CC BY
370
Л. К. Кузнецов (д.т.н., проф.)1, А. И. Габитов (д.т.н., проф.)2
Технология фильтрования в физико-химических процессах водоподготовки
Уфимский государственный нефтяной технический университет,
1 кафедра водоснабжения и водоотведения,
2кафедра строительных конструкций 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 228-22-11, 228-22-00, e-mail: azat7@ufanet.ru
L. K. Kuznetsov, A. I. Gabitov
Technology of filtering in physical and chemical рrocesses of water-preparation
Ufa State Petroleum Technological University
I, Kosmonavtov Str, Ufa, 450062, Russia; ph. (347) 228-22-11, 228-22-00, e-mail: azat7@ufanet.ru
Рассмотрены технологические аспекты фильтрования как одного из основных процессов реа-гентной водоподготовки. Приведены критерии выбора и оценки основного рабочего элемента фильтров — фильтрующего материала. Проанализированы основные технологические показатели процесса очистки воды фильтрованием.
Ключевые слова: выбор и получение фильтрующих материалов; геометрическая структура; гидравлический уклон; зернистые фильтрующие материалы; касательные напряжения; классификация фильтрующих материалов; коэффициент формы зерен; новые фильтрующие материалы; очистка воды фильтрованием; прочность осадка; удельная поверхность; межзерновая пористость; физико-химическое фильтрование.
Современная реагентная водоподготовка представляет собой комплекс сложных физико-химических процессов, протекающих в медленно движущейся по очистным сооружениям воде. Качество исходной воды определяет принятые химические реагенты и применяемую технологию водоподготовки. Фильтрование является универсальным технологическим процессом в системах водоподготовки.
Эффективная подготовка значительных объемов природных и сточных вод для их целевого использования была и остается главной задачей водоснабжения и водоотведения.
Очистка воды фильтрованием через зернистые фильтрующие материалы играет ведущую роль в водоподготовке и является пока единственным крупномасштабным технологическим процессом, обеспечивающим необходимые качественные и количественные показатели продукции.
Дата поступления 16.02.09
Technological aspects of filtering as one of the basic processes of reagents water-preparation are considered. Parameters of a choice and an estimation of the basic working element of filters — a filtering material are resulted. The basic technological parameters of process of water treating by filtering are analysed.
Key words: choice and reception of filtering materials; classification of filtering materials; durability of a deposit; factor of the form of grains; geometrical structure; hydraulic bias; intergrain porosity; physical and chemical filtering; specific surface; tangents of pressure; the granular filtering materials; new filtering materials; water treating by filtering.
В наиболее мощных системах отраслевой водоподготовки, таких, например, как нефтепереработка, нефтехимия и химия, теплоэнергетика и, особенно, коммунальное хозяйство, как правило, используется физико-химическое фильтрование с применением коагулянтов и флокулянтов.
В системах коммунальной водоподготовки при производстве воды питьевого качества фильтрование на фильтрах различных конструкций является завершающим технологическим процессом, обеспечивающим качество воды по взвешенным веществам различной степени дисперсности, а также другим формам загрязнений, задерживаемым фильтрующей загрузкой и сорбируемым образующимся в ней осадком (мутность, цветность, остаточный алюминий, железо, марганец, фтор и др.) 1 2. При обработке хозяйственно-бытовых сточных вод фильтры различных конструкций обеспечивают их глубокую очистку перед
сбросом в водные объекты или повторным
использовании в производстве или сельском 3
хозяйстве .
В системах водоподготовки в теплоэнергетике фильтрование через инертные зернистые фильтрующие материалы, обеспечивая удаление из воды диспергированных веществ, коллоидов и других загрязнений, создает защитный барьер перед ионообменными ступенями водоподготовки и тем самым обеспечивает эффективную работу последних.
В системах водоподготовки нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности фильтрование используется для глубокой очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ и нефтепро-4-6
дуктов .
Фильтрующий материал является основным рабочим элементом фильтров различных конструкций, применяемых практически во всех схемах отраслевой водоподготовки.
В связи с тем, что традиционным фильтрующим материалом в течение длительного времени являлся природный кварцевый песок, то при его использовании вопрос о конструкциях фильтрующих загрузок не ставился, поскольку они были предопределены естественным гранулометрическим составом и показателями геометрической структуры зерен песка.
В начале 60-х гг. ХХ в. появилось и оформилось самостоятельное направление в разработке и совершенствовании конструкций фильтров — новые фильтрующие материалы (НФМ). Перед данным направлением первоначально стояла узкая техническая задача: найти равноценную замену дефицитному кварцевому песку Волгоградского карьера. Но дальнейшее развитие этого направления позволило разработать принципиальные теоретические положения и усовершенствования инженерной технологии осветления вода фильтрованием.
В числе первых НФМ были дробленый керамзит и дробленые горелые породы 7 *. Затем были предложены дробленый и недробленый шунгизит, вулканические и доменные шлаки, гранодиорит, цеолиты, гранитные и базальтовые пески, аглопорит, синтетические материалы и др. Некоторые из этих материалов применяют в производственных масштабах, другие, из-за дефицитности, дороговизны и т.п., исследованы на лабораторных и полу-производственных установках.
Разнообразие фильтрующих материалов вызывает настоятельную необходимость их классификации и комплексной оценки. Это
предпринято некоторыми авторами. Так, например, в работе 9, все фильтрующие материалы предложено классифицировать по их поверхностной активности на:
— инертные материалы, не обладающие сорбционными свойствами и применяемые для осветления воды: речные, озерные и карьерные кварцевые пески;
— активные материалы, обладающие сорбционными свойствами, применяемые для очистки воды, содержащей различные загрязнения и ценные вещества: мрамор, доломит, каолин, шлаки;
— инертноактивные материалы, применимые как для осветления воды так и для извлечения из нее загрязнителей и ценных веществ: керамзит, шлаки, горелые породы, «алмазный хвост».
Таким образом, фильтрующие материалы могут иметь инертную, активную и модифицированную поверхность. По крупности загрузку фильтров предлагают классифицировать 10 на:
— мелкозернистую — диаметром 0.2—0.4 мм;
— среднезернистую — диаметром 0.4—0.8 мм;
— крупнозернистую — диаметром 0.8—1.0 мм;
— поддерживающие слои — диаметром 2.0—16.0 мм.
Фильтрующий материал должен иметь требуемый для данных условий гранулометрический состав, содержать не более 5% количество меньше минимальной фракций, и не более 10% фракций крупнее максимальной. При наличии нескольких видов фильтрующих материалов выбор следует осуществлять на основании комплексных технико-экономических расчетов.
Технологические свойства зернистых фильтрующих загрузок различных фильтровальных сооружений определяет геометрическая структура применяемого фильтрующего материала. Основными показателями геометрической структуры зернистого фильтрующего материала являются удельная поверхность ю и межзерновая пористость т, поскольку на поверхности зерен происходит извлечение загрязнений из воды, а в межзерновых порах — формирование и накопление осадка. Поэтому, чем выше значения этих показателей фильтрующего материала, тем более высокой грязеем-костью, а значит и более высокими технологическими свойствами обладают фильтрующие загрузки на его основе 11. Предпочтение следует отдавать фильтрующим материалам обломочной остроугольной формы с развитой шероховатой поверхностью, получаемым дроблением и рассевом из более крупного сырья 12, 13. Природные и некоторые искусственные филь-
трующие материалы, как правило, имеют окатанную, близкую к сферической форму и гладкую поверхность. Применение эффективных фильтрующих материалов позволяет, по сравнению с традиционным кварцевым песком, увеличить скорость фильтрования или (и) продолжительность рабочего цикла сооружений (фильтроцикла) в 1.5—2. раза.
Поскольку задержание взвешенных и коллоидных частиц происходит на поверхности зерен фильтрующей загрузки, а накопление осадка — в ее межзерновом пространстве, то эффективность фильтрующего материала предложено определять по показателям его
геометрической структуры: удельной поверх-
11
ности и межзерновой пористости 11, а получение материала с высокими технологическими
свойствами следует осуществлять дроблением
12 13
соответствующего сырья .
Проанализируем ожидаемые технологические показатели фильтрующих материалов по их геометрической структуре.
Удельная поверхность зерен фильтрующего материала равна его суммарной поверхности в единице объема материала и может быть определена по формуле 14
Ю
6а • (1 - т)
Э
где а — коэффициент формы зерен материала;
т — пористость фильтрующего материала; ¿э — эквивалентный диаметр зерен фильтрующего материала.
Межзерновая пористость равна отношению суммарного объема межзерновых пор к общему объему фильтрующего материала и обычно определяется опытным путем по стандартной методике 15. Коэффициент формы зерен — это отношение поверхности зерна фильтрующего материала к поверхности равновеликого по объему шара.
Величина удельной поверхности зерен, определенная по приведенной зависимости (1), для различных фильтрующих материалов находится в пределах от 4000—4500 до 6500—7000 м-1, то есть изменяется от минимальных значений до максимальных приблизительно в 1.5—1.6 раза. Межзерновая пористость обычно находится в пределах от 0.38 до 0.75.
Здесь следует иметь в виду, что подобные определения, достаточно точные для практического применения, в то же время, более или менее приблизительные, поскольку определен-
ное влияние на полученные результаты оказывает и внутризерновая пористость. Очевидно также, что в динамических условиях процесса фильтрования при направленном движении потока не вся удельная поверхность и межзер-новая пористость, полученные в статических условиях и определенные расчетом, будут участвовать в процессе. Динамические их значения будут несколько меньше, в зависимости от конкретных условий эксплуатации сооружения.
При работе фильтровальных сооружений в процессе накопления осадка в фильтрующей загрузке возрастают истинные скорости движения воды в уменьшающихся порах фильтрующей загрузки и, следовательно, возрастают, при условии поддержания необходимой производительности сооружений, гидравлический уклон и гидродинамическое воздействие фильтруемого потока воды на формирующийся осадок. Когда величина гидродинамического воздействия фильтруемого потока воды достигает значений прочности сформировавшегося осадка, то есть так называемого предельного состояния, происходит разрушение осадка и сооружение необходимо выводить на промывку.
Гидродинамическое воздействие фильтруемого потока характеризуется величиной касательных напряжений, определяемой по формуле
16
Т =
30,66 • и • а • ^ • (1 - т)
ё • т2
где и — скорость фильтрования; ц — вязкость воды.
Чем меньше будут значения начальных касательных напряжений и темп их прироста, тем дольше проработает фильтр до достижения предельного состояния. Поэтому наиболее эффективным будет фильтрующий материал с минимальными значениями касательных напряжений.
Гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя характеризуется гидравлическим уклоном I, определяемым по формуле 14
I
184 • и • а • ^ • (1 - т)
р • g • ё • т
где р — плотность воды;
g — ускорение свободного падения.
Чем меньше будет значение начального гидравлического уклона и темп его прироста, тем дольше сможет проработать фильтр при заданном располагаемом напоре.
2
Оптимальное соотношение касательных напряжений и гидравлического уклона должно обеспечить исчерпание располагаемого напора фильтра в момент достижения им предельного состояния.
Таким образом, наиболее эффективными будут являться фильтрующие материалы, обладающие наибольшими значениям удельной поверхности и межзерновой пористости и наименьшими значениями касательных напряжений и гидравлического уклона.
Относительные значения показателей фильтрующих материалов, определенные по сравнению с кварцевым песком с использованием положений 16, 17
Очевидно, что оптимальному фильтрующему материалу будут также соответствовать минимальные значения начального гидравлического уклона.
Перечисленные показатели позволяют оценить процесс осветления воды фильтрованием и зависят от геометрической структуры фильтрующего материала.
Целесообразно дать и гидравлическую оценку фильтрующим материалам, используя предложение Д. М. Минца 14 по определению критического значения числа Рейнольдса КеКР для фильтрующего слоя:
* = А
Яе Кр =
5
Б 1 - 5
где А = 5,1а2;
,(1 - т )
Б = 0,05!]-
т2’
8 — относительная точность расчета.
В табл. приведены показатели различных фильтрующих материалов. За эталонный материал принят традиционный кварцевый песок. Оптимальным соотношением перечисленных показателей обладают новый дробленый керамзит, дробленый шунгизит, дробленые горелые породы и вулканический шлак «кармра-
шен». Эти же материалы имеют наибольшие значения ИеКР, то есть более широкую область ламинарной фильтрации. Большинство других фильтрующих материалов занимают промежуточное положение между кварцевым песком, антрацитом и перечисленными материалами.
Из анализа геометрической структуры следует, что, во-первых, современные эффективные фильтрующие материалы обеспечивают повышенную грязеемкость фильтрующего слоя по показателям удельной поверхности и межзерновой пористости, во-вторых, их применение позволяет осуществлять ламинарную фильтрацию при более высоких, чем на кварцевом песке и антраците скоростях.
На рис. 1 представлены фотографии зерен наиболее характерных фильтрующих материалов, нашедших широкое практическое применение в водоподготовке.
Большинство предложенных в настоящее время фильтрующих материалов имеет более эффективную, чем кварцевый песок и дробленый антрацит, геометрическую структуру, что обеспечивает их более высокие геометрические показатели и способствует значительной интенсификации работы фильтровальных сооружений.
При использовании эффективных фильтрующих материалов диаметр зерен фильтрующей загрузки в соответствии с рекомендациями 18 может быть увеличен в -у/а раза по сравнению с кварцевым песком с сохранением технологических параметров процесса фильтрования как для кварцевого песка.
Окончательный выбор фильтрующего материала производят на основании комплексных технико-экономических расчетов и сравнения имеющихся вариантов с учетом технологической эффективности различных материалов.
При проектировании фильтров необходимо учитывать плотность фильтрующего материала. По этому показателю существующие в настоящее время фильтрующие материалы можно ориентировочно разделить на три группы:
зерно кварцевого песка зерно керамзита зерно горелых пород
Рис. 1. Наиболее характерные фильтрующие материалы в технологии водоподготовки
Оо
Оо
Таблица
Показатели фильтрующих материалов
Фильтрующий материал Порис- тость Коэффициент формы зерен Удельная Относительные значения показателей Значения ReKP
поверх- ность Удельная поверхность Гидродинамическое воздействие Гидравлический уклон 8 = 0,05 8 = 0,10 8 = 0,15
01 Кварцевый песок 0.410 1.17 4140 1.00 1.00 1.00 1.43 2.99 4.77
Q Е Дробленый антрацит 0.500 1.50 4140 1.00 1.11 1.19 2.55 5.33 8.50
* Керамзитовый песок 0.460 1.29 4180 1.01 0.80 0.72 2.06 4.32 6.89
ъ О Керамзит дробленый 0.610 2.35 5500 1.33 0.60 0.54 4.39 9.20 14.67
* >< Керамзит дробленый после 6... 8 лет эксплуатации 0.570 1.88 4850 1.17 0.61 0.51 3.82 8.00 12.77
Горелые породы Кузбасса 0.580 2.10 5290 1.28 0.64 0.58 3.73 7.83 12.48
-с Шунгизит недробленый 0.500 1.67 5010 1.21 0.81 0.81 2.30 4.80 7.67
(D О Шунгизит дробленый 0.570 2.05 5290 1.28 0.66 0.61 3.50 7.32 11.67
* Г ранодиорит дробленый 0.490 1.90 5810 1.40 0.98 1.15 1.84 3.85 6.14
* Базальтовый песок 0.490 1.60 5000 1.21 0.85 0.86 2.18 4.57 7.29
"0 Гранитный песок 0.500 1.70 5100 1.23 0.83 0.83 2.25 4.72 7.52
I Q Кармрашен (вулк. шлак) 0.630 2.67 5910 1.43 0.60 0.56 4.70 9.85 15.71
|э Мастара, шануайр (вулк. шлаки) 0.530 2.67 7400 1.79 1.04 0.53 2.02 4.22 6.73
Го о Металлургические шлаки 0.485 2.15 6640 1.60 1.15 1.55 1.55 3.25 5.19
о «о Габбро-диабаз 0.480 1.75 5460 1.32 0.96 1.08 1.82 3.82 6.09
Клиноптилолит 0.510 2.20 6470 1.56 1.01 1.27 1.90 3.98 6.35
0 Пиролюзит 0.480 1.60 4990 1.21 0.88 0.91 2.00 4.18 6.67
Гранульная смола МСК 0.413 1.06 3730 0.90 0.87 0.79 1.62 3.40 5.42
0> Органическое стекло 0.465 1.12 3600 0.87 0.68 0.52 2.49 5.21 8.31
fe Пенополистирол дробленый 0.458 1.68 5460 1.32 1.06 1.25 1.55 3.25 5.19
t\5 Пенополистирол недробленый 0.450 1.30 4290 1.04 0.86 0.82 1.87 3.91 6.23
Оптимальный материал 0.600 2.50 6000 1.45 0.68 0.67 3.77 7.90 12.59
тяжелые — с плотностью более 2000 кг/м3; легкие — с плотностью менее 2000 кг/м3 и плавающие — с плотностью менее 1000 кг/м3. Плавающие материалы имеют свою специфику применения. Таким образом, плотность также является одним из основных критериев выбора и предварительной оценки фильтрующего материала.
Применение фильтрующего материала в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения должно быть разрешено центральными санитарными органами. Основными технологическими показателями фильтров являются скорость фильтрования и продолжительность работы между промывками. При этом безус-
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
ловным является обеспечение качества фильтрата требованиям соответствующих нормати-
19 20
вов, в частности, на питьевую воду ’ .
При проведении фильтроциклов с одинаковой скоростью фильтрования при прочих равных условиях процесса для различных фильтрующих материалов продолжительность фильтроцикла для более эффективного по геометрической структуре фильтрующего материала, очевидно, будет больше. Ориентировочные значения относительной продолжительности фильтроциклов могут быть приняты по графикам, изображенным на рис. 2.
Значения предельной пористости принимаются на основании предварительных опытов
тпр = 0,350
тпр = 0,300 тпр = 0,250 тпр = 0,200
тпр = 0,150
т0
0,600
0,650
0,400 0,450 0,500 0,550
Рис. 2. Зависимость относительной продолжительности фильтроцикла от исходной пористости для различных значений предельной пористости фильтрующего материала I
Рис. 3. Зависимость относительной скорости фильтрованияот относительнъх значений пористости и удельной поверхности
І
отн
отн
во время пуско-наладочных работ на установке для конкретных условий эксплуатации.
Для проведения фильтроциклов приблизительно одинаковой продолжительности при прочих равных условиях и параметрах процесса при использовании, в частности, кварцевого песка в одной колонке и сравниваемого современного фильтрующего материала в другой скорость фильтрования в последнем случае следует принимать большей. Ориентировочные значения относительного увеличения скорости фильтрования иОТН могут быть приняты в зависимости от величины ^ОТНхюОТН по графику, изображенному на рис. 3. Если эквивалентные диаметры фильтрующих материалов в колонках ^.КВ и ^.М, отличаются, то полученные значения иОТН следует умножить на соотношение ¿ЭКВ/^.М, где ^.КВ и ^.М — эквивалентные диаметры зерен кварцевого песка и современного фильтрующего материала.
Количество загрязнений, например, взвешенных веществ, задержанных фильтром в каждый текущий момент времени из единицы объема очищаемой воды ДС, определяется следующим образом:
АС = Со - Сф,
где СО — мутность исходной воды;
СФ — мутность фильтрата.
Общее количество загрязнений, задержанных единицей площади фильтра в течение рабочего цикла, характеризует грязеемкость фильтрующей загрузки СГ
СГ = АС-и-1,
где 1 — продолжительность рабочего цикла фильтра.
Грязеемкость является обобщающим параметром, объединяющим степень очистки, скорость фильтрования и продолжительность работы фильтра. Величина грязеемкости может быть определена также непосредственно по параметрам промывки
СГ = С пром - ^пром ,
где СПРОМ — содержание взвешенных веществ в промывной воде;
'^ПРОМ — объем промывной воды.
Значения грязеемкости, определенные по двум последним формулам, могут отличаться в случае определения ДС и СПРОМ по различным методикам, например по фотоэлектроколориметру и весовым способом. Поэтому при проведении параллельных опытов по фильтро-
ванию с целью сравнения различных фильтрующих материалов следует пользоваться какой-то одной методикой определения грязеемкости.
Грязеемкость конкретной фильтрующей загрузки не является величиной постоянной и зависит от условий проведения процесса фильтрования.
По пере накопления осадка в фильтрующей загрузке происходит рост потерь напора ДЬ. Величину ДЬ обычно определяют по пьезометрам, установленным по высоте фильтрующей загрузки. Частота установки пьезометров зависит от назначения фильтра. Опытные и лабораторные фильтры оборудуются бьльшим количеством пьезометров. На производственных фильтрах, как правило, устанавливают не менее двух пьезометров в начале и конце фильтрующего слоя. В этом случае
АЬ = Ъ н - Ь к ,
где ЬН — показания пьезометра в начале фильтрующей загрузки;
ЬК — показания пьезометра в конце фильтрующей загрузки.
По показаниям пьезометров можно в любой момент фильтроцикла определить гидравлический уклон фильтрующей загрузки или отдельного фильтрующего слоя
. = АЪ
*=НО ’
где НО — высота фильтрующей загрузки или фильтрующего слоя.
Технологический процесс очистки воды фильтрованием продолжается до момента достижения фильтрующей загрузкой предельной насыщенности осадком, то есть до достижения предельного состояния. Предельному состоянию соответствуют значение предельного гидравлического уклона гПР и предельных касательных напряжений 1ПР, равных в этот момент прочности осадка на сдвиг. Происходит срыв сформировавшегося осадка, качество фильтрата ухудшается и сооружение необходимо выводить на промывку.
Промывка фильтров, как правило, производится подачей промывной воды снизу вверх с интенсивностью, обеспечивающей взвешивание и расширение фильтрующей загрузки 1. При этом происходит нарушение сформировавшейся в межзерновом пространстве фильтрующего слоя структуры осадка, разрушение осадка и вынос с восходящим потоком промывной воды. Кроме того, при движении зе-
рен фильтрующего материала во взвешенном слое происходит их взаимное соударение и «оттирание» оставшегося на поверхности зерен осадка. Помимо традиционной водяной промывки применяется водовоздушная, а также так называемая «верхняя» промывка фильтрующего слоя.
Основными параметрами водяной промывки являются интенсивность подачи промывной воды (интенсивность промывки) ю, относительное расширение фильтрующей загрузки е и продолжительность промывки 1ПРОМ. Интенсивность промывки лабораторной установки может быть определена следующим образом:
ПРОМ
ю = ,
f •1
АМ 1ПРОМ где £М — площадь модели фильтра.
Интенсивность промывки и степень расширения фильтрующего слоя связаны прямой зависимостью. Относительное расширение загрузки определяется следующем образом:
e =
И - и
О
И
•100 %,
О
где Н — высота взвешенного фильтрующего слоя во время обратной промывки.
Поскольку относительное расширение и интенсивность промывки данной загрузки связаны прямой зависимостью, последнюю можно определить, построив график этой зависимости. Определенную погрешность здесь может вносить температура, от которой будет зависеть вязкость и плотность воды, но для лабораторных условий, при которых колебания температуры незначительны, влиянием этого фактора можно пренебречь.
Продолжительность промывки определяют опытным путем по полному вымыванию осадка из фильтрующей загрузки. Промывку следует завершать, когда качество промывной воды до и после фильтра становится одинаковым. Практически этот момент можно определить визуально, а более точно — по фотоэлектроколориметру.
Общий анализ и сравнение современных фильтрующих материалов показывают, что
— в настоящее время предложено значительное количество фильтрующих материалов с большим разнообразием свойств и показателей;
— выбор и применение фильтрующих материалов происходит на эмпирической основе, и в ряде случаев без достаточного изучения и технико-экономического обоснования;
— наличие значительного количества фильтрующих материалов с разнообразными технологическими и экономическими показателями, говорит о необходимости единого, научно обоснованного подхода к этому важному вопросу;
— к выбору и оценке фильтрующих материалов необходим комплексный подход с учетом совокупности всех факторов, включая объем водопотребления в различных отраслях промышленности;
— наиболее распространены и исследованы современные фильтрующие материалы из дробленого керамзита и дробленых горелых пород, по этим материалам накоплен значительный инженерный опыт;
— современные фильтрующие материалы в большинстве своем являются материалами с высокой грязеемкостью, что дает возможность осуществлять осветление фильтрованием природных мутных и высокомутных вод, промышленных сточных вод содержащих механические примеси, нефтепродукты и другие загрязнения.
Применение эффективных фильтрующих материалов 18, 21 позволяет существенно интенсифицировать процессы очистки воды фильтрованием и увеличить производительность фильтровальных сооружений. В настоящее время в качестве зернистой фильтрующей загрузки применяют естественные и искусственные гранулированные и дробленые фильтрующие материалы: речной и карьерный кварцевый песок, антрацит, шунгизит, керамзит, вулканические шлаки и туфы, горелые породы, гранодиорит, габбро-диабаз, кварциты, металлургические и доменные шлаки и другие материалы. Некоторые из этих материалов являются в той или иной степени инертноактивными, то есть обладающими определенными сорбционными или (и) ионообменными свойствами. В качестве активных фильтрующих материалов следует отметить цеолиты, получающие все более широкое распространение в процессах водоподготовки.
Независимо от технологии производства существует ряд общих положений, которые следует выполнять при выборе и получении фильтрующего материала:
— пористость зернистого фильтрующего материала и гравийных или щебеночных фрак-
9.
10.
11.
12.
ций в любом случае должна быть не менее 8. 40%;
— для сооружений с восходящим потоком воды следует применять материалы с плотностью более 2500 кг/м3;
— предпочтение следует отдавать материалам, имеющим развитую удельную поверхность и высокую межзерновую пористость;
— фильтрующий материал должен иметь требуемый для данных условий гранулометрический состав, содержать минимальное, не более 5%, количество фракций, меньше минимальной, и не более 10% фракций крупнее максимальной;
— при наличии нескольких видов фильтрующих материалов выбор следует осуществлять на основании комплексных технико-экономических расчетов.
Литература
1. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.— М.: Госстрой России, 1998.- 128 с.
2. Кузнецов Л. К. Эксплуатация наружных систем коммунального водоснабжения: Учеб. пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999.- 344 с.
3. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой России.- М.:
ГУП ЦПП, 1999.- 72 с.
4. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / Я. А. Карелин, И. А. Попова, Л. А. Евсеева, О. Я. Евсеева.- М.: Стройиздат, 1982. —
184 с.
5. Проскуряков В. А., Шмидт Л. И. Очистка сточных вод и химической промышленности.-Л.: Химия, 1977.- 464 с.
6. Беличенко Ю. П., Гордеев Л. С., Комиссаров Ю. А. Замкнутые системы водоснабжения химических производств: Учебное пособие для вузов.- М.: Химия, 1996.- 272 с.
7. А. с. 267581 СССР, Кл. 12 а, 2 МПК В 01. Фильтрующий материал для водоподготовительных фильтров / В. Н. Мартенсен (СССР)
№ 914778/23-26; Заявлено 31.07.64; Опубл. 21 02.04.70, Бюл. № 13.- 1 с. 21.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
А. с. 639576 СССР, М. Кл. 2 В 01 Э 39/02 С 02 С 1/18. Фильтрующий материал для водоподготовительных фильтров / А. М. Фоминых, В. В. Сбоева, В. А. Бедрин (СССР).-№ 1063009/23 26; Заявлено 18.03.66; Опубл. 30.12.78, Бюл. № 48.- 2 с.
Чекаев А. Г., Насынбаев К. С. Очистка воды в целинных районах / Под ред. Л. Е. Тажибе-кова.- Алма-Ата: Кайнар, 1982.- 112 с.
Журба М. Г. Очистка воды на зернистых фильтрах.- Львов: Вища школа, 1980.- 199 с. Фоминых А. М., Чермошенцев В. М., Тестова-Н. А. // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.-1975.- № 12.- С. 125.
Полевский А. И. Комплексное исследование свойств и технологии переработки горелых пород: Применительно к сорбцион.-фильтрацион. процессам / Автореф. дис... канд. техн. наук.-Новосибирск: НИСИ им. В. В. Куйбышева, 1969.- 22 с.
Фоминых А. М. // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.- № 12.- С. 112.
Минц Д. М. Теоретические основы технологии очистки воды.- М.: Стройиздат, 1964.- 156 с. Инструкция по применению местных зернистых материалов в водоочистных / АКХ им. К. Д. -Памфилова Минжилкомхоза РСФСР, НИИК-ВОВ.- М.: Стройиздат, 1987.- 32 с.
Фоминых А. М. //Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1973, № 11.- С. 104.
Минц Д. М., Шуберт С. А. Гидравлика зернистых материалов.- М.: Изд-во мКх, 1955.- 109 с. Аюкаев Р. И., Мельцер В. 3. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды: Справ. пособие.- Л.: Стройиздат. Ленигр. отд-ние, 1985.- 120 с.
ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством/Государственный комитет СССР по стандартам, введ. 01.01.85 до 01.01.90.- М.: Изд-во стандартов, 1983.- 7 с.
СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества/Госкомсанэпиднадзор России.-М.: Информационно-издательский центр Гос-комсанэпиднадзора России, 1996.- 112 с.
Николадзе Г. И. Технология очистки природных вод.- М.: Высшая школа, 1987.- 478 с.
