|
|
|
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ САМОПРОМЫВНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕСЕЙ В РЕЧНОЙ ВОДЕ
Вода поверхностных источников отличается повышенной цветностью, содержанием взвешенных веществ и, как следствие, мутностью. Эти показатели составляют до 95°, не менее 300 мг/л и 95 мг/л соответственно и сезонно варьируются в разных реках. Технологическая схема очистки речной воды обычно объединяет несколько способов, традиционно применяемых в установках водоподготовки, одним из которых является механическая фильтрация. Механический фильтр – это лишь один компонент систем водоподготовки. Его важность заключается в том, что, выполняя функцию первичной очистки от нерастворённых загрязнений, он снимает многие проблемы при решении последующей задачи осветления речной воды, во многом снижая нагрузку на эту стадию и приводя к сокращению потребления реагентов и воды на регенерацию. Последнее имеет большое значение для экономических показателей эксплуатируемого оборудования и является немаловажным критерием при выборе установки водоочистки.
Руководствуясь этими требованиями, в ЗАО «БМТ» предпринята попытка найти оптимальный вариант для аппаратурного оформления стадии механической фильтрации в системах очистки воды из поверхностных источников. Для выбора технологического решения проведена серия испытаний по снижению содержания взвешенных веществ в речной воде. Качество исходной воды, на которой проводились испытания в июне 2009 года, описаны в таблице 1.
Таблица 1.
Качество исходной речной воды прямого водозабора из реки Клязьма* (10 км от города Владимира)
* Данные получены в испытательной лаборатории ЗАО "БМТ".
Таблица 2.
Показатели работы различных типов механических фильтров при фильтровании речной воды
(прямой водозабор) с количеством взвешенных веществ 454 мг/л*
* Показатели были получены при подаче на фильтр 60 л/мин, в фильтроцикле до Δр=0,2 МПа.
В результате серии проведённых сравнительных испытаний наиболее приемлемые показатели в процессе фильтрования речной воды были получены на механических фильтрах, сочетающих промывку обратным током и одновременную очистку фильтрующей поверхности щётками. Этот метод позволил интенсифицировать очистку фильтра и использовать его на задержании глинистых и илистых загрязнений. В ходе дополнительных ресурсных испытаний фильтра с комбинированной промывкой были получены его эксплуатационные характеристики. В качестве сетчатого самопромывного фильтра с комбинированной очисткой для ресурсных испытаний был взят фильтр Ручеёк-Б 1-1-0,12 с параметрами, приведёнными в таблице 3.
Таблица 3.
Технические характеристики сетчатого самоочищающегося фильтра Ручеёк-Б с комбинированной промывкой в ручном режиме
 Для проведения испытаний был собран испытательный стенд. В качестве насосов были использованы бензопомпы с производительностью 130 л/мин, напором 35 м и высотой всасывания 8 м.В ходе натурных испытаний фильтра самоочищающегося с ручным режимом регенерации проводилось десять фильтроциклов (фильтроциклом считается время непрерывной работы фильтра до регенерации по достижении перепада давления на сетке 0,2 МПа). По окончании каждого фильтроцикла осуществлялась промывка фильтра потоком очищенной воды. В процессе
 промывки краны на подающем и отводящем трубопроводах закрываются, открываются краны на линии подачи и слива промывной воды. Поворотом маховика на 360° обеспечивается вращение картриджа в корпусе вокруг щёток, одновременно с этим очищенная вода пропускается через фильтрующий элемент в обратном направлении. Пробы фильтрата взяты после первого и десятого фильтроциклов. В таблице 4 приведены параметры испытаний фильтра и их показатели.Таблица 4.
Показатели работы самопромывного фильтра,
полученные в ходе фильтрации речной воды с содержанием взвесей 454 мг/л и мутностью 95 мг/л
 Для сравнения качества очистки был намеренно удалён фрагмент щёток в корпусе самопромывного фильтра. После десятой промывки фильтр самоочищающийся демонтирован с целью осмотра фильтрующей сетки. В результате осмотра выявлено: сетка чистая, без грязевых включений (Рис. 6). На щётках остатков загрязнений не обнаружено. Качество очищенной воды приведено в таблице 5.Таблица 5.
Качество исходной речной воды и фильтрата после самопромывного сетчатого фильтра с комбинированной промывкой
(сетка с размером ячейки 50 мкм)
Испытания сетчатого самоочищающегося фильтра с комбинированной очисткой с рейтингом фильтрации 50 мкм на механической очистке речной воды с содержанием взвешенных веществ 454 мг/л позволили сделать следующие выводы:
1. Степень очистки речной воды составляет: по взвешенным веществам 77%, по мутности 82%. Показатель цветности уменьшается на 18%, поскольку механическая фильтрация не предназначена для задержания растворённых органических веществ.
2. Фильтр обеспечивает воспроизводимое качество очистки, эффективность очистки от цикла к циклу не снижается. После многократных промывок производительность фильтра восстанавливается практически до первоначального значения.
3. Конструкция самопромывного фильтра со встроенными в корпус щётками позволяет эффективно очистить фильтрующую сетку от типичных для речной воды загрязнений и является необходимым технологическим решением для данного применения.
4. Объём воды, необходимый для промывки фильтра, составляет не более 1,5% от общего объёма воды, пропущенного через фильтр в одном фильтроцикле, что не является значительной нагрузкой для системы водоотведения.
5. Для промышленного применения на механической очистке речной воды рекомендуется использовать двухкаскадную автоматическую станцию с механическими фильтрами с автоматической самооочисткой: на первой ступени фильтр с номинальным отделением 100-150 мкм, на второй ступени фильтр 10-20 мкм. Режим работы станции автоматический.
Полученные результаты позволили специалистам ЗАО «БМТ» использовать самопромывные фильтры Ручеёк-Б 1-1 в установках очистки речной воды. Для промышленного применения в конструкции фильтра были учтены следующие важные моменты:
• достаточная механическая прочность фильтрующей перегородки при сохранении размера ячейки в случаях повышения гидравлического давления;
• высокая износостойкость материала для многолетнего ресурса фильтроэлемента;
• удобство в эксплуатации, безразборная регенерация и минимум манипуляций для быстрой очистки сетки, без нарушения герметичности фильтра, с экономным использованием промывной воды;
• минимальное гидравлическое сопротивление фильтра после регенерации.
В ЗАО «БМТ» были разработаны и запущены в серийное производство три модификации самопромывного сетчатого фильтра Ручеёк-Б 1-1, отличающиеся друг от друга площадью фильтрующей поверхности и режимом регенрации: с ручной, полуавтоматической и автоматической промывкой. Фильтры с ручной и автоматической промывкой предназначены для систем производительностью по воде до 10 м3/ч, фильтры с полуавтоматической и автоматической промывкой – для систем производительностью до 80 м3/ч. Размер ячеек сетки фильтрующего элемента во всех модификациях составляет от 5 до 500 мкм. Новая модификация фильтра самоочищающегося позволяет производить промывку исходной водой во время без использования обратного потока, при этом процесс фильтрации не прерывается.
В ручном режиме необходимо самостоятельно выполнять промывку сетки фильтра. Для этого требуется переключить краны на трубопроводе и обеспечить подачу воды с обратной стороны сетки. Дополнительно следует повернуть маховик фильтра на 360°С для того, чтобы обеспечить вращение картриджа вокруг щёток. Периодичность промывки зависит от степени загрязнённости воды и определяется значением потери давления на сетке, которое показывают входной и выходной манометры фильтра. В автоматическом режиме электромагнитные клапаны перекрывают трубопровод, изменяя направление потока воды, а электропривод обеспечивает вращение картриджа в корпусе. Приводной механизм вращает картридж вокруг оси. Фильтр с автоматической промывкой может быть настроен как на временной интервал, так и на перепад давления на сетке, и в любом случае, он удобнее в эксплуатации, поскольку не требует постоянного присутствия оператора. В полуавтоматическом режиме оператор вручную перекрывает краны фильтра и включает электропривод, вращающий картридж в корпусе.
Специально для систем подготовки воды из поверхностных источников разработана автоматическая станция с трёхкаскадной фильтрацией на самопромывных фильтрах с комбинированной промывкой в автоматическом режиме. Станция конфигурирована из нескольких фильтров с поочерёдной промывкой каждого элемента через установленный интервал. При этом управление циклами фильтрации-регенерации выведено на единый пульт управления системы. Станция работает без участия оператора и обеспечивает предочистку речной воды без прерывания подачи очищенной воды на последующие стадии.
Автоматические и полуавтоматические станции из самопромывных фильтров с комбинированной промывкой могут быть успешно использованы как в системах подготовки питьевой воды, так и в системах рециркуляции поливочной воды для тепличных хозяйств, на защите систем охлаждения и циркуляции технической воды предприятий различных отраслей. В бытовом сегменте сетчатый фильтр с комбинированной промывкой является идеальным вариантом для снижения мутности воды открытых водоёмов. Ежедневно фильтрационная установка отфильтровывает 20 кг твёрдых веществ в потоке 3,6 м3/ч с содержанием взвешенных частиц 450 мг/л. Фильтры с автоматической самоочисткой освобождают от постоянной заботы о приобретении расходных материалов. Они не нуждаются в особом управлении, а в случае автоматизации избавляют потребителя от дополнительных работ.
|
Для испытаний подобраны несколько типов механических фильтров для воды: фильтры с нерегенерируемыми фильтрующими элементами, сетчатые фильтры с обратной промывкой и самоочищающиеся фильтры с комбинацией щёток и обратной промывкой. Результаты испытаний приведены в таблице 2. 
Второй этап испытаний проводился на регенерируемом сетчатом фильтре с обратной промывкой. Основная проблема возникла при очистке фильтрующей сетки элемента и была связана с характером осадка, задержанного на нём. Осадок представлял собой отложения тёмно-серого цвета, содержащие помимо песка, ила, частиц чернозёма, глинозёма и торфа, биологические и органические примеси. Они образовали на поверхности фильтрующей перегородки плотный слой толщиной до 3 мм, слизистый и маслянистый на ощупь. Этот осадок залип в ячейках сетки и привёл к резкому повышению гидравлического сопротивления. При увеличении входного давления осадок продавливался через сетку и проникал в фильтрат. Возникла необходимость смыть этот слой так, чтобы после промывки фильтр восстановил свою производительность. Однако очищающий механизм фильтра с обратной промывкой не справился с этой задачей: фильтр пришлось разбирать и очищать вручную, а очистка загрязнённого элемента оказалась довольно трудоёмкой. Так, одна лишь обратная промывка оказалась неспособной «пробить» осаждённые загрязнения и равномерно смыть их с поверхности фильтроэлемента.