Очистка воды начинается с предварительной стадии удаления взвешенных примесей – песка, ила, глины, прочих частиц. Эта задача в модульной системе водоподготовки, как правило, возложена на напорный осадочный фильтр. Осадочный фильтр может применяться для улучшения показателей цветности и мутности воды, выполнять на стадии обезжелезивания задачу осаждения окисленного, потерявшего растворимость трехвалентного железа.
Напорный осадочный фильтр состоит из полимерной емкости, клапана управления, дренажно-распределительной системы и фильтрующей инертной загрузки. Многослойный осадочный фильтр, в свою очередь, предполагает наличие мультимедийной загрузки, распределенной послойно в рабочем пространстве фильтра.
Рейтинг механической фильтрации осадочных фильтров может достигать 5 мкм, но, как правило, для большинства многослойных загрузок не превышает 10-20 мкм.
Конфигурация многослойной загрузки осадочного фильтра должна соответствовать требованиям процесса. Загрузка должна обладать механической прочностью, сохранять классическую инертность к воде, быть экономически выгодной. Традиционно такая загрузка представлена комбинацией гидроантрацита, кварцевого песка, гарнета и гравия.
Гидродинамические параметры многослойной загрузки определяются плотностью слоев. Плотность в свою очередь определяется фракционным составом, размером и формой зерен. Чем мельче частицы – тем больше удельная поверхность фильтрации. Слой, сформированный мелкозернистой средой, будет отлично задерживать взвешенные примеси, но при этом окажет большое динамическое сопротивление, быстро «забьется» взвешенными частицами. Скорость псевдоожижения мелкофракционных частиц может оказаться близкой к скорости вымывания осажденных тяжелых конгломерированых примесей, что затруднит или снизит эффективность удаления последних из загрузки в процессе регенерации.
Фильтрующий слой из крупнозернистой среды не столь эффективен, но обладает меньшей плотностью, большим объемом поровых каналов и большой грязеемкостью в отношении крупных взвесей, способных быстро забивать мелкодисперсный слой.
Напрашивается вывод – формировать загрузку осадочного фильтра только за счет однокомпонентного мелкозернистого материала с «выгодным» рейтингом фильтрации 5 мкм может оказаться далеко не столь выгодным занятием как кажется на первый взгляд. Отсутствие градиента плотности в однородной мелкодисперсной среде создаст предпосылки для «поверхностной» фильтрации только начальным объемом слоя. Куда предпочтительнее с точки зрения грязеемкости выглядит «объемная» фильтрация во всем объеме фильтрующей загрузки. Для объемной фильтрации загрузка должна обладать градиентом плотности, а значит представлять собой многослойную среду с различным фракционным составом.
Выбор гранулометрического состава многослойной загрузки предполагает также поиск компромиссного решения в вопросе скорости противоточной промывки. Скорость потока взрыхления будет с одной стороны ограничена вымыванием легкого верхнего слоя загрузки в дренаж, с другой — необходимостью взрыхления и псевдоожижения нижнего, более тяжелого слоя загрузки. В результате некорректного подбора может сложиться ситуация когда противоточная промывка с одной стороны не будет обладать достаточной эффективностью, с другой – будет сопровождаться потерей объема загрузки, вымываемой в дренаж.
Традиционно загрузка осадочного фильтра для механической очистки и удаления окисленного железа представляет комбинацию слоев гравия, кварцевого песка различного фракционного состава и гидроантрацита — слоя предварительной фильтрации. Конфигурация и градиент плотности слоев позволяют обеспечить компромисс эффективности фильтрации, и грязеемкости загрузки. Результат компромисса – больший фильтроцикл и меньший удельный расход воды на регенерацию загрузки при сохранении эффективности фильтрации на заданном уровне.
| Типоразмер фильтра | Qnom, м3/час | Загрузка*, л | Вход/ выход | Цена, грн/$ |
| 1252/2.5″-CT | 1,0 | 15/30/20 | 1″NPT | 13650 (525) |
| 1354/2.5″-CT | 1,3 | 15/35/20 | 1″NPT | 16250 (625) |
| 1465/2.5″-CT 100 | 1,4 | 20/50/30 | 1″NPT | 18980 (730) |
| 1665/2.5″-CT 130 | 1,8 | 30/70/30 | 1″NPT | 20670 (795) |
*загрузка – протравленный гравий (4-6мм), кварцевый песок 2-х фракций (0,4-0,8 мм и 0,8-1,2 мм), гидроантрацит Akdolit N1 (0,6-1,6мм).
- Линейная скорость фильтрации – 5-10 м/ч.
- Линейная скорость противоточной промывки – 35-40м/ч.
- Плотность гидроантрацита – 0,8 кг/л.
- Плотность кварцевого песка – 1,6 кг/литр.
Все перечисленные компоненты многослойной загрузки в осадочных фильтрах сохраняют инертность к воде, не вступают в реакции с водой, не содержат в структуре металлы переменной валентности, проявляющие каталитические способности (железо, марганец, медь, хром, кобальт). Тем не менее, в процессе эксплуатации в системах обезжелезивания инертная загрузка способна приобретать автокаталитическую способность за счет обрастания гидроокисью железа. В итоге приобретает справедливость принцип работы инертной загрузки в составе систем обезжелезивания –«железо чистит железо»!
