Фильтрация как способ осветления воды типы фильтров характеристика скорых фильтров и их устройство

Обновлено: 14.05.2024

Под осветлением воды понимается процесс ее очистки от примесей, преимущественно состоящих из взвешенных веществ и коллоидов. Первые, с размерами более 10 мкм и с концентрацией до 50 мг/л, прекрасно задерживаются на скорых напорных фильтрах с песчаной или гидроантрацитовой загрузкой. Очистка от вторых происходит при помощи добавления коагулянтов, после контакта с которыми коллоиды слипаются, укрупняются и также фильтруются на песке или гидроантраците.

Подбирая фильтр для осветления питьевой воды, необходимо иметь данные о ее качестве, максимальном расходе за единицу времени, который зависит от количества точек водопотребления в доме (кранов, туалетов, стиральных машин, поливочных шлангов, и т.д.), числа проживающих человек, а также характеристик и условий применения фильтрующего материала, т.е. опять же от пиковой и суточной производительности.

Рассмотрим наиболее ходовые варианты фильтров для осветления воды, зарекомендовавшие себя наиболее хорошо для большинства случаев в питьевой водоподготовке.

Водоочистка на скором фильтре с песчаной однослойной загрузкой

Песок, будучи природным и совершенно безопасным для человека минералом и имея мелкозернистую структуру, уже много лет используется в качестве фильтрующего материала.

Фильтры, загруженные песком, являются самыми распространенными в системах очистки воды, могут работать как самостоятельно, осветляя воду до нормативных показателей, так и в комплексе с обезжелезиванием, умягчением или обеззараживанием, по необходимости.

Определяющими факторами при выборе корпуса фильтра и его загрузки являются, как уже было сказано, необходимая пропускная способность системы очистки и качество воды на входе и выходе.

Осветление воды на скором фильтре со смешанной загрузкой из песка и гидроантрацита А

Гидроантрацит А – это обработанный по специальной технологии антрацит, превосходящий по своим фильтрационным характеристикам песок различных фракций. Применяется для очистки воды от тех же взвешенных веществ и коллоидов, имеет более высокую грязеемкость и задерживающую способность при увеличенных скоростях фильтрации. Применяется как совместно с песком в так называемых фильтрах со смешанной двухслойной загрузкой, так и отдельно в качестве основного материала для очистки воды.

Двухслойная (мультимедийная) загрузка позволяет увеличить грязеемкость фильтра, повысить скорость потока воды через фильтр, улучшить качество фильтрации.

Расчет фильтра

Исходя из этих данных можно выполнить расчет эффективной производительности песчаных фильтров для основных типов корпусов из стекловолокна по следующей формуле:

Q=v·s, м 3 /ч, где
V = скорость фильтрации, м/ч;
S = площадь фильтрующей поверхности, м 2 .

В качестве подложки используется кварцевый песок фракцией 2,0-5,0 мм, плотностью 1300 кг/м 3 .
В качестве фильтрующей загрузки песок фракцией 0,5-1,0 мм, плотностью 1500 кг/м 3 или гидроантрацит А плотностью 0,9 кг/м 3 .

Нам необходим фильтр для очистки воды от взвешенных веществ с производительностью 1 м 3 /ч с мультимедийной загрузкой из песка и гидроантрацита А. При этом эффективная скорость фильтрации будет составлять 12 м/ч.

Что такое механическая очистка воды, как устроены фильтры, ответы специалиста на вопросы пользователей.

Статья подготовлена при участии специалистов компании BWT

Перед подачей в центральные сети вода проходит обязательную подготовку, включающую очистку и обеззараживание, так как на выходе она должна соответствовать питьевым санитарным нормам. Но при прохождении многокилометровых лабиринтов водопровода качество воды ухудшается – она вбирает продукты коррозии труб и другие механические включения. Постулат о спасении утопающих актуален и в этой ситуации, проще озаботиться доочисткой самостоятельно, нежели воевать с коммунальными службами. Ввиду чего устройство механической фильтрации актуально в каждой квартире. Что собой представляют механические фильтры, и как выбрать подходящий, разберемся с помощью специалистов компании BWT.

Содержание

Почему необходима очистка воды от механических примесей.
Принцип действия фильтров механической очистки.
Разновидности фильтров механической очистки.
Критерии выбора магистрального фильтра механической очистки.
Ответы специалиста на вопросы пользователей портала.

Почему необходима очистка воды от механических примесей

В исходном виде водопроводная вода оказывает негативное влияние и на инженерные сети, и на оборудование. В трубах начинает скапливаться осадок, постепенно сужающий рабочий просвет, а сантехническое оборудование, водонагреватели и стиральные машины работают на износ и быстрее выходят из строя, что, с учетом их стоимости, весьма болезненно для бюджета. Самым простым и достаточно эффективным способом избежать этих проблем является механическая очистка – установка фильтров, удаляющих из воды взвешенные (нерастворимые) частицы.

Механическая очистка – первая и, по современным стандартам, обязательная ступень очистки воды в квартире. Современные механические фильтры – это эффективное и доступное оборудование, обеспечивающее длительный срок службы трубопроводов, сантехники и бытовых приборов.

Принцип действия фильтров механической очистки

По сути, механические фильтры процеживают воду, задерживая нерастворимые частицы посредством фильтрующего элемента. Они врезаются в магистраль перед защищаемым оборудованием.

Если в квартире предусмотрено не только холодное, но и горячее централизованное водоснабжение, устанавливается два фильтра. При одинаковом принципе работы механические фильтры для горячей воды изготавливаются из материалов, устойчивых к высоким температурам, и у них всегда металлический корпус. Механические фильтры способны задерживать довольно крупные частицы, ввиду чего их второе название – фильтры грубой очистки. Механическая очистка иначе называется грубая очистка и является только первой ступенью в системе водоподготовки. Конкретная же комплектация системы и количество ступеней зависит от качества воды.

Разновидности фильтров механической очистки

По типу фильтрующего элемента механические фильтры подразделяются на два основных типа:

Сетчатые фильтры

Это универсальные фильтры грубой очистки. В основе компактного прибора – сетка с ячейкой 90-100 микрон (оптимальный размер для качественной фильтрации, такая ячейка не так быстро забивается), установленная в отвод, сквозь которую подается вода. Эти фильтры при небольших размерах характеризуются высокой пропускной способностью и достаточно эффективны против песка, частиц ржавчины и других механических включений. В процессе эксплуатации требуется регулярная очистка сетки посредством промывки, периодичность же замены сетки зависит от степени загрязненности воды. Современные устройства оснащены специальным штуцером. Для промывки не требуется разбирать фильтр, что значительно упрощает водоподготовку.

Фильтрующие сетчатые установки с ручной промывкой снабжены специальным клапаном, промывка может быть прямой и обратной. Промывка очищает стенки и саму сетку от скопившихся твердых частиц, удаляя осадок всего за несколько минут. Это позволяет использовать фильтрующую установку долгое время без замены и дополнительного обслуживания.

Сетчатые фильтры для холодной воды обычно оснащены прозрачным корпусом из высокопрочного пластика, поэтому отслеживать загрязненность можно и визуально. Фильтры же для горячего водопровода выполнены в металлическом корпусе, и для мониторинга состояния сетки удобно использовать манометр. Кроме того, некоторые модели фильтров снабжены редуктором, поддерживающим уровень давления после фильтра, что обеспечивает защиту сантехники и оборудования от перепадов давления в магистрали.

Картриджные фильтры

Применяются для очистки холодной воды, в качестве фильтрующего элемента в колбу устанавливается полипропиленовый картридж. Твердые примеси осаживаются в объеме фильтрующего элемента, который необходимо менять по мере загрязнения. Картриджные фильтры справляются с частицами меньших размеров, чем сетчатые (до 1 мкм), но и более габаритные, что может осложнить их установку в условиях типовой квартиры.

Как выбрать магистральный фильтр механической очистки

При общем принципе действия имеющиеся в продаже устройства отличаются по техническим и эксплуатационным характеристикам.

Выбирая фильтр грубой очистки, нужно понимать, что в его задачу входит защита сантехники и оборудования от твердых примесей, и не ждать от монофункционального прибора несвойственных ему опций.

При выборе механического фильтра учитывают несколько основных параметров:

Степень загрязнения воды – в идеале она определяется анализом в специализированных лабораториях.
Пропускную способность прибора – от нее зависит, будет ли устройство справляться с водозабором.
Степень очистки – зависит от размеров ячейки сетки/картриджа.

Выбор магистрального фильтра на холодную воду зависит от нескольких факторов, таких как: количество точек водоразбора, суточный расход воды, место под установку оборудования и др. Тут еще важно понимать, откуда вода поступает вам в квартиру – если это централизованный водопровод, наличие механических примесей, как правило, обусловлено коррозией магистральных трубопроводов и зачастую незначительно превышает ПДК, либо это местное скважинное водоснабжение, например, коттеджного поселка, где наличие механических примесей может быть обусловлено выносом песка и возможно значительное превышение ПДК. В этом случае к выбору механического фильтра необходимо подходить более детально.

Кроме того, фильтры различаются способом очистки.

В процессе очистки вода поступает не в прямом, а в обратном направлении – эффективно вымываются все отложения, даже частицы, застрявшие в ячейках. Это обеспечивает повышенную эффективность очистки и продлевает срок службы сетки.

Что касается бренда и, соответственно, стоимости прибора, то каждый решает для себя, потратиться на более дорогую и долговечную систему или предпочесть фильтр дешевле и в скором времени озадачиться заменой.

Ответы специалиста на вопросы пользователей портала

На нашем форуме тема водоподготовки освещена достаточно широко, но, тем не менее, у пользователей зачастую вызывает затруднения выбор подходящего очистного оборудования. Учитывая, что ситуации типовые, ответы специалиста будут полезны многим владельцам квартир.

Подбираю магистральный фильтр для квартиры (на входе). Горячей воды нет, установлен водонагреватель. Протокол анализа воды (во вложении) показывает превышение следующих показателей: мутность, ЕМФ: 4,0 при норме 2,6-3,5, железо общее, мг/дм³: 0,4 при норме 0,3. При бытовом использовании беспокоит образование следов ржавчины на сантехнике, неприятное воздействие на кожу. Давление воды невысокое, важным критерием выбора является незначительное снижение напора. Вопрос – какие фильтры и картриджи будет рациональным установить в данном случае? Интересует только общая система фильтрации, на питьевую воду планируется установка обратного осмоса.

Неприятное воздействие на кожу может оказывать не только небольшое превышение железа по нормативам (0,1 мг/дм³). Тут могут влиять такие факторы, как жесткость воды, содержание активного хлора (если вода хлорируется в централизованном водопроводе), содержание органики и др. Поскольку давление воды невысокое на входе, то можно посоветовать картриджный магистральный фильтр с возможностью очистки воды от окисленного (трехвалентного) железа. Прибор характеризуется простотой установки и минимальным снижением давления на выходе, и задерживает частицы размером от 20 мкм.

Вода в доме ужасная, хочется подобрать магистральный (какой-то другой?) фильтр для горячей и холодной воды. Стандартная городская квартира с центральным холодным и горячим водоснабжением, постоянное проживание. В месяц суммарно уходит около 8 кубов воды. Цель – сделать воду не питьевой, но пригодной для того, чтобы ей мыться. Хотелось бы уменьшить цветность, мутность, запах.

Согласно приложенному протоколу испытаний, вода соответствует существующим нормативам, но не все так просто.

Просьба посоветовать фильтры и организацию в целом очистки воды.

Квартира, городской водопровод, централизованная канализация.
Место для размещения водоочистного оборудования: 0,55 м х 0,33 м х 2,70 м (Ш×Г×В), это свободная от стояка половина ниши (если потребуется, можно увеличить).
Число и тип точек водоразбора: 2 крана, душ, ванная, стиральная машина, унитаз.
Количество человек, проживающих в доме постоянно (периодически): 2 (4).
Расход воды на двоих: ХВС - 4 м³/месяц, ГВС - 2 м³/мес.
Максимальный единовременный разбор – 250 л (продолжительный душ или ванна).
Потребности водоподготовки: хозяйственно-бытовая (для питьевых целей и готовки вода покупная).
Своя оценка качества воды: ржавчина на сливе в унитазе, желтеющая постепенно ванная, белесые следы на кранах.

Хотелось бы от всего этого избавиться.

I_V_K также прилагает результаты анализа воды, по которым показатели завышены.

Привкус – 3 балла (норма 2).
Цветность – 22 градуса (норма 20).
Мутность – 2,7 мг/л (норма 1,5).
Жесткость общая – 12 мг-экв/л (норма 7).
Железо (Fe, суммарно) – 0,52 мг/л (норма 0,3).

Компания, проводившая независимую экспертизу, рекомендовала следующую водоподготовку:

установить редуктор на 4 атмосферы, после - сетчатый фильтр с колбой на 50 мкм;
установить магистральные фильтры ВВ10: на ХВС – угольный, 5 мкм, на ГВС – полипропилен, 5 мкм.

После чего провести повторный анализ, чтобы уточнить, осталась ли жесткость. У нашего пользователя возникли вопросы к предлагаемой системе.

Правильные ли фильтры рекомендованы? Имеет ли смысл сразу поставить для ХВС второй корпус с картриджем для дополнительной фильтрации, например, добавить первым полипропилен 5 мкм?
Есть сомнения в возможностях очистки горячей воды, из-за чего думаю об установке водонагревателя, имеет ли такое решение смысл с точки зрения качества очистки?
Сетчатый фильтр планирую поставить совмещенный с редуктором, на 100 мкм.
Магистральный фильтр – заменить BB10 на более мощные BB20.
Нужен ли манометр на редуктор? Нужен ли кран после манометра до фильтров?

Не совсем понято, для чего рекомендуют установить редуктор давления. Установка редуктора для защиты оборудования имеет смысл, если на входе 5-6 атмосфер, и есть опасность повышения давления в системе. Перед фильтрами BB20 действительно можно установить грязевик, совмещенный с редуктором давления. В масштабах одной квартиры, вы правы, лучше установить два фильтра BB20, один на удаление взвешенных веществ (механика), другой с угольным картриджем. Манометры поставить лучше до фильтров и после них. По разнице давления можно будет судить, насколько загрязнены картриджные элементы в фильтрах, и когда их необходимо менять. Также необходимо перед фильтрами BB установить шаровой кран, чтобы отключать воду при замене картриджей и в случае замены манометров. Но вопросы с удалением жесткости эта система не решит, необходима установка умягчителя из компактной серии.

Встречаются ситуации, когда проблему доочистки невозможно решить в одиночку, так как санитарные нормы по основным показателям слишком превышены.

Помогите определиться с выбором фильтров. Основная цель-получение нормальной холодной воды на всю квартиру. Исходные данные: ввод в квартиру 1/2 и напор слабый, месячный расход воды примерно 7-10 м³, из потребителей - душ (ванна) накопительный водонагреватель на 100 литров, кухня и стиральная машина. По результатам анализа вода не соответствует нормативам по нескольким критериям:

Железо общее – 5,27 мг/дм³ (норма 0,3).
Цветность – 154 градуса (норма не более 20).
Мутность – 19,2 Ем/дм³ (норма 1,5-2).
Запах – 3/4 балла (норма не более 2).
Вкус – 3 балла (норма не более 2).

Профессионалы видят два пути.

Показатели по железу, мутности и цветности разительно отличаются от требований СанПин для водоснабжения домов. Тут два варианта решения вашей проблемы: либо через суд требовать от муниципальных властей подавать воду надлежащего качества, либо силами своего ТСЖ ставить очистку воды общую на целый дом. Мы считаем, что локально для одной квартиры эту проблему не решить. Слишком высокое содержание железа и мутности. Даже если установить квартирные картриджные фильтры, это несколько улучшит ситуацию, но все равно будет проскок по железу и мутности.

Иногда в новостройках сразу устанавливают системы доочистки в каждой квартире, но это жилье премиального сегмента, в типовых квартирах подобное не предусмотрено.

В новостройку в Подмосковье купили обычный механический фильтр в гипермаркете. После общения с жильцами оказалось, что, кроме извести, пахнет железом, и иногда вода желтая. Теперь задумались, нужен ли нам этот фильтр, ведь у него просто сетка на 100 мкм. Он не спасет нас от запаха железа. Как быть? Читал, что для такой ситуации нужен другой фильтр. Хочется нормальную воду в приборы и душ. На питьевую воду мы будем ставить отдельно систему.

Начинать нужно было с анализа.

Если у жильцов жалобы на железо (вода желтая) и известковый налет, то важно понимать, насколько идет превышение по железу и солям жесткости. Советуем провести анализ воды в независимой лаборатории, только не указывать, что это вода централизованного водоснабжения. Вода, особенно скважинного водоснабжения, в Подмосковье разительно отличается по химическому составу. Тут может быть содержание железа порядка ~0,5 мг/л, а может и порядка 5-7 мг/л. Так же и с жесткостью воды – от 4 до 12 мг-экв/л. По анализу исходной воды уже будет видно, можно ли обойтись обычными картриджными фильтрами для квартиры или ставить общую водоподготовку на многоквартирный дом, как делают многие ТСЖ в Подмосковье. Фильтр же с сеткой на 100 микрон можно установить, как индивидуальную защиту системы от крупных включений.

К счастью, не во всех регионах такая плачевная ситуация с водой, что не обойтись без масштабных очистных. В большинстве случаев вполне достаточно локальной системы, начинающейся с фильтра механической очистки. Даже если кажется, что вода чистая и прозрачная, не стоит проверять это на собственной технике, когда можно с посильными вложениями поставить защиту.

Подробнее о различных системах водоподготовки – в разделе очистка воды, про обратную сторону медали, канализацию, можно прочитать в статье о самодельных локальных очистных установках. Из видео вы узнаете, как решают проблему очистки искусственных водоемов наши форумчане.

Первым этапом осветления водопроводной воды, прошедшей или не прошедшей коагуляцию, является осаждение взвешенных веществ в отстойниках. В отстойнике движение воды замедлено при увеличении сечения потока. Осаждением удается удалить из воды грубодисперсные примеси (частицы размером до 0,01 мм). В зависимости от направления движения воды различают горизонтальные и вертикальные отстойники.

Рис. 2. Горизонтальный отстойник.

U — гидравлическая постоянная, V — скорость потока.

через лоток. Обычно отстойник разбивают на ряд параллельно работающих коридоров шириной не более 6 м. Горизонтальные отстойники применяют на станциях водоподготовки производительностью 30 ООО м 3 /сут и более.

Перспективным методом интенсификации осаждения примесей воды является отстаивание в тонком слое. Этот прием используют в отстойниках с тонкослойными модулями. Тонкослойный модуль представляет собой блок из металла, напоминающий пчелиные соты, размером 1x1,5 м. Соты имеют сечение 0,15x0,005 м, длина канала 1,2-1,5 м. Тонкослойный модуль помещается в зоне осаждения горизонтального отстойника под углом до 40° к горизонтали. Производительность отстойника с тонкослойным модулем возрастает пропорционально внесенной площади пластин модуля.

Вертикальный отстойник (рис. 3) — резервуар конической или пирамидальной формы. В центре резервуара помещается металлическая труба, в верхнюю часть которой поступает осветляемая вода. При включении в схему обработки воды процесса коагуляции центральная труба служит камерой хлопьеобразования. Пройдя ее сверху вниз, осветляемая вода поступает в зону осаждения, которую проходит по всему ее сечению снизу вверх с небольшой скоростью.

Рис. 3. Вертикальный отстойник.

1,2- соответственно подача сырой и отвод обработанной воды; 3 - сброс осадка, 4 — камера хлопьеобразования, 5 — кольцевой сборный лоток.

Осветленная вода переливается через борт отстойника в круговой желоб. Осадок, накапливающийся в нижней части отстойника, периодически (1-2 раза в сутки) удаляют без выключения отстойника из работы, открывая задвижку на выпускной трубе. Скорость восходящего потока воды в вертикальном отстойнике определяется по данным лабораторного эксперимента с водой источника или по данным эксплуатации отстойников, работающих в аналогичных условиях; обычно она составляет 0,4-0,6 мм/с. Преимуществом вертикальных отстойников является малая площадь; их рекомендуется применять на водопроводах небольшой производительности (до 3000 м 3 /сут).

Осветление коагулированной воды происходит значительно интенсивнее, если осветляемая вода проходит через слой ранее образованного осадка, находящегося во взвешенном состоянии. Контакт воды с осадком способствует получению более крупных и плотных хлопьев, чем в отстойниках, резко улучшает гидравлическую характеристику взвеси. Это свойство взвешенного осадка было использовано отечественными инженерами для разработки принципиально новых типов водоочистных сооружений — осветлителей с взвешенным осадком. В таких осветлителях процесс осветления происходит значительно быстрее, снижается расход коагулянта. Осветлители в настоящее время успешно вытесняют отстойники, особенно при осветлении мутных вод с концентрацией взвешенных веществ от 500 до 5000 мг/л. Известно несколько конструкций осветлителей с взвешенным осадком, но все они дают примерно одинаковое качество осветляемой воды. При правильно выбранных сооружениях для осаждения взвешенных веществ их содержание в обработанной воде составляет 8—12 мг/л.

Остаточная взвесь представлена в основном тонкодисперсными суспензиями минеральных веществ, бактериями и вирусами.

Несмотря на высокую техническую эффективность осаждения (процент удаления взвеси), такая вода не соответствует гигиеническим требованиям или, другими словами, отстойники и осветлители не могут дать достаточно гигиенически эффективную очистку (достижение уровня гигиенических требований). В связи с этим следующим этапом осветления воды на водопроводе становится ее фильтрование через фильтры с зернистой загрузкой. Фильтры разделяют по скорости фильтрования на медленные (0,1-0,3 м/ч) и скорые (5-10 м/ч), по направлению фильтрующего потока — на одно- и двухпоточные, по числу фильтрующих слоев — на одно- и двухслойные.

Фильтр с зернистой загрузкой представляет собой железобетонный резервуар, заполненный фильтрующим материалом в два слоя (поддерживающий и фильтрующий). Фильтрующий слой выполняют из отсортированного материала достаточной механической прочности (кварцевый песок, антрацитовая крошка, керамзит, шунгизит, дробленый мрамор). Новые фильтрующие материалы проходят санитарную экспертизу, в ходе которой устанавливаются их состав, а также скорость и степень вымываемости отдельных элементов, особенно тяжелых металлов.

Поддерживающий слой служит для того, чтобы мелкий фильтрующий материал не уносился вместе с фильтруемой водой через отверстия распределительной системы. Он состоит из слоев гравия или щебня разной крупности, постепенно увеличивающейся сверху вниз от 2 до 40 мм. Распределительная система фильтра состоит из труб с отверстиями разной формы и размера. Ее назначение - сбор и отвод профильтрованной воды без выноса зерен фильтрующего материала, а также равномерное распределение воды по площади фильтра при его промывке.

Фильтрование воды осуществляют двумя принципиально разными методами. Пленочное фильтрование предполагает образование пленки из ранее задержанных примесей воды в верхнем слое фильтрующей загрузки. Вследствие механического осаждения частиц взвеси и их прилипания к поверхности зерен загрузки уменьшается размер пор. Затем на поверхности песка развиваются водоросли, бактерии и пр., дающие начало илистому осадку, состоящему из минеральных и органических веществ (биологическая пленка). Образованию пленки способствуют малая скорость фильтрации, большая мутность воды, значительное содержание фитопланктона. Толщина пленки достигает 0,5-1 мм и более.

Биологическая пленка играет решающую роль в работе так называемых медленных фильтров. Помимо задерживания мельчайшей взвеси, пленка задерживает бактерии (уменьшая их количество на 95— 99%), обеспечивает снижение окисляемости (на 20—45%) и цветности (на 20%). Постепенное утолщение пленки вызывает сопротивление фильтрованию - так называемую потерю напора, что требует периодической чистки медленного фильтра (снятие с его поверхности пленки и верхнего слоя песка). Медленные фильтры, простые в устройстве и эксплуатации, были первыми очистными сооружениями городских водопроводов в начале XIX века. В дальнейшем в связи с ростом водопотребления и мощностей водопроводов они уступили место скорым фильтрам, преимуществами которых являются большая производительность и меньшая площадь. С развитием централизованного водоснабжения в сельской местности роль медленных фильтров как простых и надежных сооружений для подготовки питьевой воды возрастает. Медленные фильтры сооружают с фильтрующим слоем кварцевого песка высотой 800—850 мм и поддерживающим слоем гравия или щебня высотой 400-450 мм. Фильтр вручную очищают через 10-30 сут, снимая верхний слой песка толщиной 15-20 мм и подсыпая свежий. В течение нескольких дней после очистки фильтра до образования биологической пленки фильтрат идет на сброс.

Объемное фильтрование, осуществляемое на скорых фильтрах, является физико-химическим процессом. При объемном фильтровании механические примеси проникают в толщу фильтрующей загрузки и адсорбируются под действием сил молекулярного притяжения на поверхности ее зерен и ранее прилипших частиц. Чем больше скорость фильтрования и чем крупнее зерна загрузки, тем глубже проникают в ее толщу загрязнения и тем равномернее они распределяются.

В результате уменьшения размера пор возрастает сопротивление загрузки при фильтровании, происходит потеря напора. Время от начала работы фильтра до достижения предельной потери напора, при которой фильтр должен быть выключен на промывку, называется временем фильтроцикла, или фильтроциклом. Время, в течение которого фильтр выдает воду надлежащего качества, называется временем защитного действия загрузки. Темп потери напора и качество фильтрата, как это видно на рис. 4, непропорциональны. Для санитарной надежности фильтра необходимо так подбирать режим его работы и параметры загрузки, чтобы время фильтроцикла было меньше времени защитного действия загрузки. В практике питьевого водоснабжения их соотношение должно быть примерно 1:0,8.

Рис. 4. Зависимость качества фильтрата от сопротивления фильтрующей загрузки.

h_np - предельная потеря напора; С_доп - концентрация взвешенных веществ, допустимая в обработанной воде; t₃ - время защитного действия загрузки; t_H - время достижения предельной потери напора. 1 - концентрация взвешенных веществ в обработанной воде; 2 - потеря напора фильтрации.

Для нормальной работы фильтра важно, чтобы скорость фильтрования была постоянной в течение всего фильтроцикла, т.е. не уменьшалась по мере загрязнения фильтра. С этой целью на трубопроводе, отводящем фильтрованную воду, устанавливают автоматически работающие регуляторы скорости фильтрации, благодаря которым через фильтр проходит все время постоянное количество воды.

Устройство скорого фильтра показано на рис. 5.5. Коагулированная и прошедшая отстойник или осветлитель вода поступает через боковой карман в резервуар фильтра. Высота слоя воды над поверхностью загрузки должна быть не менее 2 м. В процессе работы фильтра вода проходит фильтрующий и поддерживающий слои и через распределительную систему направляется в резервуар чистой воды. По окончании фильтроцикла производится промывка фильтра.

Промывку производят обратным током чистой профильтрованной воды путем ее подачи под необходимым напором в распределительную систему. Промывная вода, проходя с большой скоростью (в 7— 10 раз больше скорости фильтрования) через фильтрующую загрузку снизу вверх, поднимает и взвешивает ее. Зерна расширившейся загрузки хаотично двигаются, ударяются друг о друга, сорбированные на них загрязнения попадают в промывную воду, которая вместе с загрязнениями переливается через кромки сборных желобов, расположенных над поверхностью фильтрующей загрузки, и отводится по ним в водосток. Продолжительность промывки скорых фильтров 5—7 мин Количество промывной воды зависит от типа загрузки и колеблется от 12 до 18 л/(с м 2 ).

Желоба для сброса промывной воды

Рис. 5. Скорые фильтры

а - двухслойный фильтр, б - двухпоточный фильтр, в - контактный осветлитель

С целью ускорения фильтрации при конструировании новых фильтров повышают их грязеемкость, под которой понимают массу загрязнений в килограммах, задержанных 1 м 1 фильтрующей загрузки фильтра в течение фильтроцикла. К числу фильтров с повышенной грязеемкостью относятся фильтры с двухслойной загрузкой, двухпоточные фильтры системы АКХ и двухпоточные фильтры ДДФ.

В фильтрах с двухслойной загрузкой (см рис 5, а) над слоем песка 0,4—0,5 м насыпают слой дробленого антрацита или керамзита В таком фильтре верхний слой, состоящий из более крупных зерен, задерживает основную массу загрязнений, а песчаный - их остаток, прошедший через верхний слой Общая грязеемкость двухслойного фильтра в 2-2,5 раза больше грязеемкости обычного скорого фильтра. Плотность антрацита (керамзита) меньше плотности песка, поэтому после промывки фильтра послойное расположение загрузки восстанавливается самостоятельно. Скорость фильтрации в двухслойном фильтре 10-12 м/ч, что в 2 раза больше, чем в скором.

Принцип работы двухпоточных фильтров АКХ (см рис 5, б) заключается в том, что основная масса воды (70%) фильтруется снизу вверх, а меньшая часть (30%), как и в обычных фильтрах, - сверху вниз. Благодаря этому основная масса загрязнений задерживается в нижней наиболее крупнозернистой части фильтра, имеющей большую грязеемкость. Толщина фильтрующего слоя в фильтре АКХ 1,45— 1,65 м. На глубине 0,5—0,6 м от поверхности фильтрующей загрузки устанавливается трубчатый дренаж, через который отводится профильтрованная вода.

При промывке фильтра АКХ сначала в течение 1 мин подают промывную воду в дренажное устройство для взрыхления верхнего слоя песка, затем в течение 5-6 мин — через распределительную систему, расположенную на дне фильтра. Грязная вода, как и в обычных фильтрах, собирается в желобе и отводится в водосток. Фильгры ДДФ конструктивно отличаются от фильтров АКХ двухслойной загрузкой (антрацит и песок, керамзит и песок) в наддренажном слое. В фильтрах АКХ и ДДФ задерживающая способность фильтрующей загрузки используется по всей ее высоте, что позволяет повысить скорость фильтрации до 12—15 м/ч и увеличить производительность фильтра на 1 м 2 поверхности в 2 раза. В практике водоподготовки с целью интенсификации работы очистных сооружений используется коагуляция в зернистой загрузке скорых фильтров (контактная коагуляция),описанная выше. Контактная коагуляция особенно эффективна при смешивании коагулянта с обрабатываемой водой непосредственно перед ее введением в зернистую загрузку. При этом расход коагулянта снижается на 20%. Температура воды не влияет на контактную коагуляцию, хотя имеет большое значение при коагуляции в свободном объеме. Применение контактной коагуляции целесообразно при низких концентрациях взвеси в воде и отсутствии щелочного резерва. Сооружения, в которых используется метод контактной коагуляции, называются контактными осветлителями (см. рис. 5, в).

Для контактных осветлителей не нужно строить камеры хлопьеобразования и отстойники, что позволяет уменьшить объем сооружений в 4-5 раз и сократить капитальные затраты. Раствор коагулянта вводят в воду перед ее подачей на фильтрацию.

Вода фильтруется в направлении убывающей крупности зерен, снизу вверх, благодаря чему основная часть загрязнений задерживается в нижних крупнозернистых слоях. Большая высота загрузки увеличивает продолжительность фильтроцикла до 8 ч. Расчетная скорость фильтрования 5—6 м/ч. Скорость фильтрации на контактном осветлителе КФ-5 составляет 20 м/ч. Контактные осветлители удовлетворительно работают при осветлении воды, содержащей не более 150 мг/л взвешенных веществ (включая образующиеся вследствие коагулирования) и при цветности до 150 градусов.

В контактных осветлителях, в отличие от фильтров, осветленная вода находится над фильтрующей загрузкой, поэтому зеркало воды должно быть изолировано от помещения управления осветлителями. Этой цели служит остекленная перегородка на всю высоту помещения.

Очистные сооружения водопровода для осветления и обесцвечивания воды способны, кроме того, задержать до 90% находящихся в воде бактерий и вирусов. После осветления и обесцвечивания с помощью физических и физико-химических методов вода по органолептическим свойствам и химическому составу должна соответствовать нормативам питьевой воды, но для достижения эпидемической безопасности необходимо обеззараживание.

Для фильтрации воды применяют специальные фильтры, которые продаются в строительных и специализированных магазинах

Вследствие плохого качества питьевой воды, поступающей из труб, ее фильтрация сегодня считается обязательной мерой. К сожалению, результатами постоянного употребления неочищенной жидкости становятся ухудшение здоровья или испорченные блюда. Следует изучить вопрос о том, что представляет собой фильтрация воды и какие есть способы очистки.

Методы фильтрации

Фильтрование является обязательной мерой, если необходимо нейтрализовать загрязнения, провести осветление жидкости от песка (из озер, рек) или сделать более качественной водопроводную воду.

Перед покупкой фильтра стоит прочитать о нем отзывы в интернете

Методы очищения бывают:

Химическими. Посредством химических реагентов происходит разложение загрязнений или образуется осадок, задерживаемый фильтром. Это смягчает воду, приводит в норму кислотность. Однако данный способ нельзя использовать для фильтрации питьевого источника.
Физическими. Этапы такой очистки представлены в виде процеживания жидкости, отстаивания, фильтрования (поток воды должен пройти сквозь пористый фильтрующий материал) и обработку ультрафиолетом.
Физико-химическими. Данная методика способствует удалению загрязняющих веществ. Используется для предварительной обработки и тогда, когда требуется глубокая очистка.
Биологическими. Подобные способы применяются для чистки водоемов. Посредством живых бактерий можно удалить из жидкости нитраты и химические вещества.

При правильном очищении можно удалить инородные частицы мусора, осадок и отделить ржавчину. Благодаря качественному фильтрованию удается защитить водораспределительную сеть от серьезного загрязнения.

Фильтр для очистки

Сегодня имеется множество фильтров для очистки жидкости. Абсолютно все изделия характеризуются одинаковым назначением, но могут отличаться своей мощностью, формой или принципом действия.

Для дома могут быть использованы:

Механическая схема. Особенностью процесса является задержка нерастворимых примесей. Этот вариант включает в себя сетчатые детали (обеспечивают задержку мелких частиц), сменные кассеты или же многослойные фильтры.
Обратный осмос. Указанная фильтрация предполагает использование пятиступенчатой очистки. Жидкость обрабатывается путем прохождения сквозь мембрану. Благодаря осмосу удается избавиться от всех примесей, убрать частицы мусора. Данный фильтр монтируется под мойку.
Угольное очищение. Характеризуется высокой эффективностью. Посредством специального сорбента угольные кассеты извлекают примеси органического происхождения, убирают неприятный привкус. Такие фильтры могут быть вмонтированы непосредственно в систему водоснабжения или же устанавливаются под мойку. Замена кассет осуществляется 1 раз в квартал.

При использовании любого из приведенных вариантов удастся значительно улучшить качества водопроводной воды.

Преимущества и недостатки

Современные системы фильтрации и очистки воды имеют как положительные, так и отрицательные характеристики. Однако в зависимости от типа фильтра они могут отличаться.

Особенности проточной системы очищения:

Данные изделия можно без труда установить, они очень компактные;
Такая система предполагает наличие отдельного крана, через который поступает уже отфильтрованная жидкость;
При помощи проточной водоочистки удается избавить воду от ржавчины, хлора и вредных веществ;
Однако угольные картриджи проточного типа не способны выводить ртуть из поступающей жидкости;
На кассете со временем могут появиться бактерии из-за оседания на нее поверхность мелких частиц.

Отдельно следует отметить характеристики очищения воды посредством обратного осмоса. Пористая мембрана фильтра может удалить мелкий мусор, при этом получаемая жидкость будет идеально очищенная.

Такое устройство (внутренняя сетка) не будет накапливать мусор, поэтому возможность развития бактерий сводится к минимуму.

Многие предпочитают приобретать фильтры настольного типа. Подобные приспособления отличаются доступной ценой, легкостью применения. Однако при выборе данного способа очищения следует быть готовым к частой замене кассетного материала. Качество воды, получаемой из настольных кувшинов, будет несколько хуже, чем при использовании другого способа очистки.

Физические способы фильтрации

Физические способы очистки воды используют, если необходимо устранить нерастворимые включения крупного типа. В некоторых случаях подобные методы применяются в качестве способа воздействия на биологические объекты.

В фильтре для воды следует регулярно менять те конструкционные элементы, которые отвечают за очистку

Физическое очищение представляет собой:

Следует знать, что перед обработкой и очисткой жидкости ультрафиолетом должно быть проведено ее предварительное очищение.

Химическая и физико-химическая очистка

Помимо физических методов, существуют способы химической очистки. При взаимодействии определенных реагентов с веществами, загрязняющими жидкость, удается получить реакцию, при которой происходит разложение веществ или же образование осадка.

Правильно подобрать фильтр поможет продавец-консультант

Типы химического очищения:

Нейтрализация. В содержащую определенную кислотность воду необходимо добавить реагенты, посредством которых создается щелочная или же кислая среда. Далее необходимо нейтрализовать кислую среду путем применения специальных щелочных составов.
Окисление, восстановление. Для очищения водопроводной воды принято использовать окисление. Реакцией становится превращение загрязняющих включений в безвредные составляющие. Применяются хлор, озон.

Не менее эффективным способом очищения жидкости являются физико-химические методы. Они включают в себя флотацию (пропускание через воду газа), экстракцию (использование средства, растворяющего загрязняющие включения), ионный обмен и сорбцию.

Сегодня качество водопроводной воды оставляет желать лучшего. Чтобы получить пригодную для использования жидкость, многие хозяева предпочитают прибегать к ее фильтрации. Благодаря множеству разнообразных способов каждый сможет подобрать оптимальный для себя метод очищения питьевой воды.

Читайте также: