Sedimentace a flotace řeší problém znečišťujících látek, které „klesají“ a „plavou“. Ve vodě je však ještě další typ nečistot,-jemných suspendovaných pevných látek, koloidních částic a rozpuštěných látek-, které se ani netopí, ani neplavou. co dělat?
Zde přichází na řadu filtrace. Jednoduše řečeno, filtrace spočívá v tom, že se odpadní voda nechá protékat vrstvou filtračního média, přičemž se spoléhá na fyzické zachycení, adsorpci a chemické působení filtračního média k zachycení zbytkových škodlivin.
Filtrace je „gatekeeping“ proces v jednotkách fyzikálního čištění a předělový moment v mnoha procesech čištění odpadních vod, což znamená přechod od „předúpravy“ k „pokročilému čištění“. Mnoho procesů čištění odpadních vod, jejichž cílem je opětovné využití regenerované vody a stabilní, nízko{1}}zákalové odpadní vody, do značné míry závisí na filtraci! Tento článek pojednává o třech nejběžněji používaných filtračních médiích-křemenném písku, aktivním uhlí a manganovém písku-k čemu slouží, jak je používat-na místě a jak je regenerovat a udržovat, když se ucpou nebo nasáknou.
I. Základní principy filtrace
Nepřemýšlejte o filtraci jednoduše jako o „prosévání písku“; ve skutečnosti zahrnuje několik funkcí, které spolupracují.
Mechanické zachycení: Částice větší než mezery filtračního média jsou přímo zachyceny. Toto je nejintuitivnější metoda filtrace, ale neúčinná pro částice menší než mezery.
Setrvačné dopady: Jak voda obtéká částice filtračního média, jemné částice se odchylují od svých proudnic v důsledku setrvačnosti a narážejí na povrch filtračního média a přilnou. Čím silnější je proudění vody, tím výraznější je efekt zachycení.
Adsorpce a adheze: Fyzikálně-chemické interakce (van der Waalsovy síly, elektrostatické síly) na povrchu filtračního média adsorbují drobné částice na povrch. Porézní struktura aktivního uhlí také poskytuje silnou fyzikální adsorpční kapacitu. Jedná se o klíčový mechanismus pro filtrování a odstraňování jemných částic a rozpuštěných látek.
Bioflokulace: Poté, co se na povrchu filtračního média vytvoří biofilm, mohou extracelulární polymery vylučované mikroorganismy přilnout k suspendovaným pevným látkám ve vodě a současně biodegradovat některé organické látky, čímž se zlepší kvalita odpadních vod.
Sedimentace: Rychlost proudění vody je extrémně pomalá v pórech filtrační vrstvy a některé malé částice se usazují na povrchu filtračního média vlivem gravitace.
II. Křemenná písková filtrace – běžně používaná před-filtrační metoda
Křemenný písek je nejčastěji používaným filtračním médiem. Křemenný písek se vyznačuje vysokou tvrdostí, stabilními vlastnostmi, nízkou cenou a širokou dostupností.
Vhodné pro: Odstraňování nerozpuštěných látek, zákalu a některých koloidních částic z vody. Zákal na odpadní vodě lze stabilně snížit pod 1 NTU. Lze jej použít jako hloubkovou čistící jednotku pro odpadní vody ze sekundární sedimentační nádrže nebo jako před-filtr pro filtry s aktivním uhlím a membránové systémy.
Provozní parametry: Běžně používaná efektivní velikost částic je 0,5~1,2 mm, tloušťka filtračního lože je 0,7~1,5 m a rychlost filtrace je 5~10 m/h. Příliš vysoká rychlost filtrace vede k rychlému zvýšení ztráty hlavy a zkrácení doby cyklu; příliš nízká rychlost má za následek nízké využití zařízení.
Běžné typy: Tlakové filtrační nádrže (uzavřené a tlakové, poháněné čerpadlem) a gravitační filtry (otevřený typ, spoléhající se na rozdíl hladiny vody pro gravitační průtok).
Klíčové body údržby: Jádro se zpětně proplachuje. S rostoucím množstvím zachyceného materiálu roste tlaková ztráta a klesá průtok odpadních vod, což vyžaduje zpětné proplachování-pomocí zpětného toku vody k rozptýlení filtračního lože a spláchnutí zachycených nečistot. Intenzita zpětného proplachu je typicky 12-15 litrů/(m²·s), s rychlostí expanze přibližně 25%-45%, trvající 5-10 minut. Pro zpětné proplachování se používá čistá voda; Pro zvýšení mycího účinku může být nezbytné čištění vzduchem. Během provozu by měla být výška filtračního lože pravidelně kontrolována, zda nedochází k poklesu (úbytku písku nebo opotřebení). Pokud pokles přesáhne 10 %, je třeba přidat písek, aby se zabránilo ztenčování filtračního lože a následnému pronikání nerozpuštěných látek do odpadní vody.
III. Filtrace s aktivním uhlím – speciální filtrační médium pro odbarvování a odstraňování zápachu
Aktivní uhlí má obrovský specifický povrch (500-1500 m² na gram) a dobře vyvinutou mikroporézní strukturu, která vykazuje extrémně silnou adsorpční kapacitu pro organickou hmotu, barvu a zápach.
Vhodné pro: Odstraňování rozpuštěné organické hmoty (CHSK), barvy, zbytkového chlóru a zápachu z vody. Aktivní uhlí má schopnost rychlé redukce volného chlóru a často se používá k dechloraci k ochraně následných membránových systémů; má významný odstraňovací účinek na syntetická barviva, huminové látky a další barvo{1}}látky; má také významnou adsorpční kapacitu pro látky způsobující zápach-, jako jsou thioly a fenoly.
Provozní parametry: Běžně používané typy aktivního uhlí jsou na bázi uhlí{{0} a ovocných skořápek-. Tloušťka filtračního lože je 1-2 metry, rychlost filtrace je 4-10 metrů/hod a voda by měla zůstat mezi filtračním médiem alespoň 6-15 minut; nedostatečná doba kontaktu výrazně snižuje účinnost adsorpce.
Regenerace a náhrada: Aktivní uhlí vyžaduje ošetření po adsorpčním nasycení. Tepelná regenerace je nejdůkladnější metoda-pyrolýzy a zplynování adsorbované organické hmoty při 800-900 stupních obnovuje adsorpční kapacitu a dosahuje míry regenerace 85–95 %. Tato metoda zahrnuje vysoké investiční a provozní náklady, vhodná pro centralizovanou regeneraci ve velkých systémech. Chemická regenerace využívá kyseliny, zásady nebo organická rozpouštědla k desorbci adsorbátu; je jednoduchý na obsluhu, ale má nízkou rychlost regenerace (50%-70%) a vytváří regenerační odpadní kapalinu, která vyžaduje úpravu. V malých zařízeních na úpravu vody je přímé nahrazení nasyceného aktivního uhlí novým uhlíkem ekonomičtější; odpadní uhlík může být likvidován odbornými organizacemi nebo použit jako palivo pro spalování.
Body údržby: Filtry s aktivním uhlím také vyžadují pravidelné zpětné proplachování při intenzitě 10-12 litrů/m²·s, aby se zabránilo nadměrnému opotřebení částic aktivního uhlí. Pravidelně sledujte CHSK nebo barvu odtoku. Pokud zjistíte známky průniku, okamžitě přepněte na záložní nádrž s aktivním uhlím nebo se připravte na regeneraci. Mikroorganismy snadno rostou na povrchu aktivního uhlí; proto musí být během provozu kontrolován zbytkový chlór v přítoku a v případě potřeby by se uhlíková vrstva měla pravidelně dezinfikovat.
IV. Manganová písková filtrace – speciálně pro odstranění železa a manganových iontů z vody
Manganový písek je speciální filtrační médium složené především z oxidu manganičitého (MnO₂). Nespoléhá se na fyzikální zachycení, ale na chemickou katalytickou oxidaci.
Vhodné pro: Specifické odstraňování iontů železa a manganu z podzemních nebo průmyslových odpadních vod. Železo existuje v rozpuštěné formě Fe2⁺ a mangan v rozpuštěné Mn2⁺ formě, kterou nelze odstranit běžnou sedimentací a filtrací. Aktivní film oxidu manganičitého na povrchu manganového pískového filtračního média katalyticky oxiduje Fe2⁺ a Mn2⁺, přičemž vytváří sraženiny hydroxidu Fe3⁺ a Mn4⁺, které jsou poté zadržovány a odstraněny filtrační vrstvou.
Provozní parametry: Efektivní velikost částic manganového písku: 0,6~2,0 mm; tloušťka filtrační vrstvy: obecně 0,8~1,2 m. Rychlost filtrace je obecně řízena na 5-8 metrů za hodinu; příliš vysoká rychlost bude mít za následek nedostatečnou oxidační reakci vedoucí k pronikání železa a manganu. Přítokové pH by nemělo být nižší než 6,5 (oxidační reakce se téměř zastaví pod pH 6,0) a rozpuštěný kyslík by měl být dostatečný (obecně je nutné před vstupem do filtračního lože provzdušnit).
Body údržby: Během procesu odstraňování železa a manganu pomocí manganového pískového filtračního média se hydroxid železitý (načervenalé-hnědé barvy) bude nepřetržitě usazovat na povrchu filtračního lože, což vyžaduje pravidelné zpětné proplachování, aby se odstranil. Intenzita zpětného proplachu je obvykle 15-18 litrů/(m²·s), o něco vyšší než u křemenného písku, s rychlostí expanze řízenou na 30 %-50 %. Po dlouhodobém provozu může aktivní film na povrchu manganového písku stárnout nebo se oddělit, což snižuje účinnost ošetření. Regeneraci membrány lze dosáhnout periodickým přidáváním malého množství manganistanu draselného, který regeneruje aktivní membránu MnO₂ oxidačním účinkem manganistanu draselného. Pokud je účinek po vícenásobných regeneracích stále neuspokojivý, je třeba vyměnit některá nebo všechna filtrační média. Manganové pískové filtry nelze používat současně s chlór-chlórem poškodí aktivní katalytický film na povrchu manganového písku, což vede ke ztrátě funkce odstraňování železa a manganu.
V. Záznam o provozu a údržbě filtračního systému na místě-
Zpětné proplachování je vyžadováno při zvýšení diferenčního tlaku; před spuštěním nečekejte, až se odpadní voda zakalí.
Pečlivě kontrolujte intenzitu zpětného proplachu; nedostatečné zpětné proplachování nevyčistí správně, zatímco nadměrné zpětné proplachování způsobí ztrátu filtračního média.
Pravidelně kontrolujte tloušťku filtračního média a v případě potřeby jej ihned doplňte. Zkontrolujte také uzávěry rozvodu vody a nosnou vrstvu podle stavu odtoku.
Pokud má být zařízení odstaveno na delší dobu, ponechte v nádrži vodu, aby se filtrační médium neshlukovalo a netvrdlo.
Po příjezdu zkontrolujte jodové číslo aktivního uhlí; pokud je nižší než návrhová hodnota, adsorpční efekt se sníží a aktivní uhlí by mělo být vyřazeno.