Использование обратной промывки водой для смыва накопленных загрязнений – классический вариант восстановления рабочей способности загрузки напорного фильтра. В зависимости от плотности и крупности фильтрующего материала используются различные значения интенсивности промывки.
Промывка является чрезвычайно важной операцией: если она недостаточна, то может иметь место быстрое забивание некоторых зон загрузки, уменьшающее пространство для прохода воды; потеря напора растет быстрее, локальная скорость фильтрования увеличивается, и процесс становится менее эффективным. Для промывки фильтрующего материала его подвергают воздействию потока воды, направленного снизу вверх и распределенного равномерно по всей площади фильтра. Поток воды предназначается для отрыва задержанных загрязнений (и для этого воде должна быть сообщена достаточная энергия). Известен целый ряд способов промывки фильтрующих загрузок.
Расход и объем воды, подаваемый на промывку фильтров зависит от диаметра фильтра, типа загруженного материала и его фракционного состава. Поэтому в настоящее время широко распространены фильтрующие материалы, требующие более низкую скорость обратной промывки. Также на качество обратной промывки влияют пропускная способность и форма нижней дренажно-распределительной системы. При применении композитных корпусов используется лучевая система, обеспечивающая достаточное распределение воды для проведения равномерной обратной промывки. Необходимо принимать во внимание и верхнюю распределительную систему, через которую осуществляется отвод промывной воды из фильтра: при отсутствии обслуживания щели сетки могут забиваться, что создает дополнительное сопротивление промывной воде, снижает ее расход и как соответственно, качество промывки.
Промывка водой с расширением слоя
Расход воды должен быть достаточно большим, чтобы привести фильтрующую загрузку во взвешенное состояние, что предполагает увеличение ее кажущегося объема не менее чем на 20 %. Учитывая изменение вязкости воды в зависимости от температуры, желательно в некоторых случаях предусмотреть установку системы измерения и корректировки расхода промывной воды в целях удержания степени расширения фильтрующего материала на желаемом уровне в любое время года.
Расширяющийся слой оказывается при этом центром конвекционных потоков, так что в некоторых зонах фильтрующий материал опускается вниз, тогда как в соседних зонах он поднимается вверх; подобная циркуляция приводит к перемешиванию материала и способствует отделению частиц ВВ, скопившихся в фильтре.
Наиболее серьезным недостатком этого способа является большой объем промывной воды и сопровождающая его гранулометрическая сортировка фильтрующего материала, которая приводит к концентрированию в верхнем слое мелких фракций и вследствие этого неблагоприятна для реализации продолжительных рабочих циклов; кроме того, качество обработки воды ухудшается, поскольку наиболее крупные гранулы оказываются в основании фильтра.
В промышленных системах промывку следует выполнять только очищенной водой из резервуаров чистой воды при помощи отдельных насосных станций. Обусловлено это многими причинами, во-первых промывка чистой водой обеспечивает лучшее качество промывки и одновременно меньший объем промывной воды, во-вторых при использовании предварительного окисления трубопровод исходной воды со временем обрастает оксидами железа и уже не может обеспечить необходимый расход для промывки (фото №1).
Расширяющийся слой оказывается при этом центром конвекционных потоков, так что в некоторых зонах фильтрующий материал опускается вниз, тогда как в соседних зонах он поднимается вверх; подобная циркуляция приводит к перемешиванию материала и способствует отделению частиц ВВ, скопившихся в фильтре.
Наиболее серьезным недостатком этого способа является большой объем промывной воды и сопровождающая его гранулометрическая сортировка фильтрующего материала, которая приводит к концентрированию в верхнем слое мелких фракций и вследствие этого неблагоприятна для реализации продолжительных рабочих циклов; кроме того, качество обработки воды ухудшается, поскольку наиболее крупные гранулы оказываются в основании фильтра. В промышленных системах промывку следует выполнять только очищенной водой из резервуаров чистой воды при помощи отдельных насосных станций. Обусловлено это многими причинами, во-первых промывка чистой водой обеспечивает лучшее качество промывки и одновременно меньший объем промывной воды, во-вторых при использовании предварительного окисления трубопровод исходной воды со временем обрастает оксидами железа и уже не может обеспечить необходимый расход для промывки (фото №1).
Промывка одновременно водой и воздухом
Второй способ, состоит в промывке чистой водой с небольшим расходом, недостаточным для расширения слоя песка, при одновременном энергичном перемешивании слоя песка путем нагнетания воздуха под повышенным давлением. Поскольку слой песка не расширяется, сортировки песчинок не происходит, а оксидные образования полностью разрушаются воздухом.
Важнейшей стадией промывки является фаза одновременного нагнетании воздуха и воды (так называемая фаза продувки). В течение именно этого периода на фильтрующий материал воздействует наибольшее количество энергии. Минимальная скорость воды, обеспечивающая эффективную промывку, и ее максимальное значение, превышение которого приведет к потере фильтрующего материала, зависят одновременно от природы этого материала и от конструкции фильтра. Обычно значение скорости воды лежит в пределах от 5 до 15 м/ч. Что же касается скорости воздуха, определяющей высокую интенсивность промывки, то она, как правило. составляет 40-60 м/ч.
После того как загрязнения отделятся от фильтрующего материала, необходимо смыть загрязненную промывную воду. В этой фазе промывки используется только вода. Снизу идет поток фильтрованной воды со скоростью 15-20м/ч, а омывание поверхности слоя фильтрующей загрузки осуществляется потоком очищенной воды.
Важнейшей стадией промывки является фаза одновременного нагнетании воздуха и воды (так называемая фаза продувки). В течение именно этого периода на фильтрующий материал воздействует наибольшее количество энергии. Минимальная скорость воды, обеспечивающая эффективную промывку, и ее максимальное значение, превышение которого приведет к потере фильтрующего материала, зависят одновременно от природы этого материала и от конструкции фильтра. Обычно значение скорости воды лежит в пределах от 5 до 15 м/ч. Что же касается скорости воздуха, определяющей высокую интенсивность промывки, то она, как правило. составляет 40-60 м/ч.
После того как загрязнения отделятся от фильтрующего материала, необходимо смыть загрязненную промывную воду. В этой фазе промывки используется только вода. Снизу идет поток фильтрованной воды со скоростью 15-20м/ч, а омывание поверхности слоя фильтрующей загрузки осуществляется потоком очищенной воды.
Последовательная промывка водой и воздухом
Водовоздушную промывку надлежит применять для фильтров с загрузкой из кварцевого песка или др. материалов (кроме загрузки из дробленых керамзита и антрацита) при следующем режиме:
- сброс водной подушки над слоем фильтрующей загрузки,
- продувка воздухом с интенсивностью 15-20 л/(с·кв.м) в течение 1-2 мин,
- совместная водовоздушная промывка с интенсивностью подачи воздуха 15-20 л/(с·кв.м) и воды 3-4 л/(с·кв.м) в течение 4-5 мин;
- последующая подача воды (без продувки) с интенсивностью 6-8 л/(с·кв.м) в течение 4-5 мин.
Последовательную промывку водой и воздухом применяют в тех случаях, когда размеры и/или плотность фильтрующего материала не позволяют одновременно использовать воду и воздух, не опасаясь выноса в канализацию вместе с промывной водой слишком мелких или слишком легких его частиц. (Прилипание пузырьков воздуха к таким материалам может привести к настоящей флотации наименее плотных из них.) Вынос имеет место, например, в случае фильтрующего слоя, образованного тонким песком (эффективный размер< 0.5 мм) или материалом, имеющим невысокую плотность (антрацит, пемза, активированный уголь), и тем более состоящего из комбинации этих материалов (многослойные фильтры).
В первой фазе промывки используется только воздух, с помощью которого от фильтрующего материала отделяются задержанные загрязнения. Во второй фазе чистая промывная вода, подаваемая с большим расходом, который обеспечивает расширение фильтрующей загрузки, позволяет извлекать из фильтрующего слоя и удалять примеси, отделенные в течение первой фазы. Именно это расширение (если оно достаточно высоко:> 20 %) дает возможность вновь осуществить сортировку материала многослойных фильтров, перемешанных в течение продувки. В случае тяжелых или особо трудноудалимых загрязнений (например, в сточных водах) цикл последовательных промывок следует повторить несколько раз.
В первой фазе промывки используется только воздух, с помощью которого от фильтрующего материала отделяются задержанные загрязнения. Во второй фазе чистая промывная вода, подаваемая с большим расходом, который обеспечивает расширение фильтрующей загрузки, позволяет извлекать из фильтрующего слоя и удалять примеси, отделенные в течение первой фазы. Именно это расширение (если оно достаточно высоко:> 20 %) дает возможность вновь осуществить сортировку материала многослойных фильтров, перемешанных в течение продувки. В случае тяжелых или особо трудноудалимых загрязнений (например, в сточных водах) цикл последовательных промывок следует повторить несколько раз.
Куда отводить промывную воду
Объём промывной воды может составлять от 1 до 8 % от производительности станции при промывке только водой и от 0,5 до 3 % при применении водовоздушной промывки. Для установки производительностью на 1 000 м³/сутки очищенной воды объем промывных вод может составлять от 5 до 80 м³ в сутки.
Чаще всего, промывная вода фильтров обезжелезивания, содержащая взвешенные вещества и железо в количестве превышающее нормативы, сбрасывается в общую канализацию где происходит разбавление загрязнений с другим стоком.
Когда возможность подключения к канализации отсутствует, можно применить отстойник или резервуар-усреднитель с периодической откачкой ила или обезвоживания осадка и возвратом осветлённой воды в голову схемы. Возврат даёт экономию, но может увеличивать нагрузку по железу что необходимо учитывать в расчёте промывок фильтров.
