Барабанные сетки и микрофильтры.

Сетчатые барабанные фильтры предназначены для задержания грубодисперсных примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц. В зависимости от требуемой степени очистки и условий применения их можно оснащать сетчатым полотном с различной крупностью ячеек. В связи с этим сетчатые барабанные фильтры условно подразделяются на барабанные сетки и микрофильтры.

Барабанные сетки(БС) задерживают грубодисперсные примеси при отсутствии в воде вязких веществ, снижают содержание взвешенных веществ (при концентрации их в производственной сточной воде не более 250 мг/л) на 25…45 %. Их чаще всего устанавливают перед зернистыми фильтрами для глубокой очистки сточной воды.

Эффективность очистки воды на БС и их пропускная способность зависят от состава загрязнений исходной воды, размера ячеек фильтрующей сетки, частоты вращения барабана, интенсивности промывки и других условий эксплуатации установок.

К процеживающим устройствам относятся и БС с бактерицидными лампами, рекомендуемые для механической очистки бытовых или близких к ним по составу производственных сточных вод при содержании взвешенных веществ в исходной воде не более 250 мг/л. Количество задерживаемых взвешенных веществ составляет 25 %. При этом в сточной воде должны отсутствовать смолы, битум, масла, способные затруднить промывку сетки.

Микрофильтры (МФ) задерживают грубодисперсные частицы: растительные и животные структурные примеси, песок и др. Эффективность очистки воды на МФ составляет 40…60 %, что позволяет в отдельных случаях заменять ими первичные отстойники, При использовании микрофильтров для механической очистки сточных вод взамен первичных отстойников их располагают перед аэротенками (после решеток и песколовок). БПК_полн при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод снижается на 25… 30 %. Содержание взвешенных веществ в исходной воде не более 300 мг/л.

Рекомендуются следующие параметры микрофильтрования при механической очистке городских и близких к ним по составу производственных сточных вод:

Скорость фильтрования, м/ч . . . . . . . . . . . . . . . 30

Частота вращения барабана, мин-' . . . . . . . . . . .10

Продолжительность фильтроцикла, с . . . . . . . . ..9

Размер ячеек микросетки, мкм . . . . . . . . . . . . . . 90

Эффективность осветления, % . . . . . . . . . . . . . . 45.

Основной частью сетчатые барабанных фильтров является вращающийся барабан, обтянутый сеткой. Размеры ячеек барабанных сеток 0,3…0,8 мм, а микрофильтров 40…70 мкм. Барабан погружен в воду на глубину 0,6…0,85 от диаметра и вращается в камере со скоростью 0,1…0,5 м/с. Сточная вода поступает внутрь барабана (рис. 2.23) и процеживается через сетчатую поверхность со скоростью 40…50 м3/(м2.ч). Задерживаемые сеткой примеси смываются с нее промывной водой под давлением 0,15…0,2 МПа и удаляются вместе с ней. Расход промывной воды составляет 1…2 % от количества очищенной воды.

Рис. 2.23. Схема установки сетчатого барабанного фильтра:

1 — барабан; 2 — поперечные связи; 3 — продольные связи; 4 — ребра жесткости; 5 — трубы опорожнения: 6 — входной канал; 7 — передняя рама; 8 — входная труба; 9 — закладной патрубок; 10 — цевочное колесо; 11 — выпускная труба; 12 — передний подшипник; 13 — электродвигатель; 14 — редуктор; 15 — шестерня; 16 — бункер; 17 — трубопровод промывной воды;

18 — разбрызгиватель; 19 - бактерицидные лампы; 20 — водослив; 21 — канал фильтрата; 22 — задняя рама; 23 — задний подшипник.

Рабочую площадь сеток находят по формуле

при этом k1 равняется

где Q — расход воды, м3/сут; k — коэффициент неравномерности; u_c — скорость движения воды в сетке; для плоских сеток u_c= 0,2…0,4 м/с и для вращающихся u_c= 0,4…1 м/с; b — размер ячеек в свету, равный 0,5…5 мм; d — диаметр проволоки сетки, равный 0,3…2 мм; 1 F — часть площади, занимаемой рамами и шарнирами; k₂— коэффициент загрязнения сетки равный 1,2…1,8.

Площадь фильтрующей поверхности микрофильтров равна

где τ — время работы микрофильтра в течение суток, ч; u_ф —скорость фильтрования, принимают в пределах 20...90 м/ч; k ₁, k ₂— коэффициенты;

k ₁= 1,03, k ₂= 0,63.

Потери напора на чистой сетке рассчитываются по формуле

Потери напора при эксплуатации сетчатых установок в момент времени τ определяют по формуле

где ξ ₀— коэффициент сопротивления, для ламинарного режима при Re _c < 4 равен и для турбулентного режима при Re_c > 4 величина

u ₁— скорость движения воды на подходе к сетке, м/с; А — свободное сечение сетки, доли единицы; ξ _τ — коэффициент сопротивления в момент времени τ (справочная величина);

β _k — коэффициент загрязнения сетки (справочная величина);

— число Рейнольдса; Rc — гидравлический радиус сетки;

N — число проволок на единицу длины; ν — коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Зернистые фильтры.

Напорные фильтры с зернистой загрузкой применяются для механической очистки нефтесодержащих сточных вод после их гравитационного отстаивания. Фильтр с зернистой перегородкой представляет собой резервуар (рис. 2.24) , в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Для скорых фильтров используют открытые (самотечные) или закрытые (напорные) резервуары с восходящим (снизу вверх) или нисходящим (сверху вниз) потоком. Фильтр рассчитывается на давление до 0,6 МПа и загружается, как правило, кварцевым песком слоем 1 м. В качестве загрузки могут быть использованы дробленый антрацит, керамзит, керамическая крошка.

Грязеемкость (количество загрязнений в кг, удаляемых с 1 м² поверхности фильтрующего слоя в единицу времени) фильтров с восходящим потоком больше, чем с нисходящим.

Рис. 2.24. Напорный вертикальный фильтр с зернистой загрузкой:

1 — подача воды на очистку; 2 — фильтрующий слой из зернистой загрузки:3 — верхнее распределительное устройство; 4 — контрольный эллиптический лаз: 5 — круглый лаз; 6 — подвод промывной воды; 7 — отвод первого фильтрата; 8 — отвод очищенной воды; 9 — отвод промывной воды; 10 — подвод сжатого воздуха; 11 — штуцер для гидравлической выгрузки и загрузки фильтра.

В фильтрах с восходящим потоком наблюдаются: заиливание дренажного устройства, коррозия труб и зарастание их карбонатами, поэтому чаще используются фильтры с нисходящим потоком.

Загрузка фильтров может быть однослойной и многослойной. Многослойные

фильтры загружают однородным материалом с разной крупностью частиц либо разнородными материалами.

Однослойные фильтры (без коагуляции или с коагуляцией) предназначены для задерживания мелкодисперсных частиц, выносимых из отстойников или осветлителей.

Более эффективно работают многослойные фильтры. Грязеёмкость многослойных фильтров в 2…3 раза больше, чем однослойных.

Напорные фильтры имеют направление фильтрования сверху вниз, скорость фильтрования 5…12 м/ч, а продолжительность фильтроцикла 12…48 ч в зависимости от характера нефтесодержащих сточных вод (меньшая величина при значительном содержании в воде железа). Остаточное содержание в воде нефтепродуктов допускается 7…20 мг/л (начальное содержание 40…80 мг/л), механических примесей — 10…20 мг/л (начальное содержание 30…60 мг/л).

Грязеемкость зернистых фильтров может быть принята по задержанию нефти, равной 1…2 кг/м3, и механических примесей — 1,5…3 кг/м3. Эффективность фильтрования повышается при добавлении в воду 5…10 мг/л коагулянта Al2(SO)3 и 0,2…0,3 мг/л флокулянта ПАА. Потери напора в фильтрах достигают 0,9…1,3 м (0,009…0,13 МПа).

Скорые фильтры рассчитывают на рабочий и форсированный режимы (при выключении отдельных секций на промывку).