Две цели – расширение и расслоение.

Обратная промывка  — основа для корректной работы гранулированного слоя в фильтре, которой может быть активированный уголь, цеолит, ионообменная смола, мультимедийная или каталитическая среда. Обратная промывка обеспечивает:

— удаление твердых частиц, задержанных и удерживаемых гранулированной средой; — удаление избыточной биомассы (что особенно актуально для гранулированного активированного угля, интенсивно поддерживающего размножение микроорганизмов);

— удаление микропузырьков воздуха, образованных из-за перепада температуры или поступивших с водой (в режиме нисходящего потока воды скопление застрявших в слое микропузырьков закупоривает и блокирует работу части загрузки);

— предотвращение цементации и окаменение слоя загрузки (в фильтрах с нисходящим потоком воды эта проблема усиливается перепадом давления воды и наличием клееподобных примесей в воде, таких как карбонат кальция, биомасса, окисленное железо, некоторые природные органические вещества).

Обратная промывка преследует две основные цели: расширить слой на 30-40% и стратифицировать (расслоить) слой в конце цикла обратной промывки. Для достижения первой цели необходимо убедиться, что слой фактически расширяется, а не просто полагаться на графики производителя загрузки. Графики дают приблизительное представление о скоростях потоков, при которых достигается различный процент расширения, однако, окончательная корректировка должна быть сделана для каждого конкретного случая – всегда есть риск того, что слой либо не достаточно расшириться, либо загрузку из фильтра будет «выносить» поток в дренажную линию.  При правильном расширении слоя гранулы перемещаются в потоке вверх и вниз, трутся друг о друга, что позволяет качественно и быстро очистить поверхность гранул. Достижение второй цели (расслоение загрузки) заключается в том, что после обратной промывки более крупные и плотные гранулы должны расположиться внизу слоя, а более мелкие и менее плотные — наверху слоя. Корректное расслоение позволяет сформировать и поддерживать зону массопереноса – область слоя, в которой концентрация целевой примеси уменьшается от исходной до минимальной обнаруживаемой концентрации. Формирование зоны массопереноса особенно критично для гранулированного активированного угля и других загрузок, обладающих адсорбционными способностями (включая каталитические загрузки для удаления железа). Если частици не упорядочены и зона массопереноса нарушена, проскок целевой примеси и, соответственно, момент замены активированного угля наступит значительно быстрее чем Вы ожидали. Качественная стратификация предполагает постепенное уменьшение скорости потока обратной промывки.

Как часто следует промывать фильтры?

Периодичность промывки фильтра определяется на основе контроля одного из двух параметров: максимально допустимого перепада давления или заданного интервала времени. Первый случай соответствует оборудованию, загрузка которого относительно быстро загрязняется. Пример — адсорбционные фильтры с гранулированным активированным углем без предварительной очистки взвещенных частиц. Кроме удаления взвешенных частиц адсорбционные угольные фильтры поглощают растворенные примеси, обладают высокой биологической активностью и, следовательно, генерируют большое количество биомассы. Чем меньше размер гранул угля, тем больше скорость механического загрязнения поверхностного слоя. Достижение перепада давления в 0,5…0,7 бар требует запуска обратной промывки адсорбционного фильтра.  Однако, если фильтр загрязняется медленно, перепад давления уже не может быть лучшим критерием начала обратной промывки. В таком случае интервал между промывками нужно определить так, чтобы предотвратить цементацию и слеживание загрузки. Здесь уже нужно полагаться на опыт и наблюдения. Однако в любом случае, промывка фильтра должна осуществляться, как  минимум, 1 раз в неделю. Обратная промывка (промывка обратным потоком воды через фильтрующий слой) – это стандартный механизм. Однако, опыт показывает, что в отдельных случаях для достижения приемлемого результата обратной промывки требуется дополнительное внимание. Если исходная вода для обратной промывки очень загрязнена, успех обратной промывки будет находится под угрозой. Это несложная концепция для понимания сути проблемы — просто не используйте очень грязную воду для очистки фильтрующей загрузки. Недостаточное восстановление чистоты слоя в ходе обратной промывки станет причиной снижения эффективности фильтрации, остаточного загрязнения слоя, образования грязевых комков, накопления твердых частиц с последующим отказом системы в целом. Специалисты отрасли водоснабжения еще на заре зарождения технологий фильтрации быстро поняли, что использование чистой воды для промывки даёт значительно лучшие результаты.

Обратная промывка чистой водой.

Что пошло не так? То, что мы видим на картинках – отдельные компоненты фильтра-обезжелезивателя с отложениями окисленного железа. Это состояние не рассматривается как неисправность или дефект. Система обезжелезивания из двух параллельных фильтров (дуплекс) выполняла работу до тех пор, пока загрязнение не достигло критичного размера. Обратная промывка осуществлялась рекомендуемой скоростью потока в течении заданного времени, монтаж системы не содержал принципиальных ошибок. Проблема состояла в перегрузке системы, которая пыталась удалить из воды 14 мг/л окисленного железа фильтрацией в слое каталитической загрузки Katalyst Light с пропорциональной подачей в исходную воду окислителя. Дуплексная система блокировала окисленное железо до нарастания перепада давления в слое загрузки, циклы обратной промывки и ополаскивания (короткая прямая промывка) включались практически через несколько часов фильтрации последовательно для каждого из фильтров. Очевидно, что слишком грязная исходная вода не позволяла восстанавливать исходное состояние фильтров стандартной обратной промывкой с последующим коротким ополаскиванием. Столкнувшись с этой ситуации садовый центр, в котором была установлена эта система фильтрации, принял решение искать более чистый источник воды — отказаться от старой скважины с массивным содержанием железа и пробурить новую скважину в надежде получить менее загрязненную железом воду. Было ли другое решение?

«Не получается стирать одежду в грязной воде».

То, что нужно было предпринять — организовать обратную промывку и ополаскивание фильтра чистой водой. В бытовых системах обезжелезивания практику использования чистой воды для обратной промывки фильтра часто ограничивают экономические и пространственные факторы. Однако, бытовая система обезжелезивания работает до тех пор пока фильтрующий слой и клапан управления не получат критический уровень загрязнения и система будет либо продуцировать воду низкого качества, либо просто выйдет из строя. Решение не выглядит сложным — большинство современных клапанов управления оснащено программируемыми контроллерами, которые поддерживают обратную промывку из отдельного источника чистой воды. В простом исполнении метод подразумевает использование для промывки либо отфильтрованной воды, накопленной в атмосферной емкости, либо потока очищенной воды из общего коллектора, если это промышленная система из достаточного количества параллельных фильтров.

Когда уровень железа в воде становится проблемным?

Отложения окисленного железа – одна из наиболее распространенных причин отказа оборудования в отрасли водоснабжения. Существует условия, определяющие, когда уровень железа становится слишком высоким для успешной обратной промывки и ополаскивания исходной водой. К этим условиям относится pH, наличие биологических примесей, формы и распределение железа, температура, начилие других конкурирующих загрязнителей (марганец, ил, взвешенные частици), тип фильтрующей среды, общее содержание железа. Общим для всех систем фильтрации является то, что слишком большое количество железа в воде приводит к отказу системы. Если в Вашем регионе есть системы, выходящие из строя из-за накопления железа в фильтрующей среде, диффузорах, элементах управления и других смачиваемых деталях, рассматривайте возможность использования более чистой воды для обратной промывки и ополаскивания. В некоторых случаях исходная вода просто слишком грязная для очистки системы и следует изначально рассмотреть возможность применения обратной промывки чистой водой в системах обезжелезивания. Аргументы специалистов по водоподготовке, которые видят приемлемые результаты с использованием уже существующих систем и методов, обоснованы, но если результат неудовлетворителен – вносите изменения и используйте более качественную воду для очистки системы. Точно назвать критичный уровень концентрации железа в исходной воде трудно, но когда общая концентрация железа в исходной воде достигает 5 мг/л, системе становится сложно очищаться, а железо в промывочной воде расходует мощность катализаторов и сокращает пропускную способность (фильтроцикл).

Когда чистая вода для промывки становится обязательным условием.

Если в приоритете качество фильтрации, длительный срок службы и большая производительность обеспечьте подачу чистой воды для промывки фильтров обезжелезивания. На фото промышленная система обезжелезивания в составе четырёх параллельных фильтров, каждый из которых оснащен автоматическим запорным клапаном на входе (исходная вода) и автоматическим трёхходовым клапаном на выходе (очищенная вода). В этой конфигурации очищенную воду для обратной промывки и ополаскивания промываемого фильтра обеспечивают три параллельных фильтра-партнера. Дуплексная система из двух фильтров, в которой только один фильтр подает очищенную воду для промывки фильтра-партнера, скорее всего будет не способна обеспечить достаточное качество воды и расход для промывки фильтра-партнера. Предпочтительный вариант конфигурации системы — 3 или 4 параллельных фильтра. Отдельный резервуар чистой воды также способен обеспечить подачу предварительно очищенной воды с помощью насосной системы, как показано на изображении ниже. А — резервуар чистой воды. B — насос повышения давления. C — клапан с приводом. D — клапан подачи чистой воды на вход фильтра. E — параллельные фильтры. F — обратный клапан. G – предохранительный клапан.