Sedimentacija in flotacija rešujeta problem onesnaževal, ki "potonejo" in "lebdijo". Toda v vodi je še ena vrsta nečistoč-drobne suspendirane trdne snovi, koloidni delci in raztopljene snovi-, ki niti ne potonejo niti ne plavajo. Kaj narediti?
Tukaj nastopi filtracija. Preprosto povedano, filtracija vključuje prepuščanje odpadne vode skozi plast filtrirnega medija, pri čemer se zanaša na fizično prestrezanje, adsorpcijo in kemično delovanje filtrirnega medija, da ujame ostanke onesnaževal.
Filtracija je proces "držanja vrat" v enotah za fizično obdelavo in prelomni trenutek v številnih postopkih čiščenja odpadne vode, ki označuje prehod iz "predhodne obdelave" v "napredno obdelavo". Številni postopki čiščenja odpadne vode, katerih cilj je ponovna uporaba predelane vode in stabilna odplaka z nizko-motnostjo, so močno odvisni od filtracije! Ta članek obravnava tri najpogosteje uporabljene filtrirne medije-kremenčev pesek, aktivno oglje in manganov pesek-kaj delujejo, kako jih uporabiti na-gradišču ter kako jih regenerirati in vzdrževati, ko se zamašijo ali nasičijo.
I. Osnovna načela filtracije
O filtraciji ne razmišljajte preprosto kot o "presejanju peska"; dejansko vključuje več funkcij, ki delujejo skupaj.
Mehansko prestrezanje: delci, večji od rež filtrskega medija, se neposredno prestrežejo. To je najbolj intuitivna metoda filtriranja, vendar neučinkovita za delce, manjše od rež.
Inercijski udarec: Ko voda teče okoli delcev filtrirnega medija, drobni delci zaradi vztrajnosti odstopajo od svojih tokovnih linij in trčijo ob površino filtrirnega medija ter se sprimejo. Močnejši kot je vodni tok, pomembnejši je učinek prestrezanja.
Adsorpcija in adhezija: Fizikalno-kemijske interakcije (van der Waalsove sile, elektrostatične sile) na površini filtrskega medija adsorbirajo drobne delce na površino. Porozna struktura aktivnega oglja zagotavlja tudi močno fizično adsorpcijsko sposobnost. To je ključni mehanizem za filtriranje in odstranjevanje drobnih delcev in raztopljenih snovi.
Bioflokulacija: Ko se na površini filtrirnega medija oblikuje biofilm, se zunajcelični polimeri, ki jih izločajo mikroorganizmi, lahko oprimejo suspendiranih trdnih snovi v vodi, hkrati pa biološko razgradijo nekatere organske snovi, kar izboljša kakovost odtoka.
Sedimentacija: Hitrost pretoka vode je v porah filtrirne plasti izredno počasna in nekateri majhni delci se zaradi gravitacije usedejo na površino filtrirnega medija.
II. Filtracija iz kremenčevega peska – pogosto uporabljena metoda pred{1}}filtracije
Kremenčev pesek je najpogosteje uporabljen filtrirni medij. Kremenčev pesek odlikuje visoka trdota, stabilne lastnosti, nizka cena in široka dostopnost.
Primerno za: Odstranjevanje suspendiranih trdnih snovi, motnosti in nekaterih koloidnih delcev iz vode. Motnost iztoka se lahko stabilno zmanjša pod 1 NTU. Lahko se uporablja kot enota za globoko obdelavo odplak iz sekundarnega usedalnika ali kot pred-filter za filtre z aktivnim ogljem in membranske sisteme.
Delovni parametri: Običajno uporabljena efektivna velikost delcev je 0,5–1,2 mm, debelina filtrirne plasti je 0,7–1,5 m, hitrost filtracije pa 5–10 m/h. Previsoka hitrost filtracije povzroči hitro povečanje izgube glave in skrajšanje časa cikla; prenizka hitrost povzroči nizko izkoriščenost opreme.
Običajni tipi: Tlačni filtrirni rezervoarji (zaprti in pod tlakom, ki jih poganja črpalka) in gravitacijski filtri (odprti tip, zanašajoč se na razliko nivoja vode za gravitacijski tok).
Ključne točke vzdrževanja: Jedro je povratno pranje. Ko se količina ujetega materiala poveča, se izguba tlaka poveča in pretok iztoka se zmanjša, kar zahteva povratno izpiranje-z uporabo povratnega toka vode za razpršitev filtrirne plasti in odplakovanje ujete nečistoče. Intenzivnost povratnega izpiranja je običajno 12–15 litrov/(m²·s), s stopnjo ekspanzije približno 25 %–45 %, ki traja 5–10 minut. Za povratno pranje se uporablja čista voda; za izboljšanje učinka pranja bo morda potrebno čiščenje z zrakom. Med delovanjem je treba višino filtrirne postelje redno preverjati glede zmanjšanja (izguba peska ali obraba). Če zmanjšanje preseže 10 %, je treba dodati pesek, da se prepreči tanjšanje filtrirne plasti in posledično prodiranje suspendiranih trdnih snovi v iztok.
III. Filtracija z aktivnim ogljem – filtrirni medij posebnih sil za razbarvanje in odstranjevanje vonjav
Aktivno oglje ima ogromno specifično površino (500-1500 m² na gram) in dobro razvito mikroporozno strukturo, ki kaže izjemno močno adsorpcijsko sposobnost za organske snovi, barvo in vonj.
Primerno za: Odstranjevanje raztopljenih organskih snovi (KPK), barve, ostankov klora in vonja iz vode. Aktivno oglje ima sposobnost hitre redukcije prostega klora in se pogosto uporablja za dekloriranje za zaščito spodnjih membranskih sistemov; ima pomemben učinek odstranjevanja sintetičnih barvil, humusnih snovi in drugih snovi, ki-razvijajo barvo; ima tudi pomembno adsorpcijsko sposobnost za snovi,-ki povzročajo neprijeten vonj, kot so tioli in fenoli.
Delovni parametri: Običajno uporabljeni vrsti aktivnega oglja sta na osnovi premoga-in sadne lupine-. Debelina filtrirne plasti je 1-2 metra, hitrost filtracije je 4-10 metrov/uro, voda pa mora ostati med filtrirnimi mediji vsaj 6-15 minut; premajhen kontaktni čas znatno zmanjša učinkovitost adsorpcije.
Regeneracija in zamenjava: Aktivno oglje zahteva obdelavo po adsorpcijski nasičenosti. Toplotna regeneracija je najbolj temeljita metoda-piroliziranja in uplinjanja adsorbirane organske snovi pri 800-900 stopinjah, ki obnovi adsorpcijsko zmogljivost in doseže stopnjo regeneracije 85 %-95 %. Ta metoda vključuje visoke investicijske in obratovalne stroške, primerna za centralizirano regeneracijo v velikih sistemih. Kemična regeneracija uporablja kisline, alkalije ali organska topila za desorpcijo adsorbata; je enostaven za uporabo, vendar ima nizko stopnjo regeneracije (50 %-70 %) in ustvarja odpadno tekočino regeneracije, ki zahteva obdelavo. V majhni opremi za čiščenje vode je bolj ekonomična neposredna zamenjava nasičenega aktivnega oglja z novim; odpadni ogljik lahko odstranijo strokovne organizacije ali pa ga uporabijo kot gorivo za sežig.
Točke vzdrževanja: Filtri z aktivnim ogljem zahtevajo tudi redno povratno pranje z intenzivnostjo 10-12 litrov/m²·sekundo, da se prepreči prekomerna obraba delcev aktivnega oglja. Redno spremljajte KPK ali barvo iztoka. Če zaznate znake penetracije, nemudoma preklopite na rezervni rezervoar z aktivnim ogljem ali se pripravite na regeneracijo. Mikroorganizmi zlahka rastejo na površini aktivnega oglja; zato je treba med obratovanjem nadzorovati ostanek klora v dotoku in po potrebi redno dezinficirati sloj ogljika.
IV. Filtracija z manganovim peskom – posebej za odstranjevanje železovih in manganovih ionov iz vode
Manganov pesek je poseben filtrirni medij, sestavljen predvsem iz manganovega dioksida (MnO₂). Ne temelji na fizičnem prestrezanju, temveč na kemični katalitični oksidaciji.
Primerno za: Posebno odstranjevanje železovih in manganovih ionov iz podtalnice ali industrijske odpadne vode. Železo obstaja v raztopljeni obliki Fe²⁺, mangan pa v raztopljeni obliki Mn²⁺, ki ju ni mogoče odstraniti s konvencionalno sedimentacijo in filtracijo. Aktivni film manganovega dioksida na površini medija filtra iz manganovega peska katalitično oksidira Fe²⁺ in Mn²⁺, pri čemer nastanejo oborine Fe³⁺ in Mn4⁴⁺ hidroksida, ki jih nato zadrži in odstrani plast filtra.
Delovni parametri: Efektivna velikost delcev manganovega peska: 0,6~2,0 mm; debelina filtrirne plasti: običajno 0,8 ~ 1,2 m. Hitrost filtracije je običajno nadzorovana na 5-8 metrov na uro; prehitra hitrost bo povzročila nezadostno oksidacijsko reakcijo, kar vodi do prodiranja železa in mangana. Vtočni pH ne sme biti nižji od 6,5 (reakcija oksidacije se skoraj ustavi pod pH 6,0), raztopljenega kisika pa mora biti dovolj (na splošno je pred vstopom v filtrirno plast potrebno prezračevanje).
Točke vzdrževanja: Med postopkom odstranjevanja železa in mangana z manganovimi peščenimi filtrirnimi mediji se bo železov hidroksid (rdečkasto-rjave barve) nenehno odlagal na površini filtrirne postelje, zaradi česar je za njegovo odstranitev potrebno redno izpiranje. Intenzivnost povratnega izpiranja je običajno 15-18 litrov/(m²·s), nekoliko višja kot pri kremenčevem pesku, s stopnjo ekspanzije, nadzorovano pri 30%-50%. Po dolgotrajnem delovanju se lahko aktivni film na površini manganovega peska postara ali odlepi, kar zmanjša učinkovitost obdelave. Regeneracijo membrane lahko dosežemo z občasnim dodajanjem majhne količine kalijevega permanganata, ki regenerira aktivno membrano MnO₂ pod oksidacijskim učinkom kalijevega permanganata. Če je učinek po več regeneracijah še vedno nezadovoljiv, je treba nekatere ali vse filtrske medije zamenjati. Manganovih peščenih filtrov ni mogoče uporabljati sočasno s klorom – klor bo poškodoval aktivni katalitični film na površini manganovega peska, kar bo povzročilo izgubo funkcije odstranjevanja železa in mangana.
V. -Evidenca o delovanju in vzdrževanju filtrirnega sistema na lokaciji
Povratno izpiranje je potrebno, ko se diferenčni tlak poveča; ne čakajte, da je iztok moten, preden začnete.
Pazljivo nadzorujte intenzivnost povratnega izpiranja; nezadostno povratno pranje ne bo pravilno očistilo, medtem ko bo čezmerno povratno pranje povzročilo izgubo filtrskega medija.
Redno preverjajte debelino filtrskega medija in ga po potrebi takoj dopolnite. Preverite tudi pokrove za distribucijo vode in podporno plast glede na stanje odplak.
Če bo oprema zaprta za daljše obdobje, zadržite vodo v rezervoarju, da preprečite strjevanje in strjevanje filtrirnega medija.
Ob prihodu preverite jodno število aktivnega oglja; če je nižja od načrtovane vrednosti, se bo učinek adsorpcije zmanjšal, zato je treba aktivno oglje zavrniti.