ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрование из "Очистка воды коагулянтами" Термин контактная коагуляция удачно характеризует сумму явлений, происходящих при пропускании коагулированной воды через слои зернистых материалов. Это относится в особенности к контактным осветлителям и фильтрам, действующим в режиме прямоточной коагуляции, когда смешение коагулянта с водой производится непосредственно перед входом воды в загрузку. Однако и на фильтрах, предназначенных для доочистки воды после первой ступени обработки, также имеет место контактная коагуляция. [c.200] Центральный вопрос механизма фильтрации — это вопрос о природе, дальнодействии и величине сил притяжения, действующих между разнородными поверхностями коагулированной взвеси и зерен загрузки. Современные представления о механизме фильтрации сводятся к следующему. [c.200] В случае, когда в дисперсную систему добавлен гидролизующийся коагулянт, электростатические эффекты имеют меиынее эначение [214, 219]. Во всяком случае результаты исследований показывают, что поверхность зерен загрузки быстро обволакивается продуктами гидролиза и приобретает их положительный заряд [63, 220]. Наилучшему задержанию песчаными фильтрами коагулированной взвеси отвечают значения pH среды, равные или ниже семи [221, 222]. В щелочной среде фильтры работают гораздо хуже [114, 223]. По данным Кульского и Медведева [224], наиболее интенсивное прилипание имеет место ири значениях дзета-потепциала частиц взвеси около —2 ме. [c.201] Образование гидроокисных пленок на новерхности фильтрующих материалов начинается с закрепления небольших первичных агрегатов [225], затем происходит постепенное наращивание продуктов гидролиза. По мере накопления осадка интенсивность прилипания взвеси к зернам каждого слоя загрузки уменьшается. Все это, как и при построении хлопьев в объеме, говорит о проявлении дальнодействующих сил притяжения. [c.201] Согласно теории фильтрации, разработанной Минцем [226], основной причиной, обусловливающей уменьшение интенсивности задержания взвеси, является разрушение и перенос хлопьев в последующие слои загрузки. Причем предельное насыщение норового пространства всегда заметно меньше единицы [227, 228]. [c.201] Показатель степени п зависит от свойств частиц взвеси и фильтрующего материала и составляет, по данным Митина [229, для суспензий, обработанных А12(304)з и полиакриламидом, 2,0—3,3. Чем ближе к месту входа воды в загрузку вводится раствор коагулянта, тем большей адгезионной способностью и прочностью обладает накапливающаяся в порах взвесь. [c.201] Одинаковым значениям X и Т соответствуют одинаковые значения с/с и Рх/Рн, где с — концентрация коагулированной взвеси в исходной воде, а — ужэ известная нам величина предельной плотности насыщения норового пространства. [c.203] Соотношение параметров Ь и а, определяемых экспериментально и зависящих от режима фильтрации, свойств взвеси и материала загрузки, имеет размерность скорости и характеризует скорость проникновения взвеси в глубину загрузки. [c.204] Опыт эксплуатации фильтровальных сооружений позволяет сделать вывод, что очистка воды до уровня, предусмотренного ГОСТом на питьевую воду, достигается при скоростях фильтрации на фильтрах 8—12 м/час, на контактных осветлителях — 5— 6 м час. Проблема интенсификации работы фильтровальных сооружений решается за счет 1) увеличения крупности зерен загрузки с одновременным увеличением высоты слоя, 2) применения фильтрации в направлении убывания крупности зерен, 3) использования новых фильтрующих материалов. Помимо широко применяемых материалов — кварцевого песка, антрацита и керамзита — все большее распространение находят из материалов естественного происхождения горелые породы, доменные и вулканические шлаки, гранат, пиролюзит, магнетит, аглопорит, шунгизит, ильменит из искусственных — графит, капрон, полистирол, поливиниловая и полиамидная смолы. Иногда материалы естественного происхождения подвергают специальной обработке (силиконом, смолами, окислами железа, полиэлектролитами). [c.204] Дробленые фильтрующие материалы обладают, как правило, большей грязеемкостью, чем гранулированные. Это их преимущество почти всегда объясняют большей пористостью. Не подлежит, однако, сомнению и важная роль дефектов кристаллической решетки, возникающих при дроблении и увеличивающих энергетическую неоднородность поверхности зерен. Известно, например, что свободная энергия, приходящаяся на единицу площади раздробленных зерен кварца, гораздо выше, чем нераздробленных, и зависит, кроме того, от выбранного способа дробления. [c.204] При коагулировании вод с относительно небольшой исходной мутностью и умеренной цветностью наиболее экономичным процессом выделения в осадок взвеси является прямоточная обработка воды в фильтрующем слое с добавлением коагулянта непосредственно перед загрузкой [233]. За границей этот метод получил название mi roflo [234—237]. При скоростях фильтрации от 4 до 25—50 м/час прямоточная коагуляция дает возможность снизить расход коагулянта на 25—70% [236, 238—240]. Одним из вариантов применения метода является использование коагулянтов при очистке воды на каркасно-пленочных фильтрах [241, 242]. [c.205] Прямоточная коагуляция испытывает большие затруднения, если исходная вода содержит планктон, водоросли, нефтепродукты. Эти затруднения связаны с быстрой закупоркой пор первых же слоев фильтрующей загрузки и интенсивным ростом потерь напора. Часть водорослей проскакивает в фильтрат, по-видимому, из-за высокого остаточного энергетического барьера [63]. [c.205] Для отделения мешающих дисперсных примесей, а также в тех случаях, когда содержание взвешенных веществ в источнике водоснабжения периодически или постоянно превышает среднюю величину, на которую рассчитаны сооружения одноступенчатой очистки (100—200 мг/л), целесообразно предварительное отделение части примесей. Таким путем можно достигнуть значительного снижения грязевой нагрузки на фильтры и контактные осветлители и расширить сферу их применения за счет источников с более мутной водой. [c.205] Для частичного осветления воды и отделения водорослей и планктона применяют отстаивание, обработку воды в гидроциклонах, на барабанных сетках и микрофильтрах. Как правило, помимо снижения нагрузки на основные очистные сооружения, достигается заметная экономия коагулянтов. Однако нужно иметь в виду, что в результате предварительного осветления удаляются наиболее крупные фракции взвешенных веществ — более 15— 20 мкм. Это приводит к уменьшению степени нолидисперсности взвеси без существенного изменения площади ее новерхности в единице объема воды и может вызвать ухудшение кинетических условий коагуляции. [c.205] Для предварительного осветления водохранилищной воды в Калифорнии (США) после дождей и штормов применяется распыление коагулянта по зеркалу воды с лодок [243]. При определении степени предварительного осветления мутных вод (или, наоборот, замутнения маломутных) с учетом потребности в коагулянте следует использовать выражение (VI.12). [c.206] Вернуться к основной статье