Η καθίζηση και η επίπλευση λύνουν το πρόβλημα των ρύπων που «βυθίζονται» και «επιπλέουν». Υπάρχει όμως ένας άλλος τύπος ακαθαρσίας στο νερό-λεπτά αιωρούμενα στερεά, κολλοειδή σωματίδια και διαλυμένες ουσίες-που ούτε βυθίζονται ούτε επιπλέουν. Τι να κάνουμε;
Εδώ μπαίνει η διήθηση. Με απλά λόγια, η διήθηση περιλαμβάνει την αφαίρεση των λυμάτων να ρέουν μέσω ενός στρώματος μέσων φίλτρου, βασιζόμενη στη φυσική παρεμπόδιση, την προσρόφηση και τη χημική δράση των μέσων φίλτρου για την παγίδευση υπολειμματικών ρύπων.
Το φιλτράρισμα είναι η διαδικασία "πύλης" σε μονάδες φυσικής επεξεργασίας και μια στιγμή απορροής σε πολλές διαδικασίες επεξεργασίας λυμάτων, σηματοδοτώντας τη μετάβαση από την "προεπεξεργασία" στην "προηγμένη επεξεργασία". Πολλές διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων που στοχεύουν στην επαναχρησιμοποίηση του ανακυκλωμένου νερού και στα σταθερά λύματα χαμηλής-θολότητας βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στη διήθηση! Αυτό το άρθρο περιγράφει τα τρία πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μέσα φίλτρου-χαλαζιακή άμμος, ενεργός άνθρακας και μαγγανική άμμος-τι κάνουν, πώς να τα χρησιμοποιήσετε στον ιστότοπο-και πώς να τα αναπαράγετε και να τα συντηρήσετε όταν φράξουν ή κορεσθούν.
I. Βασικές Αρχές Διήθησης
Μην σκέφτεστε το φιλτράρισμα απλώς ως «κοσκίνισμα της άμμου». Στην πραγματικότητα περιλαμβάνει πολλές λειτουργίες που συνεργάζονται.
Μηχανική παρεμπόδιση: Σωματίδια μεγαλύτερα από τα κενά των μέσων του φίλτρου παρεμποδίζονται απευθείας. Αυτή είναι η πιο διαισθητική μέθοδος φιλτραρίσματος, αλλά αναποτελεσματική για σωματίδια μικρότερα από τα κενά.
Αδρανειακή πρόσκρουση: Καθώς το νερό ρέει γύρω από τα σωματίδια του μέσου φίλτρου, τα λεπτά σωματίδια αποκλίνουν από τις γραμμές ροής τους λόγω αδράνειας και συγκρούονται με την επιφάνεια του μέσου φίλτρου, κολλώντας. Όσο ισχυρότερη είναι η ροή του νερού, τόσο πιο σημαντικό είναι το φαινόμενο της αναχαίτισης.
Προσρόφηση και πρόσφυση: Οι φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις (δυνάμεις van der Waals, ηλεκτροστατικές δυνάμεις) στην επιφάνεια του μέσου φίλτρου προσροφούν μικροσκοπικά σωματίδια στην επιφάνεια. Η πορώδης δομή του ενεργού άνθρακα παρέχει επίσης ισχυρή φυσική ικανότητα προσρόφησης. Αυτός είναι ένας βασικός μηχανισμός για το φιλτράρισμα και την αφαίρεση λεπτών σωματιδίων και διαλυμένων ουσιών.
Βιοκροκίδωση: Αφού σχηματιστεί ένα βιοφίλμ στην επιφάνεια του μέσου φίλτρου, τα εξωκυτταρικά πολυμερή που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς μπορούν να προσκολληθούν σε αιωρούμενα στερεά στο νερό, ενώ ταυτόχρονα βιοαποδομήνουν κάποια οργανική ύλη, βελτιώνοντας την ποιότητα των εκροών.
Καθίζηση: Η ταχύτητα ροής του νερού είναι εξαιρετικά αργή στους πόρους του στρώματος του φίλτρου και μερικά μικρά σωματίδια εγκαθίστανται στην επιφάνεια του μέσου φίλτρου λόγω της βαρύτητας.
II. Διήθηση με χαλαζιακή άμμο – μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος προ{1}}διήθησης
Η χαλαζιακή άμμος είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μέσο φίλτρου. Η χαλαζιακή άμμος χαρακτηρίζεται από υψηλή σκληρότητα, σταθερές ιδιότητες, χαμηλό κόστος και ευρεία διαθεσιμότητα.
Κατάλληλο για: Αφαίρεση αιωρούμενων στερεών, θολότητας και ορισμένων κολλοειδών σωματιδίων από το νερό. Η θολότητα των εκροών μπορεί να μειωθεί σταθερά σε λιγότερο από 1 NTU. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μονάδα βαθιάς επεξεργασίας για δευτερεύοντα λύματα δεξαμενής καθίζησης ή ως προ{3}}φίλτρο για φίλτρα ενεργού άνθρακα και συστήματα μεμβρανών.
Παράμετροι λειτουργίας: Το ενεργό μέγεθος σωματιδίων που χρησιμοποιείται συνήθως είναι 0,5~1,2 mm, το πάχος της κλίνης φίλτρου είναι 0,7~1,5 m και η ταχύτητα διήθησης είναι 5~10 m/h. Η υπερβολικά υψηλή ταχύτητα φιλτραρίσματος οδηγεί σε γρήγορες αυξήσεις της απώλειας κεφαλής και σε συντόμευση του χρόνου κύκλου. Η πολύ χαμηλή ταχύτητα οδηγεί σε χαμηλή χρήση εξοπλισμού.
Συνήθεις τύποι: Δεξαμενές φίλτρου πίεσης (κλειστές και υπό πίεση, κινούμενες από αντλία) και φίλτρα βαρύτητας (ανοιχτού τύπου, που βασίζονται στη διαφορά στάθμης νερού για τη βαρυτική ροή).
Βασικά σημεία συντήρησης: Ο πυρήνας υφίσταται αντίστροφη πλύση. Καθώς η ποσότητα του παγιδευμένου υλικού αυξάνεται, η απώλεια κεφαλής αυξάνεται και η ροή των λυμάτων μειώνεται, καθιστώντας απαραίτητη την αντίστροφη πλύση-χρησιμοποιώντας αντίστροφη ροή νερού για να διασκορπιστεί η κλίνη του φίλτρου και να ξεπλυθούν οι παγιδευμένες ακαθαρσίες. Η ένταση του backwash είναι συνήθως 12-15 λίτρα/(m²·s), με ρυθμό διαστολής περίπου 25%-45%, διάρκειας 5-10 λεπτών. Το καθαρό νερό χρησιμοποιείται για οπισθόπλυση. μπορεί να είναι απαραίτητο το τρίψιμο με αέρα για να ενισχυθεί το αποτέλεσμα πλύσης. Κατά τη λειτουργία, το ύψος της κλίνης του φίλτρου θα πρέπει να ελέγχεται τακτικά για μείωση (απώλεια άμμου ή φθορά). Εάν η μείωση υπερβαίνει το 10%, πρέπει να προστεθεί άμμος για να αποφευχθεί η λέπτυνση της κλίνης του φίλτρου και η επακόλουθη διείσδυση αιωρούμενων στερεών στην εκροή.
III. Διήθηση ενεργού άνθρακα – Μέσα φίλτρου ειδικών δυνάμεων για αποχρωματισμό και αφαίρεση οσμών
Ο ενεργός άνθρακας έχει τεράστια ειδική επιφάνεια (500-1500 m² ανά γραμμάριο) και μια καλά ανεπτυγμένη μικροπορώδη δομή, η οποία εμφανίζει εξαιρετικά ισχυρή ικανότητα προσρόφησης για οργανική ύλη, χρώμα και οσμή.
Κατάλληλο για: Αφαίρεση διαλυμένης οργανικής ύλης (COD), χρώματος, υπολειμματικού χλωρίου και οσμής από το νερό. Ο ενεργός άνθρακας έχει ικανότητα ταχείας αναγωγής για το ελεύθερο χλώριο και χρησιμοποιείται συχνά για αποχλωρίωση για την προστασία των κατάντη συστημάτων μεμβράνης. έχει σημαντική επίδραση αφαίρεσης σε συνθετικές βαφές, χουμικές ουσίες και άλλες ουσίες που αναπτύσσουν χρώμα-. έχει επίσης σημαντική ικανότητα προσρόφησης για ουσίες που προκαλούν οσμές-όπως θειόλες και φαινόλες.
Παράμετροι λειτουργίας: Οι τύποι ενεργού άνθρακα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι-με βάση τον άνθρακα και το κέλυφος φρούτων-. Το πάχος της κλίνης του φίλτρου είναι 1-2 μέτρα, η ταχύτητα φιλτραρίσματος είναι 4-10 μέτρα/ώρα και το νερό πρέπει να παραμείνει μεταξύ των μέσων φίλτρου για τουλάχιστον 6-15 λεπτά. ο ανεπαρκής χρόνος επαφής μειώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της προσρόφησης.
Αναγέννηση και αντικατάσταση: Ο ενεργός άνθρακας απαιτεί επεξεργασία μετά τον κορεσμό της προσρόφησης. Η θερμική αναγέννηση είναι η πιο ενδελεχής μέθοδος-πυρόλυσης και αεριοποίησης της προσροφημένης οργανικής ύλης στους 800-900 βαθμούς αποκαθιστά την ικανότητα προσρόφησης, επιτυγχάνοντας ρυθμό αναγέννησης 85%-95%. Αυτή η μέθοδος συνεπάγεται υψηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας, κατάλληλο για κεντρική αναγέννηση σε μεγάλα συστήματα. Η χημική αναγέννηση χρησιμοποιεί οξέα, αλκάλια ή οργανικούς διαλύτες για την εκρόφηση του προσροφημένου υλικού. Είναι απλό στη λειτουργία του, αλλά έχει χαμηλό ποσοστό αναγέννησης (50%-70%) και παράγει υγρά αποβλήτων αναγέννησης που απαιτούν επεξεργασία. Σε μικρής κλίμακας εξοπλισμό επεξεργασίας νερού, η άμεση αντικατάσταση του κορεσμένου ενεργού άνθρακα με νέο άνθρακα είναι πιο οικονομική. Τα απόβλητα άνθρακα μπορούν να απορριφθούν από επαγγελματικούς οργανισμούς ή να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο για την αποτέφρωση.
Σημεία συντήρησης: Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα απαιτούν επίσης τακτική αντίστροφη πλύση σε ένταση 10-12 λίτρα/m²·δευτερόλεπτο για να αποφευχθεί η υπερβολική φθορά των σωματιδίων ενεργού άνθρακα. Παρακολουθείτε τακτικά το COD ή το χρώμα των εκροών. Εάν εντοπιστούν σημάδια διείσδυσης, μεταβείτε αμέσως σε μια εφεδρική δεξαμενή ενεργού άνθρακα ή προετοιμαστείτε για αναγέννηση. Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται εύκολα στην επιφάνεια του ενεργού άνθρακα. Επομένως, το υπολειμματικό χλώριο στην εισροή πρέπει να ελέγχεται κατά τη λειτουργία και το στρώμα άνθρακα θα πρέπει να απολυμαίνεται τακτικά εάν είναι απαραίτητο.
IV. Διήθηση άμμου μαγγανίου – Ειδικά για την αφαίρεση ιόντων σιδήρου και μαγγανίου από το νερό
Η άμμος μαγγανίου είναι ένα ειδικό μέσο φίλτρου, που αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του μαγγανίου (MnO2). Δεν βασίζεται στη φυσική αναχαίτιση αλλά στη χημική καταλυτική οξείδωση.
Κατάλληλο για: Ειδικά την αφαίρεση ιόντων σιδήρου και μαγγανίου από υπόγεια ύδατα ή βιομηχανικά λύματα. Ο σίδηρος υπάρχει σε διαλυμένη μορφή Fe2+ και το μαγγάνιο σε διαλυμένη μορφή Mn2+, που δεν μπορεί να απομακρυνθεί με συμβατική καθίζηση και διήθηση. Η μεμβράνη ενεργού διοξειδίου του μαγγανίου στην επιφάνεια του μέσου φίλτρου άμμου μαγγανίου οξειδώνει καταλυτικά Fe2+ και Mn2+, δημιουργώντας ιζήματα υδροξειδίου Fe3+ και Mn4+, τα οποία στη συνέχεια συγκρατούνται και απομακρύνονται από το στρώμα φίλτρου.
Παράμετροι λειτουργίας: Αποτελεσματικό μέγεθος σωματιδίων άμμου μαγγανίου: 0,6~2,0 mm. πάχος στρώσης φίλτρου: γενικά 0,8~1,2 m. Η ταχύτητα φιλτραρίσματος γενικά ελέγχεται στα 5-8 μέτρα την ώρα. μια πολύ γρήγορη ταχύτητα θα οδηγήσει σε ανεπαρκή αντίδραση οξείδωσης, οδηγώντας σε διείσδυση σιδήρου και μαγγανίου. Το εισερχόμενο pH δεν πρέπει να είναι χαμηλότερο από 6,5 (η αντίδραση οξείδωσης σχεδόν σταματά κάτω από το pH 6,0) και το διαλυμένο οξυγόνο θα πρέπει να είναι αρκετό (γενικά, απαιτείται αερισμός πριν εισέλθει στην κλίνη φίλτρου).
Σημεία συντήρησης: Κατά τη διαδικασία αφαίρεσης σιδήρου και μαγγανίου χρησιμοποιώντας μέσα φίλτρου άμμου μαγγανίου, το υδροξείδιο του σιδήρου (κοκκινωπό-καφέ χρώμα) θα εναποτίθεται συνεχώς στην επιφάνεια του κρεβατιού του φίλτρου, απαιτώντας τακτική αντίστροφη πλύση για να αφαιρεθεί. Η ένταση της αντίστροφης πλύσης είναι συνήθως 15-18 λίτρα/(m²·s), ελαφρώς υψηλότερη από εκείνη της χαλαζιακής άμμου, με τον ρυθμό διαστολής να ελέγχεται στο 30%-50%. Μετά από μακροχρόνια λειτουργία, το ενεργό φιλμ στην επιφάνεια της άμμου μαγγανίου μπορεί να γεράσει ή να αποκολληθεί, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας. Η αναγέννηση της μεμβράνης μπορεί να επιτευχθεί με περιοδική προσθήκη μικρής ποσότητας υπερμαγγανικού καλίου, η οποία αναγεννά τη δραστική μεμβράνη MnO2 υπό την επίδραση οξείδωσης του υπερμαγγανικού καλίου. Εάν το αποτέλεσμα εξακολουθεί να μην είναι ικανοποιητικό μετά από πολλές αναγεννήσεις, ορισμένα ή όλα τα μέσα φίλτρου πρέπει να αντικατασταθούν. Τα φίλτρα άμμου μαγγανίου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα με χλώριο - το χλώριο θα καταστρέψει το ενεργό καταλυτικό φιλμ στην επιφάνεια της άμμου μαγγανίου, οδηγώντας σε απώλεια της λειτουργίας αφαίρεσης σιδήρου και μαγγανίου.
V. Αρχεία λειτουργίας και συντήρησης του Συστήματος Φιλτραρίσματος στην τοποθεσία
Απαιτείται αντίστροφη πλύση όταν αυξάνεται η διαφορική πίεση. μην περιμένετε μέχρι τα λύματα να θολώσουν πριν ξεκινήσετε.
Ελέγξτε προσεκτικά την ένταση της αντίστροφης πλύσης. Η ανεπαρκής οπίσθια πλύση δεν θα καθαρίσει σωστά, ενώ η υπερβολική πλύση θα προκαλέσει την απώλεια των μέσων φίλτρου.
Ελέγχετε τακτικά το πάχος του μέσου φίλτρου και συμπληρώστε το αμέσως εάν χρειάζεται. Επίσης, ελέγξτε τα καπάκια διανομής νερού και το στρώμα στήριξης με βάση την κατάσταση των εκροών.
Εάν ο εξοπλισμός πρόκειται να τεθεί εκτός λειτουργίας για μεγάλο χρονικό διάστημα, κρατήστε νερό στη δεξαμενή για να αποτρέψετε τη συσσώρευση και τη σκλήρυνση των μέσων φίλτρου.
Ελέγξτε την τιμή ιωδίου του ενεργού άνθρακα κατά την άφιξη. εάν είναι χαμηλότερη από την τιμή σχεδιασμού, το αποτέλεσμα προσρόφησης θα μειωθεί και ο ενεργός άνθρακας θα πρέπει να απορριφθεί.
