Очистка сточных вод фильтрованием».

Ц е л ь р а б о т ы:

– изучение работы безнапорного однослойного фильтра;

– определение эффективности очистки сточных вод.

О с н а щ е н и е р а б о ч е г о м е с т а:

– безнапорный фильтр с фильтрующей загрузкой,

– секундомер,

– эксикатор,

– весы,

– сушильный шкаф,

– мерный цилиндр на 1л (2 шт),

– стаканы для отбора проб (4 шт),

– беззольный бумажный фильтр,

– воронки,

– колбы конические.

О с н о в н ы е с в е д е н и я и з т е о р и и.

Технологическое назначение фильтров при очистке промышленных сточных вод определяют местом расположения их в технологических схемах очистки и видом загрязнений, снимаемых при фильтровании. Фильтры можно применять для общей доочистки сточных вод после механической, физико–химической (ионный обмен, адсорбция, экстракция и др.) или биологической (нефтесодержащие стоки) очистки, а также для выделения некоторых специфических загрязнений – нефти, смол, масел и др.

Выбор вида загрузки зависит, в основном, от общего состава сточных вод и характера удаляемых при фильтрации загрязнений.

При выборе загрузки и материалов для конструктивных элементов фильтров следует учитывать агрессивность сточных вод и их химический состав.

В большинстве случаев фильтрование используется в качестве завершающего этапа в технологии очистки сточных вод. В процессе фильтрования воды происходит задержание и накопление в порах загрузки и на ее зернах частиц взвеси, обусловливающих мутность воды.

Эффект фильтрования зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются размер частиц взвести, величина зерен фильтрующего материала и скорость фильтрования. Зависимость между этими факторами может быть выражена формулой:

(1.1)

где d – диаметр наименьших частиц взвеси, задержанных в слое фильтрующего материала, мм;

с – эффективная величина зерен фильтрующей загрузки, мм (калибр сита, через которое проходит 10 % зерен фильтрующего материала);

V – скорость фильтрования, м/ч;

е – коэффициент пропорциональности.

Интенсивность процесса фильтрования характеризуется скоростью фильтрования. Скорость фильтрования определяется расходом обрабатываемой (фильтруемой) воды (м³), прошедшей за 1 час через 1 м²площади фильтра:

;(1.2)

где V – скорость фильтрования, м/ч;

Q – количество фильтруемой воды, м³/ч;

F – рабочая площадь фильтра, м².

Проверка размерности для выражения (1.2), выглядит так:

Фильтрование воды через загрузку происходит под действием разности давления на входе P_вх и на выходе P_вых из фильтра, которая называется потерей напора в фильтрующем слое ∆Р и определяется по формуле:

(1.3)

В начальный момент работы фильтра она зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

Эффект осветления воды при фильтровании зависит от суммарного результата двух противоположных процессов:

– процесса извлечения частиц из воды и их закрепления на зернах фильтрующей загрузки под действием сил прилипания;

– процесса частичного отрыва ранее прилипших частиц, обратного их поступления в воду (под действием гидродинамических сил потока) и повторного задержания в более глубоко расположенных слоях загрузки.

Для фильтрования сточных вод используется лабораторная установка (рис. 1.1), состоящая из бака 1, в котором осуществляется приготовление исходной воды. Исходная вода готовится путем замутнения обычной водопроводной воды осадком, взятым с производственных фильтров, или же путем отбора сточной воды промышленного предприятия предварительной стадии очистки. Исходная вода в баке не циркулирует, что позволяет поддерживать взвесь во взвешенном состоянии. Далее в установку входит модель безнапорного однослойного фильтра с фильтрующей загрузкой 3. Регулирование работы осуществляется посредством запорно–регулирующей арматуры 2.

Рисунок 1 – Установка для фильтрования сточных вод

1– бак исходной сточной воды; 2– вентили; 3– безнапорный фильтр с фильтрующей загрузкой.

П о р я д о к п р о в е д е н и я р а б о т ы:

1) Измерить диаметр модели фильтра (d).

2) Вычислить рабочую площадь фильтра, м², используя формулу:

(1.4)

3) Задавшись рекомендуемой скоростью фильтрации V, определить расчетную производительность модели фильтра по формуле:

(1.5)

4) Установить на модели соответствующую производительность, регулируя расход вентилем 2 и замеряя объем обрабатываемой воды мерным цилиндром за определенное время, отсчитываемое секундомером.

5) После 20 – 25 минут работы модели фильтра в расчетном режиме произвести отбор проб воды и замерить количество взвешенных веществ в профильтрованной жидкости. Для этого берут беззольный фильтр, предварительно высушенный при температуре 105°С в течение 1–2 часов и взвешенный, и пропускают через него 100 мл анализируемой сточной воды. Затем фильтр помещают в заранее взвешенный бюкс, высушивают при температуре 105°С, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают. Высушивание, охлаждение и взвешивание повторяют до достижения постоянной массы. Содержание грубо дисперсных примесей вычисляют по формуле:

(1.6)

где а – масса фильтра с осадком, мг;

b – масса фильтра без осадка, мг;

V – объем профильтрованной сточной воды, мл.

Пункт 5) рекомендуется повторить не менее 3–х раз с 15–минутными интервалом.

6) Рассчитать эффект задержания взвести в слоях загрузки по формуле:

7) Результаты расчетов занести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Результаты экспериментальных исследований

Содержание взвешенных веществ в воде, мг/л	Эффект задержания взвести в слоях загрузки, Э, %
В исходной воде, М₁	Пробы после обработки
Х₁	Х₂	Х₃