Регенерация песчаных фильтров

Обязательным условием, гарантирующим нормальную работу любого фильтра, является его правильная регенерация. В зависимости от вида фильтра, принципа его работы и устройства, должны проводится соответствующие стадии процесса восстановления рабочих характеристик фильтрующего материала.

Рассмотрим промывку простого вертикального напорного фильтра с песчаной, антрацитовой или иной загрузкой, свойства которой позволяют осветлять воду, задерживая все крупные и взвешенные вещества.

Обратной промывки.
Прямой промывки.

Обратная промывка

Ее длительность составляет от 8 до 10 минут, интенсивность зависит от объема фильтра, фильтрующей загрузки и условий эксплуатации. Обратная промывка необходима для удаления всех взвешенных веществ. Она осуществляется путем взрыхления фильтрующего материала током чистой воды или водовоздушной массы.

В процессе взрыхления частицы загрузочного материала переходят во взвешенное состояние, хаотически перемещаются в объеме фильтра и, непрерывно соударяясь друг с другом, отщепляют налипшие на них загрязнения, которые, вследствие своей малой плотности, выносятся током воды в дренаж.

Промывка может осуществляться чистой водой, чистой водой с воздухом или исходной, в зависимости от типа загрузки и условий эксплуатации фильтра.

Для систем очистки воды с фильтрами на базе корпусов из навитого стекловолокна, как правило, для регенерации используется исходная вода без воздуха.

Для промышленных установок водоподготовки и водоочистки при повышенных требованиях к воде все стадии регенерации проходят на очищенной воде, наличие в необходимом объеме которой, т.е. не менее двух промывок, обеспечивается накопительными резервуарами. При том, что в случае регенерации скорых напорных фильтров больших объемов и площадей фильтрации, где в качестве фильтрующего материала используется песок, промывка осуществляется водовоздушной массой, с использованием воздуходувок.

Обязательными условиями, обеспечивающими успешное прохождение обратной промывки, т.е. такими, при которых зерна загрузки будут находится во взвешенном состоянии и хаотически перемещаться в объеме фильтра с такой интенсивностью и временем, при которых произойдет отделение и удаление налипшего осадка, является, во-первых, достаточное количество промывной воды, во-вторых, соответствующая интенсивность промывки и, в третьих, достаточное относительное расширение слоя фильтрующего материала.

Рассмотрим промывку скорого фильтра с загрузкой из кварцевого песка с применением воздуха:

d частиц песка = 0,5 – 1,0 мм, тогда dэ = 0,75 мм, где d – диаметр зерен, а dэ – эквивалентный диаметр зерен.

подача только воздуха в течении 1…2 мин с интенсивностью 15…20 л/(с⋅м²);
подача воздуха интенсивностью 15…20 л/(с⋅м²) и воды интенсивностью 3…4 л/(с⋅м²) в течении 4…5 мин;
подача воды в течении 4…5 мин с интенсивностью 6…8 л/(с⋅м²).

Как видно, обратная промывка идет в три этапа, с чередованием воды и воздуха, на разных скоростях тока промывной воды.

Для промывки без воздуха для каждого вида фильтрующего материала интенсивность, время и относительная высота расширения слоя загрузки берутся из табличных величин, на основании которых определяется необходимая подача промывного насоса для данного фильтра:

К примеру:
Имеем фильтр площадью 2 м².
Загрузка: кварцевый песок фракции 0,5 – 1,0 мм с высотой слоя 0,7 м.

Задача: рассчитать объем промывного бака и подачу насоса для промывки.

Объем промывного бака рассчитывается по формуле:

V=2wA60T⁄1000=0,12wAT, м³, где
w – табличная интенсивность промывки фильтра, л/(с⋅м²);
A – площадь поверхности фильтрующего материла, в данном случае песка, м²;
Т – продолжительность промывки, берется по таблице, мин.
Следовательно, для нашего фильтра с учетом двух промывок подряд полезный объем промывного бака будет:
V=0,12wAT=0,12⋅14⋅2⋅8=26,9 м³

Подача насоса определяется как произведение площади фильтрующей поверхности на скорость фильтрования(по табличной величине):
Q=A⋅w, л/с
Что для нашего фильтра будет:
Q=2м²⋅14 л/с⋅м²=28 л/с
В пересчете на м³/ч
Q=28⋅3600÷1000=100 м³/ч

При расчете напора необходимо учитывать сопротивления:
- трубопровода, в тройниках и коленах, исходя из скорости воды 2…2,5 м/c;
- распределительной системе фильтра;
- фильтрующей загрузки.
Для распределительной системы фильтра по формуле:
h=ϵ⋅(v²_k)/2g+(v²_o)/2g где
v²_k - скорость потока вначале коллектора, принимается 0,8…1,2 м/c;
v²_o - скорость потока в отвлетвлениях, принимается 1,6…2,0 м/c.
ϵ – коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый по СНиПу.

Сопротивление загрузки принимается по высоте загрузки, в данном случае 0,7 м.

Учитывая в нашем случае сопротивление на участках трубопроводах 0,3 м.вод.ст., принимаем общее сопротивление системы 0,7 + 0,3 +2 = 3 м.вод.ст., где 2 – на неучтенные участки с запасом.

Прямая промывка

Длительность составляет от 2 до 3 минут. Интенсивность прямой промывки берется с параметрами как и для обратной, с разницей в направлении тока воды.

Прямая промывка необходима для удаления всех взвешенных частиц, чье попадание в систему возможно вследствие интенсивного перемешивания фильтрующей загрузки в процессе обратной промывки.

Многоцикличней и технологически сложней является регенерация фильтра с ионообменной смолой. Восстановление свойств смолы, катионита или анионита, происходит в несколько стадий, с использованием таких регенерационных растворов, как раствор соли, кислоты или щелочи.

Наша компания выполнит все работы, связанные с восстановлением свойств фильтрующих загрузок, их замены, осуществит ремонт фильтров, проведет диагностику и настройку управляющих клапанов Magnum, Clack и прочих марок.