Sedimentācija un flotācija atrisina piesārņojošo vielu problēmu, kas "grimst" un "peld". Taču ūdenī ir arī cita veida piemaisījumi, -smalkas suspendētās daļiņas, koloidālās daļiņas un izšķīdušās vielas,{2}}kas negrimst un nepeld. Ko darīt?
Šeit tiek izmantota filtrēšana. Vienkārši sakot, filtrēšana ietver notekūdeņu izplūšanu caur filtra materiāla slāni, paļaujoties uz filtra materiāla fizisko pārtveršanu, adsorbciju un ķīmisko iedarbību, lai notvertu atlikušos piesārņotājus.
Filtrēšana ir "novērošanas" process fizikālās attīrīšanas iekārtās un ūdensšķirtnes moments daudzos notekūdeņu attīrīšanas procesos, iezīmējot pāreju no "priekšapstrādes" uz "uzlaboto attīrīšanu". Daudzi notekūdeņu attīrīšanas procesi, kuru mērķis ir reģenerēta ūdens atkārtota izmantošana un stabila, zema-duļķainuma notekūdeņi, lielā mērā ir atkarīgi no filtrēšanas! Šajā rakstā ir apskatītas trīs visbiežāk izmantotās filtrēšanas vielas -kvarca smiltis, aktīvā ogle un mangāna smiltis-, kā tās izmantot,-kā tās izmantot uz vietas un kā tās atjaunot un uzturēt, kad tās ir aizsērējušas vai piesātinātas.
I. Filtrēšanas pamatprincipi
Nedomājiet par filtrēšanu vienkārši kā "smilšu sijāšanu"; tas faktiski ietver vairākas funkcijas, kas darbojas kopā.
Mehāniskā pārtveršana: daļiņas, kas ir lielākas par filtra materiāla spraugām, tiek tieši pārtvertas. Šī ir intuitīvākā filtrēšanas metode, bet neefektīva daļiņām, kas ir mazākas par spraugām.
Inerciāla ietekme: kad ūdens plūst ap filtra materiāla daļiņām, smalkās daļiņas inerces dēļ novirzās no to plūsmas līnijām un saduras ar filtra materiāla virsmu, kļūstot pielipušas. Jo spēcīgāka ir ūdens plūsma, jo nozīmīgāks ir pārtveršanas efekts.
Adsorbcija un adhēzija: fizikāli ķīmiskās mijiedarbības (van der Vāla spēki, elektrostatiskie spēki) uz filtra materiāla virsmas adsorbē sīkas daļiņas uz virsmas. Aktīvās ogles porainā struktūra nodrošina arī spēcīgu fizisko adsorbcijas spēju. Tas ir galvenais mehānisms smalko daļiņu un izšķīdušo vielu filtrēšanai un noņemšanai.
Bioflokulācija: pēc bioplēves izveidošanās uz filtra vides virsmas mikroorganismu izdalītie ārpusšūnu polimēri var pielipt ūdenī esošajām suspendētajām cietajām vielām, vienlaikus bioloģiski noārdot daļu organisko vielu, uzlabojot notekūdeņu kvalitāti.
Sedimentācija: ūdens plūsmas ātrums filtra slāņa porās ir ārkārtīgi lēns, un gravitācijas ietekmē dažas nelielas daļiņas nosēžas uz filtra vides virsmas.
II. Kvarca smilšu filtrēšana — plaši izmantota pirms-filtrēšanas metode
Kvarca smiltis ir visbiežāk izmantotā filtrēšanas vide. Kvarca smiltīm ir raksturīga augsta cietība, stabilas īpašības, zemas izmaksas un plaša pieejamība.
Piemērots: suspendēto cieto vielu, duļķainības un dažu koloidālo daļiņu noņemšanai no ūdens. Notekūdeņu duļķainību var stabili samazināt līdz zem 1 NTU. To var izmantot kā dziļās attīrīšanas iekārtu sekundārās sedimentācijas tvertnes notekūdeņiem vai kā priekšfiltru aktīvās ogles filtriem un membrānu sistēmām.
Darbības parametri: parasti izmantotais efektīvais daļiņu izmērs ir 0,5–1,2 mm, filtra slāņa biezums ir 0,7–1,5 m un filtrēšanas ātrums ir 5–10 m/h. Pārāk liels filtrēšanas ātrums izraisa strauju galvas zuduma pieaugumu un saīsina cikla laiku; pārāk mazs ātrums rada zemu aprīkojuma izmantošanu.
Izplatītākie veidi: Spiediena filtru tvertnes (slēgtas un zem spiediena, darbina ar sūkni) un gravitācijas filtri (atvērta tipa, kas paļaujas uz ūdens līmeņa starpību gravitācijas plūsmai).
Galvenie apkopes punkti: kodols ir atpakaļmazgāšana. Palielinoties ieslodzīto materiālu daudzumam, palielinās spiediena zudums un samazinās notekūdeņu plūsma, tādēļ ir nepieciešama atpakaļskalošana,-izmantojot apgriezto ūdens plūsmu, lai izkliedētu filtra gultni un izskalotu notvertos piemaisījumus. Atgriezeniskās skalošanas intensitāte parasti ir 12–15 litri/(m²·s), un izplešanās ātrums ir aptuveni 25–45%, kas ilgst 5–10 minūtes. Atgriezeniskajai mazgāšanai izmanto tīru ūdeni; var būt nepieciešama gaisa beršana, lai uzlabotu mazgāšanas efektu. Darbības laikā regulāri jāpārbauda filtra gultnes augstums, lai samazinātu (smilšu zudumu vai nodilumu). Ja samazinājums pārsniedz 10%, nepieciešams pievienot smiltis, lai novērstu filtra slāņa retināšanu un tai sekojošu suspendēto vielu iekļūšanu notekūdeņos.
III. Aktivētās ogles filtrēšana — īpašu spēku filtrēšanas līdzeklis krāsas un smaku noņemšanai
Aktivētajai oglei ir milzīgs īpatnējais virsmas laukums (500{1}}1500 m² uz gramu) un labi attīstīta mikroporaina struktūra, kas uzrāda ārkārtīgi spēcīgu organisko vielu, krāsas un smaržas adsorbcijas spēju.
Piemērots: Izšķīdušo organisko vielu (ĶSP), krāsas, hlora atlikuma un smaku noņemšanai no ūdens. Aktivētajai oglei ir ātra brīvā hlora samazināšanas spēja, un to bieži izmanto dehlorēšanai, lai aizsargātu pakārtotās membrānas sistēmas; tam ir ievērojama sintētisku krāsvielu, humusvielu un citu krāsu veidojošās vielas noņemšana; tai ir arī ievērojama smaku -izraisošu vielu, piemēram, tiolu un fenolu, adsorbcijas spēja.
Darbības parametri: parasti izmantotie aktīvās ogles veidi ir ogles{0}} un augļu čaumalas-. Filtra slāņa biezums ir 1-2 metri, filtrēšanas ātrums ir 4-10 metri/stundā, un ūdenim jāpaliek starp filtra materiāliem vismaz 6-15 minūtes; nepietiekams kontakta laiks būtiski samazina adsorbcijas efektivitāti.
Reģenerācija un aizstāšana: Aktivētā ogle ir jāapstrādā pēc adsorbcijas piesātinājuma. Termiskā reģenerācija ir rūpīgākā metode,{1}}pirolējot un gazificējot adsorbētās organiskās vielas 800-900 grādu temperatūrā, tiek atjaunota adsorbcijas spēja, panākot reģenerācijas ātrumu 85–95%. Šī metode ietver lielas investīciju un ekspluatācijas izmaksas, piemērota centralizētai reģenerācijai lielās sistēmās. Ķīmiskajā reģenerācijā adsorbāta desorbēšanai izmanto skābes, sārmus vai organiskos šķīdinātājus; tas ir vienkārši lietojams, bet tam ir zems reģenerācijas ātrums (50%-70%), un tas rada reģenerācijas atkritumu šķidrumu, kas ir jāapstrādā. Maza mēroga ūdens attīrīšanas iekārtās piesātinātās aktīvās ogles tieša aizstāšana ar jaunu ogli ir ekonomiskāka; oglekli atkritumus var likvidēt profesionālās organizācijas vai izmantot kā kurināmo sadedzināšanai.
Apkopes punkti: aktīvās ogles filtriem arī ir nepieciešama regulāra atpakaļmazgāšana ar intensitāti 10-12 litri/m²/sekundē, lai novērstu pārmērīgu aktīvās ogles daļiņu nodilumu. Regulāri uzraugiet COD vai notekūdeņu krāsu. Ja tiek konstatētas iespiešanās pazīmes, nekavējoties pārslēdzieties uz rezerves aktīvās ogles tvertni vai sagatavojieties reģenerācijai. Mikroorganismi viegli aug uz aktīvās ogles virsmas; tādēļ ekspluatācijas laikā ir jākontrolē hlora atlikums ieplūdē, nepieciešamības gadījumā regulāri jādezinficē oglekļa slānis.
IV. Mangāna smilšu filtrēšana – īpaši dzelzs un mangāna jonu noņemšanai no ūdens
Mangāna smiltis ir īpašs filtrēšanas līdzeklis, kas galvenokārt sastāv no mangāna dioksīda (MnO₂). Tas nepaļaujas uz fizisku pārtveršanu, bet gan uz ķīmisko katalītisko oksidāciju.
Piemērots: Īpaši dzelzs un mangāna jonu noņemšanai no gruntsūdeņiem vai rūpnieciskajiem notekūdeņiem. Dzelzs eksistē izšķīdušā Fe²⁺ formā un mangāns izšķīdušā Mn²⁺ formā, ko nevar atdalīt ar parasto sedimentāciju un filtrēšanu. Aktīvā mangāna dioksīda plēve uz mangāna smilšu filtra vides virsmas katalītiski oksidē Fe²⁺ un Mn²⁺, radot Fe³⁺ un Mn⁴⁺ hidroksīda nogulsnes, kuras pēc tam aiztur un noņem filtra slānis.
Darbības parametri: Mangāna smilšu efektīvais daļiņu izmērs: 0,6 ~ 2,0 mm; filtra slāņa biezums: parasti 0,8 ~ 1,2 m. Filtrēšanas ātrums parasti tiek kontrolēts ar 5-8 metriem stundā; pārāk liels ātrums izraisīs nepietiekamu oksidācijas reakciju, izraisot dzelzs un mangāna iekļūšanu. Ieplūstošā pH nedrīkst būt zemāks par 6,5 (oksidācijas reakcija gandrīz apstājas zem pH 6,0), un izšķīdušā skābekļa vajadzētu būt pietiekamam (parasti pirms iekļūšanas filtra gultā ir nepieciešama aerācija).
Apkopes punkti: Dzelzs un mangāna noņemšanas procesā, izmantojot mangāna smilšu filtru, dzelzs hidroksīds (sarkanīgi{0}}brūnā krāsā) nepārtraukti nogulsnējas uz filtra pamatnes virsmas, un, lai to noņemtu, nepieciešama regulāra skalošana. Atgriezeniskās skalošanas intensitāte parasti ir 15-18 litri/(m²·s), kas ir nedaudz augstāka nekā kvarca smiltīm, un izplešanās ātrums tiek kontrolēts uz 30%-50%. Pēc ilgstošas darbības aktīvā plēve uz mangāna smilšu virsmas var novecot vai atdalīties, samazinot apstrādes efektivitāti. Membrānas reģenerāciju var panākt, periodiski pievienojot nelielu daudzumu kālija permanganāta, kas reģenerē aktīvo MnO₂ membrānu kālija permanganāta oksidācijas efektā. Ja pēc vairākām reģenerācijām efekts joprojām ir neapmierinošs, ir jānomaina daļa vai visi filtra materiāli. Mangāna smilšu filtrus nevar izmantot vienlaikus ar hloru un hloru, tas sabojās aktīvo katalītisko plēvi uz mangāna smilšu virsmas, izraisot dzelzs un mangāna atdalīšanas funkcijas zudumu.
V. Filtrēšanas sistēmas darbības un apkopes uz vietas-uzskaite
Atgriezeniskā mazgāšana ir nepieciešama, ja palielinās diferenciālais spiediens; pirms iedarbināšanas negaidiet, līdz notekūdeņi kļūst duļķains.
Rūpīgi kontrolējiet atpakaļskalošanas intensitāti; Nepietiekama atpakaļskalošana neiztīrīs pareizi, savukārt pārmērīga pretskalošana izraisīs filtra materiāla zudumu.
Regulāri pārbaudiet filtra materiāla biezumu un, ja nepieciešams, nekavējoties papildiniet to. Tāpat pārbaudiet ūdens sadales vāciņus un atbalsta slāni, pamatojoties uz notekūdeņu stāvokli.
Ja iekārta ir jāizslēdz uz ilgāku laiku, turiet ūdeni tvertnē, lai novērstu filtra materiāla salipšanu un sacietēšanu.
Pēc ierašanās pārbaudiet aktīvās ogles joda daudzumu; ja tā ir zemāka par projektēto vērtību, adsorbcijas efekts tiks samazināts, un aktīvā ogle ir jānoraida.
