Очистка воды из открытого источника от механических взвесей

СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СЕТКИ ФИЛЬТРОВ С ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКОЙ И ФИЛЬТРОВ С ЩЕТОЧНОЙ ОЧИСТКОЙ.

Выбор технологии фильтрация воды от механических взвесей требует учета множества деталей. Особенно важно учесть характеристики фильтруемой воды. 

В статье будут рассматриваться технологические моменты фильтрации воды из открытого источника (река, озеро, море) при относительно грубом рейтинге фильтрации (800-3000мкм) с помощью сетчатых фильтров. 

Особенности такой воды:

• Высокий уровень загрязненности. Причем степень загрязненности сильно меняется от сезона (зима, лето, периоды цветения воды), погодных условий (дожди, ветры, шторма), биологических факторов (периоды размножения рыбы, моллюсков, земноводных…) и т.п.
• Сложный характер загрязнений. Наличие липких и волокнистых загрязнений, водорослей.
• Высокая степень биологической активности воды, что приводит к обрастанию сеток фильтров.
• Высокая вероятность возникновения неожиданных залповых выбросов загрязнений.
• Большое количество относительно крупных загрязнений – фрагменты рыбы, раковины моллюсков, водоросли…

Все сетчатые фильтры представляют собой корпус с размещенной внутри сеткой, через которую и фильтруется вода. Это общий момент для фильтров различных производителей.
Загрязнение накапливается на сетке. А вот технология автоматической очистки сетки у разных производителей очень существенно отличается.

СУЩЕСТВУЕТ ДВА ПРИНЦИПИАЛЬНО РАЗНЫХ ПОДХОДА К СПОСОБУ ОЧИСТКИ СЕТКИ:

• Промывка противотоком
• Фокусированная промывка сканерным или щеточным механизмом очистки.

Что одинаково в конструкции фильтров с промывкой противотоком и щеточной очисткой:

1. Фильтрующий элемент (сетка) выполняется в виде цилиндра. Причем фильтрация происходит изнутри-наружу. Т.е. грязная вода подается во внутрь цилиндрической сетки через один из торцов цилиндра. При этом второй торец заглушается (Рис. 1). Загрязнения накапливаются на внутренней поверхности цилиндра. Причина такого решения простая – сетки имеют значительный размер и поэтому важно обеспечить сохранность их геометрии. При подаче воды внутрь цилиндра конструкция работает на растяжение. Если подавать воду с внешней стороны цилиндра, то высока вероятность сминания сетки давлением воды.

Рис.1. 

2. При фильтрации воды загрязнения накапливаются на сетке равномерно. Это очень важный аспект! Как только один из участков сетки накопит некоторое количество загрязнений – вода начинает течь через другие участки.

3. Сетка заключается в корпус. Фланец с торца цилиндра корпуса является входным. Фланец на образующей цилиндра корпуса является выходным – (Рис. 2). Загрязнения накапливаются внутри сетки, а чистая вода двигается между наружной стороны сетки и внутренней стороны корпуса. Т.е. в фильтре можно выделить зону грязной воды “Г” и чистой воды “Ч”.

Рис.2. 

4. Для удаления загрязнений служит шламопровод – специальный трубопровод “Ш” со сбросным клапаном-заслонкой “З”. Шламопровод устанавливается со стороны заглушенного конца сетки (Рис. 3). Шламопровод служит для удаления накопившихся на сетке загрязнений.

Рис.3. 

Различие фильтров заключается в способе, каким удаляются загрязнения через шламопровод.

ФИЛЬТРЫ С ПРОМЫВКОЙ ПРОТИВОТОКОМ.

1. Что будет если задвижку “З” открыть? Будет происходить следующее:
В фильтре существует давление “Р” (это рабочее давление в линии). Шламопровод открыт в атмосферу (приямок, канализацию и т.п.). В силу этого в шламопровод “Ш” устремляется вода. Расход воды фильтром несколько увеличивается, немного падает перепад давления на сетке и выносится некоторое количество загрязнений (Рис. 4). Так как диаметр шламопровода существенно ниже диаметра рабочего трубопровода, поток воды через шламопровод практически не влияет на процесс фильтрации (потоку между входом и выходом фильтра). Просто несколько возрастет расход.

Рис. 4

Поток воды, устремляющийся в шламопровод захватывает некоторую часть загрязнений и выносит их из фильтра. Эта фаза называется “Первичной промывкой”.
Однако следует понимать, что загрязнения накапливаются на поверхности сетки. Они “прижимаются” водой к сетке. Поэтому фаза “Первичной промывки” крайне неэффективна. Если говорить о загрязнениях из открытого источника, то в этой фазе выносятся разве что мотки водорослей.

2. Для увеличения эффективности очистки фильтрующего элемента в фильтрах предусмотрена фаза “Вторичной промывки”, для организации которой внутри сетки примерно на середине ее длины предусматривается дисковая заслонка “К”, которая перегораживает сетку на две части: Секцию входа и Секцию выхода (Рис. 5).

Рис. 5

Получается примерно такая конструкция:

Заслонка “К” показана в открытом состоянии. т.е. она не перегораживает сетку. Заслонка на шламопроводе “З” закрыта. В этом режиме фильтр фильтрует воду.
Важно понимать, что в открытом положении заслонки “К” воду фильтрует вся сетки – и Секция входа и Секция выхода. 

3. Режим “Вторичной промывки” начинает работать, когда заслонка “К” перекрывает внутреннее пространство сетки и разделяет ее на две примерно одинаковые части. Заслонка на шламопроводе “З” при этом открывается (Рис. 6).

Рис. 6

Направление потока воды внутри фильтра существенно изменяется:

• Внутри сетки нет сообщения (вода не может течь) между секцией входа и секцией выхода.
• Весь входной поток фильтруется только секцией входа! Т.е. фактически примерно в два раза уменьшается площадь фильтрации!
• Поскольку сбросной клапан “З” на шламопроводе “Ш” открыт и существует перепад давления между рабочим давлением “P” и атмосферой “А”, то в Секции выхода возникает обратный ток воды. Т.е. чистая вода из пространства между внешней стороной сетки в внутренней стороной корпуса фильтра устремляется внутрь Секции выхода и отделяет от сетки накопившиеся загрязнения, которые и выносятся в шламопровод.
• В этом и заключается суть “промывки противотоком” загрязнившейся сетки.
• Важный момент: “Вторичная промывка” работает только на Секции выхода сетки!

Недостатки технологии промывки противотоком:

• Режим “Первичной промывки” работает на всей поверхности сетки. Однако эффективность этого режима очень слабая.
• В режиме “Вторичной промывки” Секция входа фильтра не очищается. Более того, т.к. площадь фильтрации сетки сокращается примерно в два раза, то загрязнения, накопившиеся на Секции входа уплотняются на сетке.
• Поскольку диаметр шламопровода “Ш” существенно (в несколько раз!) меньше диаметров входа и выхода фильтра, то противоток на Секции выхода крайне слабо! Отделение загрязнений неэффективно!
• Во время Вторичной промывки Секция входа сетки служит источником чистой воды для очистки противотоком Секции выхода сетки. В случае залпового выброса большого количества загрязнений фильтр блокируется, т.к. через Секцию входа вода течь не будет. Единственный выход – разбирать фильтр и очищать его вручную.
• Отделение загрязнений на Секции выхода сетки носит пассивный характер и осуществляется малым количеством воды. Для фильтрации воды из открытого источника, для которого характерна высокая биологическая активность, это очень серьезный недостаток, т.к. сетка неизбежно будет подвержена обрастаниям.

 

ФИЛЬТРЫ С ЩЕТОЧНОЙ ОЧИСТКОЙ.

1. Иной подход применен в щеточных фильтрах:
Фильтр скомпонован примерно также (Рис 3, Рис 4).
Однако сетка не разделяется на две части. Т.е. отсутствует задвижка “К” внутри сетки.
Вместо этого по оси цилиндра сетки расположен вал с прикрепленными к нему металлическими щетками, которые касаются поверхности сетки (Рис. 7)

Рис. 7

Конструктивно это выглядит так, как показано на Рис. 7.1.

Рис. 7.1.

 

В режиме фильтрации вал со щетками неподвижен. Загрязнения накапливаются на поверхности сетки. Щетки никоим образом этому не препятствуют.

2. Когда возникает необходимость промывки (возник установленный перепад давления на сетке, сработал таймер или нажата кнопка “ручная промывка”, открывается задвижка “З” на шламопроводе и начинает вращаться вал со щетками (Рис. 8). Длительность этого процесса примерно 10 секунд.

Рис. 8

Вращающиеся щетки отделяют загрязнения от сетки (“взбалтывают” загрязнения внутри сетки) и этот “суп из загрязнений” выбрасывается из шламопровода из-за наличия перепада давления внутри фильтра “Р” и атмосферой “А”. При этом вода продолжает фильтроваться и поставляться потребителю в полном объеме.

 Такой подход имеет очевидные преимущества:

• Щетки механически сдирают с поверхности сетки механические загрязнения. Это очень важно при фильтрации воды из открытого источника, т.к. предотвращаются обрастания органикой – водорослями и моллюсками.
• Процесс очистки сетки не использует чистую воду. Вся “уборка” происходит с грязной стороны сетки. Используется исходная неочищенная вода.
• Во время очистки производительность фильтра не уменьшается. Только незначительно увеличивается расход исходной воды.