Скорые зернистые фильтры

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………..………………………..……………………….…..…...… 3
1. Принцип работы...…………………....….………………………….… 5
Устройство фильтров….………………………………………..………..8
Заключение………………………………….…………………………........... 11
Список литературы…………………………….…………………………….. 12

Введение
Фильтры, работающие по принципу скорого фильтрования, или «скорые фильтры», весьма широко применяются    в    практике очистки воды. Скорость фильтрования для этих фильтров принимается от 6 до 12 м/ч в зависимости от типа фильтров и крупности загрузки. Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод после коагулирования (и отстаивания), при реагентном умягчении, обезжелезивании и в некоторых других случаях.
При скором фильтровании значительно быстрее, чем при медленном, происходит загрязнение фильтра, требующее его очистки. Опыт работы скорых фильтров показывает необходимость их очистки 1–2 раза в сутки (а в паводки и чаще). При столь частой очистке фильтра весьма важно сократить до минимума требуемое для этого время и упростить сам процесс очистки.
Очистку скорых фильтров производят путем промывки фильтрующего материала обратным током чистой воды, подаваемой снизу через дренаж и проходящей через слои гравия и песка. В некоторых установках для интенсификации процесса промывки песка применяют его механическое перемешивание (граблями, сжатым воздухом), дополнительную подачу воды на верхние слои фильтра (поверхностная промывка) и т. п.
Вода в процессе фильтрования может проходить через скорые фильтры:
а) самотеком, благодаря превышению уровня воды в фильтре над уровнем воды в резервуаре чистой воды (в который вода отводится);
б) под напором  (обычно создаваемым насосами); фильтры в этом случае должны быть устроены в виде закрытых напорных резервуаров.
Зернистые фильтры применяют, в основном, при очистке жидкостей, у которых содержание твердой фазы ничтожно мало, и осадок не представляет ценности, основное назначение фильтров – для осветления природной воды. Именно они наиболее широко применяются в технике водоподготовки.Классификация фильтров по ряду основных признаков:Скорость фильтрования:
– медленные (0,1–0,3 м/ч);
– скорые (5–12 м/ч);
– сверхскоростные (36–100 м/ч);
Давление, под которым они работают:
– открытые или безнапорные;
– напорные;
Количество фильтрующих слоев:
– однослойные;
– двухслойные;
– многослойные.
Наиболее эффективны и экономичны многослойные фильтры, в которых для увеличения грязеемкости и эффективности фильтрации загрузку составляют из материалов с различной плотностью и размером частиц: сверху слоя – крупные легкие частицы, внизу – мелкие тяжелые. При нисходящем направлении фильтрования крупные загрязнения задерживаются в верхнем слое загрузки, а оставшиеся мелкие – в нижнем. Таким образом, работает весь объем загрузки. Осветлительные фильтры эффективны при задержании частиц размером >10 мкм.
Рассмотрим принцип работы и устройство скоростных зернистых фильтров.
1. Принцип работы фильтров
Скоростные фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из одного и того же материала, у многослойных – из различных материалов. Схема скоростного фильтра приведена на рис. 1.
Рисунок 1 – Скоростной контактный фильтр:
1 – корпус, 2 – система удаления промывных вод, 3 – система подачи сточных вод, 4 – система удаления промывных вод, 5 – пористый дренаж, 6 – фильтрующий материал
Сточная вода подается по коллектору и через отверстия в нем равномерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои фильтрующего материала и дренаж и удаляется из фильтра. После засорения фильтрующего материала проводят промывку подачей промывных вод снизу вверх. Дренажное устройство выполняют из пористобетонных сборных плит. На нем размещают фильтрующий материал (в 2 – 4 слоя) одного гранулометрического состава. Общая высота слоя загрузки равняется 1,5–2 м. Скорость фильтрования принимается равной 12 – 20 м/ч.
Выбор типа фильтра для очистки сточных вод зависит от количества фильтрующих вод, концентрации загрязнений и степени их дисперсности, физико-химических свойств твердой и жидкой фаз и от требуемой степени очистки.
Особенностью фильтра с подвижной загрузкой является вертикальное расположение фильтрующей загрузки и горизонтальное движение фильтруемой воды. Фильтрующим материалом служит кварцевый песок (1,5 – 3 мм) или гранитный щебень (3 – 10 мм). Схема фильтра показана на рис. 1.13.
Сточная вода подается в коллектор, откуда через каналы и отверстия поступает в фильтрующий слой. Очищенную воду отводят из фильтра через дренажную камеру. Загрязненный материал перекачивают гидроэлеватором по трубе в промывное устройство. Расчетная скорость фильтрации 15 м/ч; расход промывной воды 1 – 2% от производительности фильтра; необходимый напор перед фильтром 2 – 2,5 м. Эффективность очистки составляет 50 – 55%.
Рисунок 2 – Фильтр с подвижной загрузкой:
1- корпус, 2 – дренажная камера, 3 – средняя камера, 4 – каналы, 5 - щелевые трубы, 6 – ввод сточной воды, 7 – классификатор, 8 – промывное устройство, 9 – труба для подачи промывной воды, 10 – отвод промывной воды, 11 – коллектор, 12, 13 – трубы, 14 – кольцевой коллектор, 15 – гидроэлеватор
Микрофильтры. Процесс микрофильтрации заключается в процеживании сточной воды через сетки с отверстиями размером от 40 до 70 мкм. Барабанные сетки имеют ячейки размером от 0,3×0,3 до 0,5×0,5 мм. Микрофильтры применяют для очистки сточных вод от твердых и волокнистых материалов. Схема одного из микрофильтров показана на рис. 3.
Рисунок 3 – Микрофильтр:
1- вращающийся барабан, 2 – устройство для промывки, 3 – лоток для сбора промывных вод, 4 – труба для отвода промывных вод, 5 – камера для удаления осветленных вод
Сточная вода поступает внутрь барабана и через отверстия проходит в камеру. Взвешенные вещества задерживаются на внутренней поверхности барабана и при промывке с промывной водой поступают в лоток. Барабан вращается с частотой 6 – 20 мин –1. Скорость фильтрации достигает 25 – 45 м3/(м2·ч).
При концентрации взвешенных частиц 15 – 20 мг/л эффективность очистки составляет 50 – 60 % в зависимости от состава и свойств сточных вод, размера ячеек и режима работы микрофильтров.
Устройство фильтров
В зернистом фильтре фильтрующий слой состоит из зерен различной формы (сферы, кольца, гранулы, куски и т.п.). Фильтрующим материалом зернистого фильтра могут быть: песок, щебень, шлак, дробленая горная порода, опилки, крошка резины, графита, пластмассы, стандартные виды насадок ( кольца Рашига, седла Берля, сферы и т.д.).
Рисунок 4 – стандартный зернистый фильтр
1-короб для подачи свежего зернистого материала;2-питатели;3-затворы;4-фильтрующие слои;5-короб для вывода запыленного материала
Рисунок 5 – Схемы зернистого фильтра с регенерацией
1 – входной патрубок, 2 – корпус, 3 – продувочный патрубок, 4 - выпускной клапан, 5 – зернистый слой, 6 – перфорированная плита, 7 – контейнер, 8 – гибкие уплотнения вибратора, 9 – вибратор, 10 – пружины, 11 – бункер, 12 – пылевыгрузное отверстие
Фильтр фирмы «Лурги» (рис.29) состоит из нескольких параллельно работающих камер, в каждой из которых на пружинах установлены контейнеры с фильтрующим слоем, соединенные при помощи штока с вибратором. При фильтровании очищаемый газ проходит снизу вверх; при регенерации – сверху вниз. Регенерация проводится с помощью ви братора в течение 3–5 мин.
Зернистый фильтр серии ЗФ, разработанный НПО «Союзпромэкология», имеет пять типоразмеров с числом секций 2–30 и пропускной способностью 3000–150 000 м3/ч (рис. 6).
Каждая секция состоит из двух параллельно работающих фильтров, в каждом из которых имеется три фильтрующих слоя толщиной по 100 мм: в первом слое по ходу газов находятся зерна размером 5–10, во втором 3–5 и в третьем 2,5–3 мм. Фильтры имеют следующую характеристику: предельная начальная запыленность газа 5–20 г/м3; газовая нагрузка (скорость фильтрования) 15–25 м3/(м2∙ мин); гидравлическое сопротивление 1,2–1,5 кПа; максимальная температура газа 400°С; выходная запыленность 100–120 мг/м3; газовая нагрузка при регенерации 5–15 м3/(м2∙мин); продолжительность периода фильтрования 15–40 мин; продолжительность регенерации 2–3 мин; степень очистки 95–99 %.
Рисунок 6 – Схема зернистого фильтра конструкции НПО
1- бункер, 2 – кассета с зернистым слоем, 3 – сетки верхние и нижние, 4 – шпильки, стягивающие секцию, 5 – газоход, 6 – вход в верхнюю секцию, 7 – клапанная коробка, 8 – эластичная вставка, 9 – верхняя секция, 10 – газоход очищенного газа, 11 – вибратор, 12 – привод вибратора, 13 – опорные пружины, 14 - опора
Заключение
В заключение хочется рассмотреть зернистые жесткие фильтры. В этих фильтрах зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания и образуют прочную неподвижную систему. К ним относятся: пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы. Фильтры устойчивы к высокой температуре, коррозии и механическим нагрузкам и применяются для фильтрования сжатых газов. Недостатки таких фильтров: высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление и трудности регенерации, которую проводят четырьмя способами: 1) продуванием воздухом в обратном направлении; 2) пропусканием жидких растворов в обратном направлении; 3) пропусканием горячего пара; 4) простукиванием или вибрацией трубной решетки с элементами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алиев Г.М. Устройство и обслуживание газоочистительных и пылеулавливающих установок - М.: Металлургия, 2003 год – 212 стр.;
2. Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов - М.: Металлургия, 2001 – 540 стр.;
3. Денисов С.И. Улавливание и утилизация пылей и газов - М.: Металлургия, 2002 год – 302 стр.;
4. Дубальская Э.Н. Очистка отходящих газов - М., 2002 год – 414 стр.;
5. Очистка воздуха.Учебное пособие/Е.А.Штокман - Изд.60 АСВ, 2003 год – 320 стр.
6. Очистка воздуха.Учебное пособие/Е.А.Штокман - Изд.60 АСВ, 2003 год – 320 стр.
7. Техника защиты окружающей среды/Родионов А.И.,Клушин В.П., Торочешников И.С..Учебник для вузов. - М.Химия, 2001 год – 512 стр.