ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Фильтрование сточных вод

В процессе очистки сточных вод приходится иметь дело с большим количеством воды, поэтому применяют фильтры, для работы которых не требуется высоких давлений. Исходя из этого, используют фильтры с сет­чатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры с фильтрующим зернистым слоем.

Механизм извлечения частиц из воды на фильтрах с зернистой пере­городкой:

1) процеживание с механическим извлечением частиц;

2) гравитационное осаждение;

3) инерционное захватывание;

4) химическая адсорбция;

5) физическая адсорбция;

6) адгезия;

7) коагуляционное осаждение;

8) биологическое выращивание.

В общем случае эти механизмы могут действовать совместно и про­цесс фильтрования состоит из 3-х стадий:

1) перенос частиц на поверхность вещества, образующего слоя;

2) прикрепление к поверхности;

3) отрыв от поверхности.

По характеру механизма задерживания взвешенных частиц различа­ют 2 вида фильтрования:

1) фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующихся на поверхности зерен загрузки;

2) фильтрование без образование пленки загрязнений.

В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для медлен­ных фильтров, которые работают при малых скоростях фильтрования. Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где части­цы задерживаются на зернах фильтрующего материала адгезионными си­лами. Такой процесс характерен для скоростных фильтров. Величина сил адгезии зависит от крупности и формы зерен, от шероховатости поверхно­сти и ее химического состава, от скорости потока и температуры жидко­сти, от свойств примесей.

Прилипшие частицы постоянно испытывают влияние движущегося потока, который срывает их с поверхности фильтрующего материала. При
равенстве числа частиц, поступающих в единицу времени на поверхность фильтрующего слоя и покидающих ее, наступает насыщение поверхности и она перестает осветлять сточные воды.

Кинетика фильтрования и материальный баланс описываются урав­нениями:

-дХ = b-е - a-q; (3.79) - дТ = ^ф-^ (3.80)

TOC \o "1-3" \h \z дх дт дх

При решении этих уравнений получается общее уравнение процесса.

Д2 е де де

------ + a-vф--- + b — = 0, (3.81)

Дх - дт дх дт

Где е - концентрация взвешенных веществ в сточных водах; х - длина участка канала, на котором происходит выделение примеси; a и b - кон­станты скорости отрыва и прилипания частиц; q - концентрация осадка; Vф - скорость фильтрования.

Продолжительность работы фильтра до «проскока» является време­нем защитного действия тз. Продолжительность работы фильтра до «про­скока» частиц в фильтрат определяют по формуле

Ґ

L s 0 - d4

17 j 0.7 ^ Vф - d ч VФ

Где l - толщина фильтрующего слоя; d - размер частиц фильтрующего слоя; к и Бо - константы, зависящие от концентрации взвешенных ве­ществ в исходной и осветленной сточной воде.

Взвешенные вещества при прохождении через слой материала уменьшают порозность и изменяют поверхность. Сопротивление фильт­рующего слоя возрастает по мере прохождения сточной воды.

Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные и скорост­ные, открытые и закрытые. Высота слоя в открытых фильтрах равна 1.2 м, в закрытых 0,5.1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насо­сами.

Медленные фильтры используют для фильтрования некоагулируе - мых сточных вод. Скорость фильтрования зависит в них от концентрации взвешенных частиц: до 25 мг/л скорость принимают 0,2.0,3 м/ч; при 25.30 мг/л - 0,1.0,2 м/ч.

Скоростные фильтры бывают одно и многослойными. У однослой­ного фильтра слой состоит из одного и того же материала, у многослойных - из различных материалов (например, из антрацита и песка).

Выбор типа фильтра для очистки сточных вод зависит от количества фильтруемых вод, концентрации загрязнений и степени их дисперсности,
физико-химических свойств твердой и жидкой фаз и от требуемой степени очистки.