Sedimentácia a flotácia riešia problém znečisťujúcich látok, ktoré „klesajú“ a „plávajú“. Vo vode je však ešte jeden typ nečistôt-jemných suspendovaných pevných látok, koloidných častíc a rozpustených látok-, ktoré neklesajú ani neplávajú. čo robiť?
Tu prichádza na rad filtrácia. Jednoducho povedané, filtrácia zahŕňa nechať odpadovú vodu pretekať cez vrstvu filtračného média, pričom sa spolieha na fyzické zachytenie, adsorpciu a chemické pôsobenie filtračného média na zachytenie zvyškových znečisťujúcich látok.
Filtrácia je „vrátnikový“ proces v jednotkách fyzického čistenia a prelomový moment v mnohých procesoch čistenia odpadových vôd, ktorý označuje prechod od „predúpravy“ k „pokročilej úprave“. Mnoho procesov čistenia odpadových vôd, ktorých cieľom je opätovné využitie regenerovanej vody a stabilný, nízko{1}}zákalový odpad, sa vo veľkej miere spolieha na filtráciu! Tento článok popisuje tri najbežnejšie používané filtračné médiá-kremenný piesok, aktívne uhlie a mangánový piesok{3}}na čo slúžia, ako ich používať-na mieste a ako ich regenerovať a udržiavať, keď sa upchajú alebo presýtia.
I. Základné princípy filtrácie
Nepremýšľajte o filtrácii len ako o „preosievaní piesku“; v skutočnosti zahŕňa niekoľko funkcií, ktoré spolupracujú.
Mechanické zachytenie: Častice väčšie ako medzery filtračného média sú priamo zachytené. Toto je najintuitívnejšia metóda filtrácie, ale neúčinná pre častice menšie ako sú medzery.
Zotrvačné nárazy: Keď voda obteká častice filtračného média, jemné častice sa odchyľujú od svojich prúdov v dôsledku zotrvačnosti a narážajú na povrch filtračného média a priľnú. Čím silnejší je prietok vody, tým výraznejší je efekt zachytávania.
Adsorpcia a adhézia: Fyzikálno-chemické interakcie (van der Waalsove sily, elektrostatické sily) na povrchu filtračného média adsorbujú drobné častice na povrch. Pórovitá štruktúra aktívneho uhlia tiež poskytuje silnú fyzikálnu adsorpčnú kapacitu. Toto je kľúčový mechanizmus na filtrovanie a odstraňovanie jemných častíc a rozpustených látok.
Bioflokulácia: Po vytvorení biofilmu na povrchu filtračného média môžu extracelulárne polyméry vylučované mikroorganizmami priľnúť k suspendovaným pevným látkam vo vode, pričom súčasne biodegradujú niektoré organické látky, čím sa zlepšuje kvalita odpadovej vody.
Sedimentácia: Rýchlosť prúdenia vody je extrémne pomalá v póroch filtračnej vrstvy a niektoré malé častice sa usadzujú na povrchu filtračného média vplyvom gravitácie.
II. Kremenná piesková filtrácia – bežne používaná pred-filtrácia
Kremenný piesok je najčastejšie používané filtračné médium. Kremenný piesok sa vyznačuje vysokou tvrdosťou, stabilnými vlastnosťami, nízkou cenou a širokou dostupnosťou.
Vhodné na: Odstraňovanie nerozpustených látok, zákalu a niektorých koloidných častíc z vody. Zákal na odpadovej vode môže byť stabilne znížený pod 1 NTU. Môže sa použiť ako jednotka na hĺbkové čistenie odpadových vôd zo sekundárnej sedimentačnej nádrže alebo ako pred-filter pre filtre s aktívnym uhlím a membránové systémy.
Prevádzkové parametre: Bežne používaná efektívna veľkosť častíc je 0,5 až 1,2 mm, hrúbka filtračného lôžka je 0,7 až 1,5 m a rýchlosť filtrácie je 5 až 10 m/h. Príliš vysoká rýchlosť filtrácie vedie k rýchlemu zvýšeniu straty hlavy a skráteniu doby cyklu; príliš nízka rýchlosť má za následok nízke využitie zariadenia.
Bežné typy: Tlakové filtračné nádrže (uzavreté a tlakové, poháňané čerpadlom) a gravitačné filtre (otvorený typ, spoliehajúce sa na rozdiel hladiny vody pre gravitačný prietok).
Kľúčové body údržby: Jadro sa spätne preplachuje. Keď sa množstvo zachyteného materiálu zvyšuje, tlaková strata stúpa a prietok odpadovej vody klesá, čo si vyžaduje spätné preplachovanie-pomocou spätného toku vody na rozptýlenie filtračného lôžka a spláchnutie zachytených nečistôt. Intenzita spätného preplachu je zvyčajne 12-15 litrov/(m²·s), s mierou expanzie približne 25%-45%, ktorá trvá 5-10 minút. Na spätné preplachovanie sa používa čistá voda; na zvýšenie účinku prania môže byť potrebné čistenie vzduchom. Počas prevádzky by sa mala pravidelne kontrolovať výška filtračného lôžka, či sa neznížila (úbytok piesku alebo opotrebovanie). Ak pokles presiahne 10 %, je potrebné pridať piesok, aby sa zabránilo riedeniu filtračného lôžka a následnému prenikaniu nerozpustených látok do odpadovej vody.
III. Filtrácia s aktívnym uhlím – špeciálne filtračné médium na odfarbovanie a odstraňovanie zápachu
Aktívne uhlie má obrovský špecifický povrch (500-1500 m² na gram) a dobre vyvinutú mikroporéznu štruktúru, ktorá vykazuje extrémne silnú adsorpčnú kapacitu pre organickú hmotu, farbu a zápach.
Vhodné na: Odstraňovanie rozpustených organických látok (CHSK), farby, zvyškového chlóru a zápachu z vody. Aktívne uhlie má schopnosť rýchlej redukcie voľného chlóru a často sa používa na dechloráciu na ochranu nadväzujúcich membránových systémov; má výrazný odstraňovací účinok na syntetické farbivá, humínové látky a iné farbiace-látky; má tiež významnú adsorpčnú kapacitu pre látky spôsobujúce zápach-, ako sú tioly a fenoly.
Prevádzkové parametre: Bežne používané typy aktívneho uhlia sú na báze uhlia -a ovocných škrupín-. Hrúbka filtračného lôžka je 1-2 metre, rýchlosť filtrácie je 4-10 metrov/hod a voda by mala zostať medzi filtračnými médiami aspoň 6-15 minút; nedostatočný čas kontaktu výrazne znižuje účinnosť adsorpcie.
Regenerácia a výmena: Aktívne uhlie vyžaduje ošetrenie po adsorpčnej saturácii. Tepelná regenerácia je najdôkladnejšia metóda-pyrolýzy a splyňovania adsorbovanej organickej hmoty pri 800-900 stupňoch obnovuje adsorpčnú kapacitu a dosahuje rýchlosť regenerácie 85 % – 95 %. Táto metóda zahŕňa vysoké investičné a prevádzkové náklady, vhodná na centralizovanú regeneráciu vo veľkých systémoch. Chemická regenerácia využíva kyseliny, zásady alebo organické rozpúšťadlá na desorbovanie adsorbátu; jednoducho sa obsluhuje, ale má nízku mieru regenerácie (50%-70%) a vytvára regeneračnú odpadovú kvapalinu, ktorá vyžaduje úpravu. V malých zariadeniach na úpravu vody je priame nahradenie nasýteného aktívneho uhlia novým uhlíkom hospodárnejšie; odpadový uhlík môžu profesionálne organizácie zlikvidovať alebo použiť ako palivo na spaľovanie.
Body údržby: Filtre s aktívnym uhlím tiež vyžadujú pravidelné spätné preplachovanie pri intenzite 10-12 litrov/m²·sekundu, aby sa zabránilo nadmernému opotrebovaniu častíc aktívneho uhlia. Pravidelne sledujte CHSK alebo farbu odtoku. Ak zistíte známky prieniku, okamžite prejdite na záložnú nádrž s aktívnym uhlím alebo sa pripravte na regeneráciu. Mikroorganizmy ľahko rastú na povrchu aktívneho uhlia; preto je potrebné počas prevádzky kontrolovať zvyškový chlór v prítoku a v prípade potreby by sa uhlíková vrstva mala pravidelne dezinfikovať.
IV. Mangánová piesková filtrácia – špeciálne na odstránenie železa a mangánových iónov z vody
Mangánový piesok je špeciálne filtračné médium, ktoré pozostáva predovšetkým z oxidu manganičitého (MnO₂). Nespolieha sa na fyzikálne zachytenie, ale na chemickú katalytickú oxidáciu.
Vhodné na: Špecifické odstraňovanie iónov železa a mangánu z podzemných vôd alebo priemyselných odpadových vôd. Železo existuje v rozpustenej forme Fe2⁺ a mangán v rozpustenej Mn2⁺ forme, ktorú nemožno odstrániť bežnou sedimentáciou a filtráciou. Aktívny film oxidu manganičitého na povrchu mangánového pieskového filtračného média katalyticky oxiduje Fe2+ a Mn2+, pričom vznikajú zrazeniny hydroxidu Fe3+ a Mn4⁺, ktoré sú potom zadržané a odstránené filtračnou vrstvou.
Prevádzkové parametre: Efektívna veľkosť častíc mangánového piesku: 0,6~2,0 mm; hrúbka filtračnej vrstvy: všeobecne 0,8~1,2 m. Rýchlosť filtrácie je všeobecne regulovaná na 5-8 metrov za hodinu; príliš vysoká rýchlosť bude mať za následok nedostatočnú oxidačnú reakciu vedúcu k prenikaniu železa a mangánu. Prítokové pH by nemalo byť nižšie ako 6,5 (oxidačná reakcia sa takmer zastaví pod pH 6,0) a rozpustený kyslík by mal byť dostatočný (vo všeobecnosti je potrebné prevzdušnenie pred vstupom do filtračného lôžka).
Body údržby: Počas procesu odstraňovania železa a mangánu pomocou filtračných médií s pieskom s obsahom mangánu sa hydroxid železitý (červenkasto-hnedej farby) bude nepretržite usadzovať na povrchu filtračného lôžka, čo si vyžaduje pravidelné spätné preplachovanie, aby sa odstránil. Intenzita spätného preplachovania je zvyčajne 15-18 litrov/(m²·s), čo je o niečo viac ako u kremenného piesku, pričom miera expanzie je regulovaná na 30%{10}}50%. Po dlhodobej prevádzke môže aktívny film na povrchu mangánového piesku starnúť alebo sa oddeliť, čo znižuje účinnosť spracovania. Regeneráciu membrány možno dosiahnuť pravidelným pridávaním malého množstva manganistanu draselného, ktorý regeneruje aktívnu membránu MnO₂ oxidačným účinkom manganistanu draselného. Ak je účinok po viacnásobných regeneráciách stále neuspokojivý, je potrebné vymeniť niektoré alebo všetky filtračné médiá. Mangánové pieskové filtre nemožno použiť súčasne s chlórom a chlórom poškodí aktívny katalytický film na povrchu mangánového piesku, čo vedie k strate funkcie odstraňovania železa a mangánu.
V. Záznam o prevádzke a údržbe filtračného systému na mieste-
Spätné preplachovanie je potrebné pri zvýšení rozdielu tlaku; pred spustením nečakajte, kým sa odpadová voda zakalí.
Starostlivo kontrolujte intenzitu spätného preplachovania; nedostatočné spätné preplachovanie nebude správne čistiť, zatiaľ čo nadmerné spätné preplachovanie spôsobí stratu filtračného média.
Pravidelne kontrolujte hrúbku filtračného média a v prípade potreby ho ihneď doplňte. Tiež skontrolujte uzávery distribúcie vody a nosnú vrstvu na základe stavu odpadovej vody.
Ak má byť zariadenie odstavené na dlhší čas, ponechajte v nádrži vodu, aby ste zabránili zhlukovaniu a stvrdnutiu filtračného média.
Po príchode skontrolujte jódové číslo aktívneho uhlia; ak je nižšia ako projektovaná hodnota, adsorpčný účinok sa zníži a aktívne uhlie by sa malo odmietnuť.