Индустриални водни филтри

Индустриалните водни филтри се използват за отстраняване на примеси от водите в промишлени условия. За целта те се пропускат през филтриращата среда, чиито пори са достатъчно големи, за да позволят преминаването на водния поток, но прекалено малки за съдържащите се в него твърди частици. Повечето филтърни среди се разполагат в касета, през която се пропуска водата.

Степента на филтрация на водния поток се определя в зависимост от последващото приложение на водите, като в някои случаи например не се налагат високи нива на пречистване. Основното правило е, че филтрите за води, използвани за промишлени процеси, са по-ефективни и с по-висок капацитет от тези, предназначени за води за водоползване. Изключвайки тези различия, концепцията за филтриране и пречистване на водите е една и съща.

Спрямо различните нужди и ограничения в бюджетите, системите за филтрация на води се предлагат с разнообразен дизайн и опции. Дебитът, конструкционният материал, работният режим (ръчен, автоматичен или полуавтоматичен) са само част от характеристиките, които трябва да се вземат предвид при определяне на целите и изискванията на филтрацията.

Съществуват множество различни видове водни филтри и методи за филтриране. Сред най-използваните са филтрите с активен въглен, филтрите за отстраняване на желязо, обратната осмоза, многостъпалните филтри, инсталациите за ултрафилтрация.

Филтри с активен въглен
Наричани още адсорбционно оборудване с активен въглен за течна фаза, тези филтри са предназначени за отстраняване на органични замърсители от водите. Те намират широко приложение при третирането както на производствени, така и на битови отпадъчни води. Също така те се използват за предварително пречистване преди системите за обратна осмоза, деминерализация или омекотяване на водите.

Водният поток навлиза в съда през входен клапан и се впръсква върху слоя с активен въглен. Водата преминава през него, като силно порьозната повърхност на адсорбента задържа хлора, органичните вещества и други замърсители. Тази филтрираща система е високоефективна и премахва практически цялото количество хлор, съдържащо се в потока отпадъчни води. Дехлорираната вода навлиза в разпределителната система в дъното на съда и се придвижва нагоре през централната тръба до мястото, откъдето се изпуска. С течение на времето активният въглен задържа допълнителни количества твърди частици, което води до увеличаване пада на налягането в съда. След като той достигне предварително зададено ниво, ръчно или чрез системата за управление се задейства режим на обратно промиване. По време на тази процедура посоката на водния поток се обръща и водата навлиза през изходната тръба, излиза от разпределителната система и тече нагоре през слоя от активен въглен. Благодарение на повишената скорост на потока задържаните частици се освобождават от повърхността на адсорбента и се отвеждат в канализацията. Режимът на обратно промиване отнема около половин час, след което съдът се връща обратно в нормален режим на експлоатация.

Филтри за отстраняване на желязо
При избора и проектирането на система за отстраняване на желязо и манган трябва подробно да бъде анализирано качеството на входящия поток отпадъчни води, тъй като някои замърсители могат да повлияят на функционирането на съоръжението. Например радиологичните замърсители могат да бъдат отстранени чрез някои видове филтърни среди, но самите филтри могат да станат радиоактивни, което води до риск за безопасността и повишава разходите за последващото обезвреждане на филтрите. В повечето случаи отделното третиране на тези замърсители може да доведе до по-ниски разходи от гледна точка на жизнения цикъл.

Повечето процеси на обработка за отстраняване на желязо и манган включват окисление, чрез което разтворените форми на металите се превръщат в твърди неразтворими съединения, които се улавят при последващото филтриране на водния поток. Когато концентрациите на желязо и манган в изходния воден поток са над 8-10 mg/l, преди филтрирането обикновено се изисква етап на избистряне. Филтрирането на потоците отпадъчни води с концентрация на желязо и манган около 8 mg/l отнема по-малко от 24 часа за филтри с пясък/антрацит или глауконит.

Процесът на избистряне редуцира количеството на твърдите частици във водния поток, като по този начин се увеличава времето между обратните промивания на филтрите. Избистрянето може да бъде постигнато чрез използване на различни технологии като конвенционална седиментация, утаяване, флотация с разтворен въздух или баластна флокулация. При този метод на третиране филтрирането може да се осъществи чрез конвенционални филтри с пясък и антрацит или с филтри само с пясък, антрацит, глауконит, пясъчна среда, покрита с манганов диоксид, или само манганов диоксид.

Многостъпални филтри
Многостъпалните филтри се състоят от вертикални или хоризонтални пясъчни филтри, които съдържат няколко слоя груб (камъчета и чакъл) и фин пясък в определено съотношение. Това е вид дълбок филтърен слой с подходящи размери на порите за задържане както на големи, така и на малки суспендирани твърди частици и на неразтворени замърсители като прахови частици. В сравнение с конвенционалните пясъчни филтри, тази многостъпална филтрационна система работи при по-високи специфични дебити. Тези съоръжения се използват и за предварително третиране преди йонообмен и мембранни системи за обратна осмоза и др. Характеризират се с висока производителност, висок капацитет за задържане на замърсителите и капацитет за намаляване на мътността и общото количество суспендирани твърди частици (< 5ppm) във водите. По този начин те осигуряват защита за йонообменните смоли и мембраните от физическо замърсяване, дължащо се на суспендираните във водния поток замърсители.

Работният принцип на многостъпалния филтър е прост – водният поток преминава през множество слоеве от филтърни среди, състоящи се от пясък, камъчета и чакъл. Замърсителите във водата се улавят в порите на филтърния материал, а филтрираната вода се изпуска през тръбопровода на дъното на резервоарите. Следващата и последна стъпка е обратното промиване, споменатият вече процес на ефективно отстраняване на уловените замърсители от филтърната среда. След промиване филтърът се изплаква с чиста вода и след постигане на необходимото качество на изходящия поток, се връща експлоатация.

Системи за обратна осмоза
При метода на обратна осмоза водният поток преминава през полупропусклива мембрана, която отделя водата от замърсителите. В повечето системи за обратна осмоза се използват съдове под налягане от неръждаема стомана, електронно управление, дроселни клапи, предпазни вентили, двустъпални филтри за предварително пречистване, които спомагат за постигане на висока ефективност и оптимални експлоатационни характеристики.

Филтрите за обратна осмоза се използват в инсталациите за обезсоляване и в други производствени сектори. Методът се прилага за отстраняване на нитрати, пестициди, сулфати, флуориди, бактерии, фармацевтични продукти, арсен и много други. С комбинация от система за обратна осмоза и филтър от активен въглен могат да бъдат отстранени и хлор и хлорамини.

Ултрафилтрация
Ултрафилтрацията е вид мембранна филтрация, при която замърсителите от водния поток се задържат от полупропусклива мембрана вследствие на изменението на налягането или концентрацията. Суспендираните твърди частици и високомолекулните разтворени вещества се задържат в т. нар. ретентат (концентрат), докато водата и разтворените вещества с ниско молекулно тегло преминават през мембраната в пермеата.

Индустриалните сектори, които консумират големи количества вода или изпускат силно токсични отпадъчни води, като химическата, фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост, производството на пластмаси и стомана, пречиствателните станции за питейни и отпадъчни води използват ултрафилтрацията като възможност за повторна употреба на оборотната вода.

В много случаи методът на ултрафилтрация се използва за предварително филтриране на водите в съоръженията с обратна осмоза с цел подпомагане и предпазване на процеса. Ултрафилтрацията е ефективен метод и за намаляване на колоидния индекс на водата и отстраняване на частиците, които могат да доведат до запушване на отворите на мембраната за обратна осмоза. Често се прилага и за предварително третиране на повърхностни, морски и биологично пречистени води преди инсталациите за обратна осмоза.