Способ очистки механических примесей

Очистка воды от механических примесей

Удаление из нее крупных окалин, песка, глины и других загрязнителей.

Данный процесс лишь предваряет дальнейшее углубленное очищение субстанции, кроме того он способствует:

• улучшению качества питьевой воды;
• предупреждению развития заболеваний суставов, почек, печени, аллергических проявлений;
• предохранению сантехнического оборудования от повреждений;
• продлению срока эксплуатации бытовых приборов

Способы

Очищение воды от механических примесей является предварительным этапом в ее последующей подготовке к использованию. Результатом становится освобождение жидкости от 60% всевозможных крупных примесей.

1. Применение песколовок

Песколовки предназначаются для удаления крупных окалин, ржавчины и глины из субстанции. Это, пожалуй, первый этап в процессе очистки воды, в результате чего из нее выделяются тяжелые и крупные частицы (200-250 мкм). Необходимость применения песколовок обусловлена тем, что не прошедшая подобную фильтрацию жидкость способствует повреждению и затруднению работы следующих очистных сооружений, в которые она попадает.

Простота принципа действия песколовок основывается на элементарном изменении скорости движения крупных частиц в воде, зависимости от направления движения которой в песколовках они подразделяются на:

• прямолинейные;
• горизонтальные;
• вертикальные;
• винтовые (возвратно-поступательные);
• круговые и др

2. Отстаивание

Самый простой способ очистки воды от механических примесей – отстаивание, происходящее в специальных отстойниках. В основу метода положено действие гравитационных сил, вынуждающих примеси оседать на дно без каких-либо затрат.

• Статистические отстойники – это стальные железобетонные резервуары стандартного типа. Их неоспоримое преимущество – многофункциональность, поскольку помимо прямого предназначения их применение оправдано в качестве резервуаров-накопителей, буферных резервуаров и т.д.
• Динамические резервуары. Основным отличием от статистических отстойников является то, что примеси в них отделяются в процессе постоянного движения в вертикальном или горизонтальном направлении. В зависимости от этого динамические отстойники подразделяются на вертикальные и горизонтальные

3. Гидроциклоны

Применение гидроциклонов оправдано для промышленной очистки воды. Они подразделяются на напорные и безнапорные.

• Принцип действия напорных гидроциклонов заключается в тангенциальной подаче жидкости в цилиндрическую часть аппарата через направленный патрубок. Движение воды в гидроциклоне осуществляется вдоль наружной стенки аппарата по винтовой спирали по направлению к конической части, где происходит изменение направления потока. В итоге, очищенная от механических примесей субстанция попадает в центральную часть аппарата, откуда и выводится по трубе, в то время как примеси перемещаются по конусу вниз с последующим выводом через патрубок шлама.
• Функционирование безнапорных гидроциклонов заключается в отсосе собранной ранее в резервуары очищенной от механических примесей воды. Патрубок, через который она выходит, расположен в самом низу конической части гидроциклона по касательной. Подобное расположение патрубка обуславливает необходимую циркуляцию субстанции внутри гидроциклона, в результате чего очищенная вода выводится из аппарата, а легкие примеси оказываются в центре

4. Осветлительная фильтрация

Как правило, осветлительные фильтры механической очистки воды снабжены фильтровальными материалами в виде сеток, тканей. Частицы остаются на поверхности фильтров или задерживаются в их недрах. Кроме того применяются загрузочные материалы зернистой структуры либо имеющие пористую поверхность.

В прошлом для этих целей использовался сульфоуголь и кварцевый песок. Теперь широкий ассортимент синтетических загрузок позволяет сделать выбор в пользу более грязеемких и легких. Благодаря применению современных загрузок эти фильтры перестали нуждаться в тщательной промывке водой, что способствует снижению общих затрат. Предназначаются осветлительные фильтры для частичной очистки воды от окалин, глины, песка и других загрязнений.

5. Поверхностное фильтрование

Поверхностное фильтрование подразумевает выбор типа фильтра:

• Сетчатый компактный с автоматической промывкой. При безусловном удобстве его применения, отличается некоторой ограниченностью по тонкости фильтрации. Поэтому это идеальный выбор для первичной очистки жидкости.
• Мешочный также компактен, не требует управления и конструктивно прост. Контроль над наполнением «мешка» осуществляется манометром. Требует промывки вручную, количество таких промывок ограничено и определяется визуально. Благодаря невысокой стоимости, непритязательному обслуживанию и простоте исполнения эти фильтры используются для первичной очистки воды, наряду с применением в схемах для достижения более тонкой фильтрации

Источник

Фильтры очистки воды от механических примесей

ТОВАРЫ

Картриджные фильтры Ключ-Т применяются для тонкой механической очистки воды от мельчайших механических примесей (ржавчины, коллоидных частиц, слизей и пр.). Чаще всего в фильтрах устанавливают полипропиленовые картриджи рейтингом от 1 до 10 мкм.

Песчаный фильтр Сапфир-П20 предназначен для очистки воды от механических примесей: грубого песка, окалины, ила, слизей.

Механические примеси являются, пожалуй, самыми распространенными загрязнителями воды и в скважинах, и в колодцах, и в других источниках воды Санкт-Петербурга и пригородов. Основными видами механических загрязнений являются: ржавчина, механические частицы, песок, глина, коллоиды, ил и пр.

Для удаления механических загрязнений существует несколько типов и способов очистки воды. Различают фильтры грубой очистки и фильтры тонкой очистки. Фильтры грубой очистки позволяют уловить частицы размером 80-100 мкм и выше. А на стадии тонкой очистки обычно улавливаются механические примеси размером более 1-5 мкм, видимые на глаз, чтобы даже мелкие частички не попали в кран или другой сантехнический прибор.

Для удаления грубых механических примесей применяют следующие типы очистки воды:

• Песочные или песчано-гравийные осадочные засыпные фильтры грубой очистки типа Сапфир-П. Преимуществом этого способа очистки воды является простой процесс регенерации фильтров этого типа за счет их промывки обратным током воды. Время службы фильтрующего материала в зависимости от водопотребления и качества исходной воды составляет в среднем 3-5 лет.
• Самопромывные магистральные сетчатые фильтры. Основное их преимущество в компактности, а недостатком самопромывных фильтров является постепенное забивание и зарастание сетки, приводящее к снижению производительности фильтра и росту на нем потерь давления. Промыть сетку через некоторое время эксплуатации уже не представляется возможным, и требуется ее замена.
• Мешочные фильтры со сменными мешками. Эти фильтры тоже являются магистральными, мешки очень легко устанавливаются и при необходимости заменяются. Размеры пор в мешочных фильтрах составляют от 5 до 100 мкм. При необходимости мешок можно достать, промыть и использовать повторно. Мешочные фильтры можно применять и для тонкой очистки воды, например с мешками рейтингом 5 мкм.
• Картриджные магистральные фильтры грубой очистки воды Ключ-Т. Это бюджетный и надежный вариант очистки воды от грубых примесей, применяется как альтернатива сетчатым фильтрам, имеет большой ресурс по грязеёмкости, а также отличаются легкостью замены картриджа и его рейтинга. Для грубой очистки обычно применяют картриджи 20, 50 или 100мкм, а для тонкой очистки — 10, 5 или 1мкм.
• Дисковые фильтры. Это сравнительно новый тип фильтров, который получает все большее распространение. Зазор между дисками в рабочем состоянии составляет доли миллиметра, что позволяет задерживать механические примеси размером больше, чем зазор между дисками. Удобство этих фильтров по сравнению с сетчатыми заключается в том, что они не зарастают примесями, потому что промывка осуществляется обратным током воды. При этом диски раздвигаются для увеличения проходного зазора между ними. Это позволяет смывать накопленные примеси в дренаж.
• Гидроциклоны. Гидроциклоны работают за счет отбрасывания частиц к стенкам в центробежном поле вращающейся внутри циклона воды. Уловленные примеси собираются в специальном приемнике, удалить которые не представляет особого труда или в ручном или в автоматическом режиме. Применение гидроциклонов центробежного способа очистки воды оправдано, когда колодец расположен на песчаной почве или «плывуне» и в воде присутствует большое количество тяжелых грубых примесей, например песчинок. Гидроциклоны будут осаждать частицы песка размером более 5 мкм. Недостатком циклонов является то, что легкие частицы не успевают в нем осаждаться. Поэтому он не применим для осаждения глинистых примесей.
• Реагентные способы очистки воды. Применяются в основном для осаждения механических примесей органического происхождения, тонких глин, и некоторых других видов примесей. В этом случае устанавливают автоматическую систему дозирования реагентов, основными частями которой являются импульсный счетчик воды и электронный насос-дозатор, подающие раствор реагента пропорционально расходу очищенной воды. При применение этого способа очистки воды после системы дозирования обязательно устанавливают осадочный песочный фильтр типа Сапфир-П.

Для удаления тонких механических примесей применяют следующие типы очистки воды:

• Фильтры тонкой механической очистки воды Ключ-Т картриджного типа. Это магистральные сравнительно небольшого размера фильтры, наиболее широко применяемые для финишной тонкой очистки воды. Картриджи для улавливания механических примесей выпускаются чаще всего из пропилена и в широком диапазоне пористостей от 1 до 100 мкм. Оптимальной пористостью для финишной очистки воды считается 5 мкм, потому что частицы большего размера видны невооруженным глазом. По мере загрязнения картриджа производительность фильтра падает, что говорит о необходимости его замены.
• Мешочные фильтры со сменными мешками. Для тонкой очистки в мешочных фильтрах используют мешки пористостью 5 мкм.
• Мембранные микрофильтрационные фильтры с размером пор менее 1 мкм. Фильтры этого типа очистки воды используются в основном для нужд пищевой промышленности, медицины и других отраслей, где предъявляются особо высокие требования к отсутствию взвешенных веществ.

Выбор способа очистки воды и типа фильтра механической очистки

Выбор способа очистки воды и типа необходимого фильтра от механических примесей определяется по результатам физико-химического исследования исходной воды, требованиям к качеству очищенной воды и схемой последующей очистки воды от других примесей.

Источник

Исследования и новые разработки в области очистки жидкостей от механических примесей

Studies and New Developments in Purification of Liquids from Mechanical Impurities

Keywords: filtration, suspended solids, mechanical impurities

Water and aqueous solutions serve as the basis for many technological processes in industry. Perhaps, this is the most common heat transfer media. Water is also indispensable in everyday life. Any use of water in industrial applications or in everyday life leads to changes in its chemical composition and, usually, introduces various pollutants to it that make further use of such water without special treatment impossible.

Вода и водные растворы являются основой многих технологических процессов в промышленности. Пожалуй, это самый распространенный теплоноситель. Незаменима вода и в быту. Любое использование воды в промышленности или в быту приводит к изменению ее химического состава и, как правило, вносит в нее различные загрязнения, которые делают невозможным ее дальнейшее использование без специальной очистки.

Исследования и новые разработки в области очистки жидкостей от механических примесей

Вода и водные растворы являются основой многих технологических процессов в промышленности. Вода также используется для растворения различных веществ, приготовления растворов, мойки и чистки поверхностей, охлаждения узлов и агрегатов, транспорта веществ и т. д. Незаменима вода и в секторе ЖКХ. Использование воды в промышленности или в быту приводит к изменению ее химического состава и, как правило, вносит в нее загрязнения, которые делают невозможным ее дальнейшее использование без специальной очистки.

Одними из наиболее часто встречающихся загрязнений являются так называемые взвешенные вещества, или механические примеси. Они могут присутствовать в поверхностных источниках воды, могут образовываться внутри водопроводных сетей или при использовании воды в технологическом процессе, к ним относятся: окалина, стружка, остатки продуктов растворения, коррозионные процессы и т. д. Механические примеси могут представлять опасность для систем водоснабжения, так как могут привести к повреждению арматуры и оборудования (насосов, теплообменников, форсунок, запорной арматуры и т. д.). Также загрязнения могут попасть в конечный продукт производства, снижая его качество.

При всей кажущейся простоте очистка воды от механических примесей является задачей нетривиальной. Существует четыре основных способа очистки:

• фильтрация через пористые перегородки;
• фильтрация через слой гранулированного материала;
• отстаивание;
• гидродинамическое разделение.

Применяются также комбинированные методы, при которых используются последовательно сразу два или три способа очистки.

Группой НИОКР нашей компании была проведена исследовательская работа, целью которой являлась выработка оптимального решения по компоновке аппарата – фильтра механической очистки (ФМО). Результаты данной работы используются для разработки новой конструкции фильтров.

Основными задачами исследовательской работы были:

1. Получение гидравлических характеристик фильтров на базе фильтрующих элементов каркасно-проволочной конструкции с различным рейтингом фильтрации при различной степени загрязненности.

2. Влияние расположения и размеров фильтрующего элемента внутри корпуса фильтра на качество отмывки.

3. Определение оптимальных скоростей фильтрации.

4. Определение стандартных диаметров корпусов аппаратов для различных производительностей.

5. Разработка и испытание системы автоматического управления работой фильтра.

Ход работ: в испытательном центре предприятия был создан специальный стенд для проведения серии опытов и наблюдения результатов (рис. 1).

Схема испытательного стенда

Испытательная камера, имитирующая корпус фильтра, была изготовлена из прозрачного оргстекла. Это дало возможность визуально наблюдать процесс фильтрации, выполнять фото- и видеосъемку. Для обеспечения различной производительности каждая серия опытов выполнялась с соответствующим насосом (табл. 1).

Испытательная среда (водопроводная вода) в режиме циркуляции пропускалась через испытательную камеру с установленным в ней фильтрующим элементом. В качестве испытательных были использованы каркасно-проволочные фильтрующие элементы различных диаметров и с различным рейтингом фильтрации (шириной щели) (табл. 2).

Фильтрующий элемент представляет собой жесткую и прочную сварную конструкцию, выполненную из треугольной проволоки. Проволока по спирали наматывается на направляющие и в каждой точке пересечения с ними приваривается контактной сваркой. Навивка происходит на специальной автоматической сварочной машине. Ширина щели фильтрующего элемента определяется заданным шагом навивки (рис. 2).

Каркасно-проволочная конструкция фильтрующего элемента

Для первой серии гидравлических испытаний применялась чистая испытательная среда. В последующих сериях испытаний в поток вводились различные типы механических загрязнений (песок, осколки ионообменной смолы, измельченные камушки и т. п.).

В процессе испытаний фиксировались следующие данные:

• расход среды через камеру;
• давление на входе в камеру;
• давление на выходе из камеры;
• степень загрязнения фильтрующего элемента (визуально);
• наличие «проскока» загрязнений в фильтрат.

Ход испытаний фильтрующих элементов: а – без перекрытия рабочей поверхности; б – с перекрытой поверхностью

Все полученные результаты внесены в протоколы, на основании которых были построены графические зависимости.

Отдельно проводилась серия опытов с имитацией полного заноса части фильтрующей поверхности. Для этого специальной клейкой лентой производилось перекрытие щелей в соотношении 20, 50, 70 % (75 %) от общей площади. Далее выполнялось пропускание чистой испытательной среды, и снимались те же параметры. По результатам также построены графики.

Фильтр ФМО со шкафом управления

Для проведения последней части работы был изготовлен полноразмерный макет фильтра ФМО. Проработан алгоритм действия аппарата. Изготовлен шкаф управления с возможностью работы в полуавтоматическом и автоматическом режимах. Проведены испытания автоматического срабатывания задвижек и переключения режимов работы фильтра:

• включение в работу;
• рабочий ход (фильтрация);
• обратная промывка;
• аварийная ситуация;
• остановка.

Графики, полученные в результате испытаний

Результаты

Проведенные исследования позволили определить ряд важнейших параметров: гидравлическое сопротивление ФМО с различным рейтингом фильтрации; зависимость перепада давления на фильтре от расхода среды в различных состояниях ФЭЛ. Удалось определить, что расположение не оказывает значительного влияния на качество отмывки поверхности ФЭЛ. Были определены оптимальные скорости движения среды в щели ФЭЛ, а также соотношения диаметра ФЭЛ, диаметра корпуса аппарата и площади живого сечения ФЭЛ. Кроме того, удалось убедиться в том, что конструкция фильтрующих элементов обеспечивает высокую степень (до 99 %) задержания взвешенных частиц заданной степени крупности. При этом сам ФЭЛ ТС остается недеформированным даже при значительных перегрузках, связанных с заносом поверхности фильтрации. Обратная промывка чистой средой происходит быстро и качественно удаляет все задержанные загрязнения.

Типовые конструкции ФМО

Для определения технических характеристик ФМО разработаны соответствующие расчеты. В процессе обработки результатов исследования определялись грязеемкость ФМО, удельный объем жидких загрязнений, время заполнения жидкими загрязнениями кубовой части ФМО по следующим формулам

m_t60 – часовая грязеемкость рабочего объема жидкости, кг/ч,

m_z – количество взвешенных веществ мг/л (анализ воды),

k – коэффициент улавливания взвешенных веществ,%,

Q – производительность фильтра, л/ч;

V_у – удельный объем жидких загрязнений, л/ч,

ρ – средняя плотность влажных жидких загрязнений, кг/л;

t – время заполнения жидкими загрязнениями кубовой части ФМО, ч

V_гч – объем грязевой части приемной камеры ФМО.

Благодаря полученным данным разработана линейка стандартных фильтров ФМО с производительностью от 10 до 1000 м 3 /ч всего лишь в трех габаритных исполнениях. Также большое значение имеют полученные положительные результаты автоматизации работы ФМО. Универсальным шкафом управления может быть укомплектован любой аппарат из разработанной линейки или нестандартный фильтр.

Внешний вид ФМО

Полученные результаты уже реализованы в готовой продукции – изготовлено более 20 фильтров ФМО различного назначения.

В настоящее время проводится сбор информации с действующих объектов (горнодобывающие производства, системы подготовки технической и питьевой воды, тепловые сети, конденсатоочистка и др.). Выпускаемая продукция является востребованной и в связи с ростом цен на зарубежные аналоги. Данные разработки найдут широкое применение в промышленной водоподготовке.

Материал предоставлен ООО «ПП «ТЭКО-ФИЛЬТР».

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №1’2019

распечатать статью —> pdf версия

Источник