Очистка сточных вод различными способами, современные фильтрационные системы

Добавить в закладки Версия для печати

Неотъемлемой частью бытовых и производственных процессов является фильтрация сточных вод. При фильтрации загрязненную жидкость пропускают через пористые материалы для отделения ила, песка, окалины и других дисперсных частиц от жидкой среды. Конструкцию фильтрующей системы, тип устройства для процеживания выбирают в зависимости от объема сточных вод, нуждающихся в очистке, их физико-химических качеств, степени загрязнения и требуемой степени очистки.

очистка сточных вод

Виды фильтрования

По степени загрязнения сточных вод процесс фильтрации можно разделить на 3 вида:

  1. Осветление. Производится очистка жидкости с содержанием твердой фазы не более 0,1% от общего объема.
  2. Сгущение. Сточные воды содержат 0,1-1% твердой фазы, которая в процессе фильтрации отделяется от жидкой среды в виде сгущенной суспензии.
  3. Фильтрование с образованием осадочного слоя. Содержание твердой фазы в сточных водах составляет более 1% общего объема. В процессе очистки прослойка осадка из твердых частиц остается на перегородке фильтра.

фильтрование сточных вод

Типы фильтровальных устройств

Очистка сточных вод связана с постоянным прогоном через фильтры большого количества загрязненной жидкости, поэтому при создании фильтрационной системы используют устройства, для функционирования которых не требуется большого давления. Наиболее подходящими для этой цели являются устройства:

  • С сетчатыми элементами;
  • С пористыми перегородками;
  • С зернистым слоем;
  • Полимерные.

Фильтры с сетчатыми элементами

К этому типу устройств относятся микрофильтры и барабанные сетчатые установки. Их используют, чтобы организовать фильтрацию загрязненных стоков от грубодисперсных примесей, содержащих не более 300 мг взвеси на 1 л.

Барабанные сетки

Сетчатый барабанный фильтр представляет собой конструкцию из вращающегося барабана, обтянутого фильтрующей сеткой. В зависимости от размера твердых частиц, содержащихся в воде, барабан можно обтягивать сетками с разным размером ячеек от 0,3 до 0,8 мм. Барабан вращается при помощи электрического привода со скоростью до 0,5 м/с, при этом сточная вода поступает внутрь барабана и процеживается от дисперсных частиц через ячейки сетки. Оставшиеся на фильтрующей сетке примеси регулярно смываются проточной водой, затем удаляются из системы. Барабанный сетчатый фильтр снижает загрязненность сточных вод на 25-40%, он обычно устанавливается перед зернистым фильтром.

барабанные сетки для фильтрации

Микрофильтры

Микрофильтр имеет аналогичную конструкцию и отличается от барабанных сеток только размером ячеек, которые в устройствах этого типа составляют 40-70 мкм. Эффективность очистки загрязненных стоков при помощи микрофильтров составляет 40-60%, иногда их используют вместо первичных отстойников.

микрофильтры

Очистка сточных вод при помощи фильтров с сетчатыми элементами возможна лишь в случаях, когда в сточных водах, поступающих в устройства, отсутствуют вязкие примеси (смола, масло, битум). Оседание вязких веществ на фильтрующей сетке значительно затрудняет ее очистку и промывку, замедляет процесс фильтрации.

Фильтры с пористыми перегородками

Чаще всего пористые перегородки для фильтровальных устройств изготавливаются из шерстяных, хлопчатобумажных и керамических материалов. Реже встречаются стеклянные, металлические, углеродные элементы. Методы очистки сточных вод при помощи установок с пористыми перегородками включают в себя:

  • Фильтрование суспензии с отделением осадка;
  • Фильтрование с закупориванием пор.

С образованием осадка

Способ фильтрации с образованием осадка используют при очистке суспензии с содержанием твердых частиц более 1%. Обычно этот метод применяется в намывных фильтрах. В результате пропускания грязных стоков через пористую перегородку, влажный осадок отделяется от очищенного фильтрата и остается на поверхности фильтрующего элемента.

фильтры с образованием осадка

С закупориванием пор

При способе фильтрации с закупориванием пор твердые дисперсные частицы проникают внутрь перегородки и остаются там, осадок не образуется. Такой вид оборудования выбирают для использования метода осветления, при очистке жидкости с содержанием взвеси менее 0,7%.

фильтры с закупоркой пор

Фильтры с зернистыми перегородками

Система фильтрации сточных вод, включающая фильтры с зернистой перегородкой (загрузкой), используется при глубокой механической очистке малозагрязненных стоков от мелкодисперсной взвеси. Кроме того, зернистые элементы применяются для доочистки жидкости после первичной фильтрации.

Устройство с зернистой загрузкой представляет собой резервуар, построенный из бетона или кирпича, на дне которого расположен дренаж для водоотвода. Сверху дренажа прокладывают слой из поддерживающего материала, еще выше – фильтрующий слой из зернистой основы. В качестве фильтровального элемента используют песок, гравий, керамзит, опилки, различного рода шлаки, керамическую крошку и прочие материалы, устойчивые к химическому воздействию и не загрязняющие очищенный фильтрат.

фильтры с зернистой перегородкой

Загрязненная жидкость подается сверху на фильтрующие элементы и проходят сквозь них до дренажного устройства. Твердые частицы и вязкие примеси остаются на зернистой основе, которая регулярно подвергается промывке и очищению.

Фильтры с зернистыми перегородками можно классифицировать в зависимости от нескольких параметров:

  • Рабочее давление;
  • Скорость фильтрации;
  • Направление потока;
  • Размер элементов фильтрующего слоя;
  • Число фильтрующих слоев.

Рабочее давление

По параметру рабочего давления зернистые установки делятся на открытые и закрытые. В открытые устройства сточные воды поступают самотеком, высота фильтрующего слоя в них составляет 1-2 м. Также их называют безнапорными.

рабочее давление

Закрытые зернистые фильтры еще называют напорными, так как вода в них подается насосами сверху под напором. Толщина фильтрующего слоя в таких устройствах составляет 0,5-1 м.

Для очистки сточных вод чаще используют напорные установки из-за их более высокой эффективности.

Скорость очистки

По скорости очистного процесса устройства с зернистыми перегородками делятся на медленные, скоростные и сверхскоростные. Скорость процесса фильтрации в каждом типе оборудования зависит от степени загрязнения жидкости.

скорость очистки

В медленные фильтры стоки всегда подаются самотеком и проходят через фильтрующий слой под действием силы тяжести. Такие устройства относятся к открытому типу и используются при осветлении жидкости, содержащей малое количество твердых частиц. Скорость прохождения жидкости через перегородку в медленных зернистых сооружениях составляет 0,1-0,3 м/ч. Фильтрующим слоем обычно служит кварцевый песок.

Скоростные фильтры процеживают загрязненную жидкость быстрее, 7-16 м/ч, они бывают как открытые, так и закрытые. Более высокая скорость фильтрации обеспечивается использованием в качестве фильтрующего слоя более крупные элементы среднего размера.

В сверхскоростных агрегатах скорость фильтрации достигает 25-100 м/ч, они представляют собой закрытые устройства, в которые сточные воды подаются под напором.

Направление потока

Зернистые фильтры могут быть с восходящим и нисходящим потоком, двухпоточные, а также с горизонтальным движением жидкой среды. Как правило, система фильтрации сточных вод предусматривает прохождение грязных стоков через напорные аппараты сверху вниз.

направление потока очистки

Размер частиц материала

Зернистая загрузка фильтровального устройства может содержать мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые материалы. Мелкозернистыми считаются сыпучие материалы с размером частиц до 0,4 мм, среднезернистыми – 0,4-0,8 мм, крупнозернистыми – более 0,8 мм.

Размер зернистых частиц влияет на скорость прохождения жидкости, на степень образования осадка в фильтрующей перегородке. Чем меньше частицы сыпучего материала, тем медленнее просачивается через очистной слой загрязненная жидкость, но качество фильтрата получается высоким.

размер отфильтрованных частиц

Количество слоев

Фильтры с зернистой загрузкой бывают однослойные, двухслойные и многослойные. В однослойных установках обычно используется один и тот же материал, в двухслойных и многослойных – перегородки могут быть сделаны из разных материалов либо из одного материала с разным размером элементов.

Эффективность многослойных очистных сооружений гораздо выше, чем у однослойных. Но есть и недостатки – значительный расход воды для промывки и регенерации прослоек и большая материалоемкость.

количество слоев фильтра

Полимерные фильтры

Появление полимерных материалов стимулировало развитие и изменение технологий фильтрации загрязненных жидкостей. Полимерные материалы используются в 2 видах устройств:

  • С плавающей загрузкой;
  • С эластичной загрузкой.

Плавающая загрузка

Установки с плавающей загрузкой становятся все более востребованы для глубокой очистки промышленных стоков, а также для доочистки городской сточной воды после биологической очистки. Полимерный материал для плавающей загрузки должен обладать хорошей прочностью, устойчивостью к действию химических реагентов, достаточной пористостью. Лучше всего для агрегатов с плавающей загрузкой подходят полистирол и пенополистирол.

полимерные фильтры

Для устройства фильтрующего слоя полистирол вспенивается при помощи термообработки горячей водой или паром. Загрязненная вода пропускается сверху вниз через слой вспененного полимера, фильтрат выводится из агрегата по дренажным трубам. В таких аппаратах температура воды не должна быть больше 50 градусов, чтобы избежать расплавления гранул полистирола.

Эластичная загрузка

Агрегаты с эластичной загрузкой используют для фильтрования стоков, содержащих примеси нефти. Материалом для фильтрующего слоя в таких установках служит эластичный пенополиуретан, обладающий выраженным свойством поглощать нефтепродукты. После прохождения загрязненный жидкости через слой эластичного полимера чистый фильтрат отводится дренажными трубами, а поглотивший нефтяные примеси полиуретан извлекается и проходит этап регенерации на отжимном оборудовании.

фильтры с

Правильно спроектированная и построенная система фильтрации сточных вод будет работать долгие годы. Условия бесперебойной работы оборудования несложные – достаточно регулярно делать чистку фильтрующих слоев и, при необходимости, заменять испорченный материал фильтрующего элемента новым. Кроме этого, нужно периодически проводить профилактический осмотр частей системы с целью выявления неполадок или износа и вовремя их обновлять.


Посмотрите статьи на похожие темы:

Перейти на предыдущую или следующую статью:

Поделитесь своим мнением