.2. Изучение работы напорных скоростных фильтров

Схема лабораторного стенда

Рис. 19.2. Схема лабораторного стенда

«Изучение работы напорных скоростных фильтров»:

  • 7, 3, 4, 5, 6, 7 — кран; 2 — бак сырой воды; 8 — водосчетчик;
  • 9 пробоотборники; 10 — насос; 77 — сетчатый фильтр; 72 — манометр;
  • 73 — гибкая подводка; 74 — сбросной трубопровод; 75 — фильтр

Вода, поступающая на фильтр, должна быть максимально очищена от масел и нефти, так как эти загрязнения образуют слой на поверхности зернистого фильтрующего материала, который обволакивает гранулы и тем самым снижает сорбционную емкость загрузки.

Методика эксперимента и обработки опытных данных

Фильтрование воды на лабораторной установке производится сверху вниз, а регенерация загрузки — при подаче воды снизу вверх.

При загрузке кварцевым песком с диаметрами зерен (мак-симальным/минимальным, мм) 1,2/0,5 и высоте слоя 0,7— 0,8 м в режиме фильтрования поддерживается скорость в диапазоне 5—6 м/ч, а при форсированном режиме в диапазоне 6—7,5 м/ч. При иной загрузке фильтра данные необходимо уточнять по табл. 15 [13].

При подаче воды в фильтр мутность природной воды не должна превышать 30 мг/л. Оптимальный диапазон мутности — 10—20 мг/л. При подаче сточной воды показатель взвешенных веществ не должен превышать 15 мг/л.

При малой загрязненности исходной воды пробы отбирают с интервалом 20 мин. При большой загрязненности воды интервал отбора проб может быть сокращен до 5 мин. Качество воды определяется с помощью фотоэлектрокалориметра через равные интервалы времени путем взятия проб из пробоотборников.

В процессе эксперимента фиксируются концентраций взвеси в пробах, взятых из пробоотборников, а также потери напора в загрузке (с помощью пьезометров). Необходимо определить начало ухудшения качества воды, отбираемой с различной высоты фильтра, а также отследить динамику ухудшения качества воды в пробах по высоте фильтра.

Расчет продолжительности работы фильтра до момента ухудшения качества выполняется с позиции теории фильтрования, разработанной Д. М. Минцем [16]. В осях отношения конечных С и начальных Со концентраций в воде (С/Со) к продолжительности фильтрования (Т, ч) (рис. 19.3) наносятся данные, полученные по результатам отбора проб по каждому пробоотборнику. Соединив нижние точки, получим горизонтальную линию. Места соединения наклонных линий и горизонтальной линии позволят определить продолжительность действия защитного слоя загрузки.

Зависимости С/С и продолжительности фильтрации

Рис. 19.3. Зависимости С/Со и продолжительности фильтрации

В осях высота защитного слоя И, м — продолжительность действия защитного слоя, Т, ч (рис. 19.4) наносятся точки по каждому пробоотборнику и строится графическая зависимость в виде усредненной прямой.

График определения параметров, необходимых для расчета загрузки фильтра

Рис. 19.4. График определения параметров, необходимых для расчета загрузки фильтра

Уравнение прямой имеет вид

И = аТ+Ь. (19.2)

Полученная прямая позволяет определить параметры процесса фильтрования Ь и а/Ъ. Значение параметра Ъ мы получаем, удлинив прямую до оси высота защитного слоя /?, м. Параметр а равен тангенсу угла наклона прямой. С помощью транспортира определяется угол а и высчитывается значение tg а.

Продолжительность действия защитного слоя загрузки фильтра (до момента, когда качество фильтра начнет ухудшаться) Т, ч можно рассчитать по формуле

где И — высота защитного слоя загрузки, м.

При изучении режима фильтрования снизу вверх соблюдаются те же ограничения: скорость фильтрования должна быть в диапазоне 5—6 м/ч, мутность — до 30 мг/л. Отбор проб производить с интервалом не более 20 мин. При фильтровании снизу вверх очищаемая вода подается вниз загрузки. При этом будет наблюдаться ее увеличение высоты фильтрующего материала. Фронт загрязнения загрузки будет подниматься снизу вверх.

Контрольные вопросы

  • 1. Опишите устройство скорого напорного фильтра.
  • 2. Какие самые распространенные фильтрующие загрузки в скором напорном фильтре?
  • 3. Какие скорости фильтрования в скором напорном фильтре?
  • 4. Какой механизм задержания взвеси при фильтрации в скором напорном фильтре?
  • 5. Какова принципиальная схема работы скорых напорных фильтров?
  • 6. Что такое фильтроцикл?
  • 7. По каким параметрам можно определить необходимость промывки фильтровальной загрузки?
  • 8. Какова интенсивность промывки загрузки фильтра?
  • 9. Что такое водовоздушная промывка?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >