Τα φίλτρα πολλαπλών-μέσων, γνωστά και ως μηχανικά φίλτρα ή φίλτρα βαθιάς- κλίνης, είναι μία από τις βασικές συσκευές στα συστήματα προεπεξεργασίας νερού. Η βασική σχεδίασή τους χρησιμοποιεί πολλαπλά μέσα φίλτρου διαφορετικών πυκνοτήτων και μεγεθών σωματιδίων για να σχηματίσει μια ιδανική κατανομή πόρων στρώματος φίλτρου από πάνω προς τα κάτω, από χονδροειδές έως λεπτό, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλή{3}}ακρίβεια, υψηλή{4}}ρύπανση-βαθιά διήθηση.
I. Πυρήνας σχεδίασης: Θεωρία κλίνης με στρώματα φίλτρου
Το κύριο μειονέκτημα των παραδοσιακών μεμονωμένων-φίλτρων πολυμέσων (όπως χαλαζιακή άμμος) είναι η "επιφανειακή διήθηση" του στρώματος φίλτρου. Τα περισσότερα από τα αιωρούμενα στερεά που φέρνει η ροή του νερού παγιδεύονται στην επιφάνεια λίγα εκατοστά του μέσου φίλτρου, οδηγώντας σε ταχεία αύξηση της απώλειας κεφαλής και απαιτώντας συχνή αντίστροφη πλύση.
Τα φίλτρα πολλαπλών-μέσων, μέσω της προσεκτικής επιλογής δύο ή περισσότερων μέσων φίλτρου, χρησιμοποιούν τις διαφορές πυκνότητας και μεγέθους σωματιδίων για να σχηματίσουν αυτόματα μια σταθερή διαστρωμάτωση μετά την αντίστροφη πλύση:
Τα μέσα φίλτρου χαμηλής-πυκνότητας (όπως ο ανθρακίτης), παρά το μεγαλύτερο μέγεθος σωματιδίων, θα παραμείνουν στο ανώτερο στρώμα.
Τα μέσα φίλτρου υψηλής-πυκνότητας (όπως γρανάτης και μαγνητίτης), παρά το μικρότερο μέγεθος σωματιδίων τους, θα παραμείνουν σταθερά τοποθετημένα στο κάτω στρώμα.
Αυτό δημιουργεί ένα στρώμα φίλτρου κλίσης με "χαλαρή κορυφή και πυκνό κάτω". Μεγάλα αιωρούμενα σωματίδια στη ροή του νερού παγιδεύονται πρώτα από τα ανώτερα χονδροειδή μέσα φίλτρου, ενώ τα λεπτότερα σωματίδια συλλαμβάνονται από τα κατώτερα, λεπτότερα μέσα φίλτρου. Αυτό αυξάνει σημαντικά το βάθος διείσδυσης των ρύπων, αξιοποιώντας αποτελεσματικά ολόκληρο το στρώμα φίλτρου, επεκτείνοντας έτσι σημαντικά τον κύκλο φιλτραρίσματος και βελτιώνοντας την απόδοση του φιλτραρίσματος.
II. Βασικά Τεχνικά Στοιχεία και Δεδομένα
1. Επιλογή και διαμόρφωση μέσων φίλτρου: Οι κοινές διαμορφώσεις περιλαμβάνουν διπλά-μέσα και τριπλά-μέσα.
Επεξήγηση δεδομένων:
Αποτελεσματικό Μέγεθος Σωματιδίων (d10): Αναφέρεται στη διάμετρο του ανοίγματος του κόσκινου από το οποίο μπορεί να περάσει το 10% του μέσου φίλτρου. είναι μια βασική παράμετρος που χαρακτηρίζει την αδρότητα του μέσου φίλτρου.
Συντελεστής ομοιομορφίας (UC): UC=d60/d10. Όσο πιο κοντά είναι αυτή η τιμή στο 1, τόσο πιο ομοιόμορφο είναι το μέγεθος των σωματιδίων του μέσου φίλτρου. Γενικά, απαιτείται τιμή μικρότερη από 1,7 για να μειωθεί η ανάμειξη των στρωμάτων κατά την αντίστροφη πλύση.
Ύψος στρώματος: Το συνολικό ύψος στρώσης φίλτρου είναι συνήθως μεταξύ 800-1200 mm. Το στρώμα ανθρακίτη είναι το ψηλότερο που παρέχει επαρκή χώρο για ρύπους.
2. Ταχύτητα φιλτραρίσματος
Η ταχύτητα διήθησης είναι μια βασική παράμετρος λειτουργίας στο σχεδιασμό, που επηρεάζει άμεσα την ποιότητα των λυμάτων και τον κύκλο λειτουργίας.
Τυπικός ρυθμός ροής σχεδιασμού: 8-12 m/h.
Συντηρητικός/Υψηλός-τυπικός σχεδιασμός: 5-8 m/h μπορούν να επιλεγούν για επεξεργασία ακατέργαστου νερού υψηλής θολότητας ή εφαρμογές με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις εκροής.
Σχεδίαση υψηλής-ταχύτητας: Έως 15-20 m/h, αλλά συνήθως απαιτεί ακατέργαστο νερό υψηλότερης ποιότητας (χαμηλότερη θολότητα) και συχνότερη οπισθόπλυση. πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή.
Τύπος υπολογισμού: Διάμετρος φίλτρου (D)=2 × sqrt(Ταχύτητα ροής σχεδιασμού (m³/h) / (Ταχύτητα ροής (m/h) × π))
Παράδειγμα: Σχεδιάστε ταχύτητα ροής 100 m³/h, επιλέξτε ταχύτητα ροής 10 m/h. D=2 × sqrt(100/(10 × 3,14) ) ≈ 2 × sqrt(3,185) ≈ 3,57 m, μπορεί να επιλεγεί μια τυποποιημένη δεξαμενή με διάμετρο 3,5 μέτρα ή 3,6 μέτρα.
Σχεδίαση φίλτρων πολλαπλών-μέσων, επιλογή φίλτρου πολυμέσων
3. Σύστημα οπισθόπλυσης
Το backwashing είναι το κλειδί για την αποκατάσταση της απόδοσης του φίλτρου. Ο ακατάλληλος σχεδιασμός μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως συσσώρευση μέσων φίλτρου, ανάμειξη στρώσεων και διαρροή μέσων.
Μέθοδος οπισθόπλυσης: Συνήθως χρησιμοποιείται η "πίσω πλύση με αέρα-συνδυασμένη με νερό", η οποία είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την απλή πλύση με νερό.
Ανθρακίτης: 12-15 L/(m²·s) (περίπου. 43-54 m³/(m²·h))
Χαλαζιακή άμμος: 13-16 L/(m²·s) (περίπου. 47-58 m³/(m²·h))
Βήμα 1: Τρίψιμο αέρα - Εισαγάγετε πεπιεσμένο αέρα (ένταση περίπου. 50-60 m³/(m²·h)) για να τρίψετε έντονα την επιφάνεια του μέσου φίλτρου, προκαλώντας την αποκόλληση των προσκολλημένων ουσιών. Αυτό το βήμα δεν απαιτεί αποστράγγιση ή μόνο χαμηλή στάθμη νερού.
Βήμα 2: Backwash με νερό - Ξεπλύνετε με καθαρό νερό (συνήθως φιλτραρισμένο νερό) σε υψηλή ένταση από κάτω προς τα πάνω. Η ένταση του backwash είναι μια κρίσιμη παράμετρος.
Βήμα 3: Πλύσιμο προς τα εμπρός - Μετά την αντίστροφη πλύση, ξεπλύνετε με νερό στην κανονική κατεύθυνση φιλτραρίσματος για αρκετά λεπτά έως ότου τα λύματα είναι καθαρά (θολότητα<1 NTU) before starting the next operating cycle.
Χρόνος οπισθόπλυσης: Συνήθως διαρκεί 10-20 λεπτά, έως ότου η θολότητα των εκροών δεν μειώνεται πλέον.
Κατανάλωση νερού οπισθόπλυσης: Περίπου 1%-3% του παραγόμενου νερού, που αποτελεί το κύριο μέρος του νερού ιδιοκατανάλωσης του συστήματος.
4. Προϋποθέσεις τερματισμού λειτουργίας και σκανδάλης αντίστροφης πλύσης
Τερματισμός διαφορικής πίεσης: Αυτή είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη και αξιόπιστη μέθοδος ελέγχου. Η αντίστροφη πλύση ξεκινά αυτόματα όταν η διαφορά πίεσης στο στρώμα φίλτρου φτάσει τα 0,05-0,08 MPa (περίπου 0,5-0,8 kg/cm²).
Τερματισμός χρόνου: Ως εφεδρική συνθήκη, ορίζεται ένας μέγιστος χρόνος λειτουργίας (π.χ. 24-72 ώρες) για να αποφευχθεί η αποτυχία αύξησης της διαφοράς πίεσης λόγω ξαφνικής βελτίωσης της ποιότητας του νερού.
Τερματισμός ποιότητας εκροών: Σπάνια χρησιμοποιείται μόνο του, συνήθως ως συναγερμός. Ένας συναγερμός ενεργοποιείται όταν η θολότητα των εκροών υπερβαίνει μια καθορισμένη τιμή (π.χ. 1 NTU).
III. Θεωρήσεις Στατικής Σχεδιασμού
Δεξαμενή: Ανθρακούχο χάλυβα με επένδυση από καουτσούκ ή ανοξείδωτο ατσάλι 316L. Η πίεση σχεδιασμού είναι συνήθως 0,6 MPa.
Σύστημα Διανομής Νερού: Κορυφαίος τύπος σωλήνα κύριας διακλάδωσης ή τύπος διαφράγματος, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη εισαγωγή νερού και αποτρέποντας το τρίψιμο της επιφάνειας του μέσου φίλτρου.
Σύστημα συλλογής νερού: Ένα βασικό εξάρτημα που πρέπει να διασφαλίζει:
Ομοιόμορφη κατανομή νερού ανάστροφης πλύσης χωρίς νεκρές ζώνες. Αποτελεσματική συλλογή των λυμάτων κατά τη διήθηση. Καμία διαρροή μέσων φίλτρου. Συνήθεις μορφές: Πλάκα θόλου + καπάκι φίλτρου, σωλήνας οθόνης από ανοξείδωτο χάλυβα, τούβλα φίλτρου κ.λπ.
Θύρα εκκένωσης: Θα πρέπει να υπάρχουν φρεάτια στο επάνω μέρος και στις πλευρές για εύκολη αρχική πλήρωση και επακόλουθη συντήρηση και αντικατάσταση των μέσων φίλτρου.
IV. Δείκτες απόδοσης και εφαρμογές
Απαιτήσεις νερού εισόδου: Η θολότητα εισόδου συνήθως απαιτείται να είναι<20 NTU, ideally <5 NTU.
Ακρίβεια εξόδου νερού: Μπορεί να φτάσει σταθερά<1 NTU; with good design and proper operation, outlet water can reach 0.1-0.3 NTU.
Αφαίρεση SDI (Sludge Density Index): Μειώνει αποτελεσματικά τις τιμές SDI, παρέχοντας προστασία για τα κατάντη συστήματα αντίστροφης όσμωσης (RO). Ένα καλά-φίλτρο πολλαπλών-μέσων που λειτουργεί καλά, μπορεί να επιτύχει SDI εξόδου<5, or even <3.