Фильтрация – это
выделение из сточных вод нерастворимых примесей за счёт их адгезии при движении
жидкости через слой фильтрующего материала, который может быть твёрдым, жидким и
коалесцирующим.
Основным
преимуществом фильтрования для очистки воды по сравнению с выше изложенными
метолами является его простота, надёжность и высокая эффективность. К
недостаткам процесса следует отнести необходимость периодической регенерации с
образованием значительных объёмов отходов и существенные потери напора.
При использовании в
качестве фильтрующего материала твёрдых тел принято различать предварительное
процеживание и собственно фильтрование. Процеживание осуществляют через решетки
и сетки с размерами ячеек от 20 до 0,5 мм. Решетки бывают вертикальными и
наклонными, неподвижными и механизированными, а также соединёнными со
специальными дробилками. Сеткам же часто придаётся вращательное или возвратно –
поступательное движение. Собственно фильтрование осуществляют либо через слой
насыпного материала, либо через пористую перегородку в качестве которой могут
служить тканые и нетканые материалы, а так же пористые среды. В подавляющем
большинстве случаев фильтрация сточной воды осуществляется через слой насыпного
материала. Различают природные и искусственные насыпные материалы. В качестве
первых используют песок, антрацит, керамзит, горелые породы и т.п. В качестве
вторых – пенополистирол, пенополиуретан, ситрон и т.д.
Принято различать
так называемые скорые (скорость фильтрования 2 – 15 м/ч) и сверхскоростные
(скорость фильтрования более 25 м/ч) фильтры. Скорые фильтры могут быть
открытыми и напорными. Сверхскоростные фильтры выполняют только напорными.
Схема открытого скоростного фильтра
Исходная сточная
вода попадает в фильтр через распределительные каналы 5 по желобам 4. Проходя
через фильтрующий слой 3 с размерами зёрен 0,8 – 2 мм вода очищается и выводится
через дренажную систему 1 в трубопровод 8. Фильтрующий слой опирается на
несколько слоёв поддержки 2 зернистостью от 4 до 36 мм. Поддерживающие слои
способствуют более равномерному распределению исходной воды по сечению аппарата.
Чем ближе поддерживающий слой к фильтрующему, тем выше должна быть его
зернистость. При регенерации промывная вода поступает по трубопроводу 7, а
выводится по трубопроводу 6.
Схема напорного фильтра
Исходная вода по
трубопроводу 2 через распределитель 4 поступает в аппарат 5 и, пройдя через
дренажную систему 1 по трубопроводу 8 покидает аппарат. Регенерация фильтра
осуществляется подачей свежей воды через трубопровод 9 с отводом по трубопроводу
3.
Применение
напорных фильтров позволяет повысить скорость фильтрации (правда с одновременным
ростом потери напора) и использовать имеющееся давление для транспорта
профильтрованной воды.
При подобном
устройстве фильтров нефтяные и коллоидные загрязнения образуют на поверхности
фильтрующего слоя плёнку, приводящую к резкому увеличению потерь напора и
количества вод, необходимых для регенерации фильтра. Для борьбы с этим явлением
фильтрующий слой делают неоднородным, засыпая его так, чтобы в направлении
фильтрации крупность загрузки убывала. Возможно, также применение многослойных
фильтров с нарастающей дисперсностью фильтрующего материала, или, наконец,
фильтрование снизу вверх. Но все эти ухищрения не особо эффективны и кроме того
могут вызвать перемешивание фильтрующих слоёв различной дисперсности, если они
не разделены специальными механическими приспособлениями.
Преодолеть эти
недостатки удалось в конструкции так называемого каркасно – засыпного фильтра (КЗФ),
представляющего собой разновидность многослойных фильтров с фильтрованием сверху
вниз.
Особый интерес
представляют фильтры с плавающим фильтрующим слоем из синтетических материалов,
в основном, пенополистирола и пенополиуретана. Их основное достоинство – в
гораздо более простом устройстве дренажных систем, а в случае пенополистирола и
в особой устойчивости к нефти. К конструктивным особенностям можно отнести
наличие сетки или решетки в верхней части фильтра, служащей для удерживания
всплывшей загрузки и осуществления фильтрации и промывки сверху вниз. При
крупности загрузки от 0,3 до 8 – 12 мм и высоте слоя около 700 мм скорость
фильтрации находится в пределах 9 – 10 м/час. Конструкция типичного открытого
фильтра ФПЗ – 3 и напорного ФПЗ – 3 – 5Н.
Конструкция
пенополиуретанового фильтра совершенно иная. А отличительной особенностью
является практическое отсутствие промывных вод, т.к. регенерация загрузки
производится отжимом. Наиболее распространены подобные фильтры марки «Полимер»
на максимальную производительность до 500 м3/час.
Схема пенополиуретанового фильтра.
Исходная вода 1
через распределительную камеру 2 с помощью водораспределительных окон 3
поступает в аппарат. Проходя через слой свободно плавающего фильтрующего слоя 7,
через решетчатое днище 10 и приёмную камеру 11, через гидрозатвор 8 вода
покидает установку по трубопроводам 9. Регенерацию фильтрующего слоя
осуществляют с помощью ковшового элеватора 4, подающего гранулы на отжимные
валки 5. Отжатая нефть отводится по лотку 6.
При использовании
в качестве фильтрующего материала жидкости, как правило, сочетают 2 способа
очистки: контактирование загрязнённой воды с очищающей жидкой гидрофобной
контактной средой и отстаивание в динамических условиях.
