Зернистые фильтрующие материалы для очистки воды

Belyakova A. N.

Undergraduate

• 2    course, faculty "Engineering systems and environmental construction"

ASI SamSTU

Russia, Samara

Kolyvanova E. K.

Undergraduate

• 2    course, faculty "Engineering systems and environmental construction"

ASI SamSTU

Russia, Samara

GRANULAR FILTER MATERIALS FOR WATER PURIFICATION

В настоящее время проблема качественной очистки воды природных источников для питьевых и хозяйственно – бытовых целей стоит наиболее остро благодаря большому количеству заводов и фабрик, добычи и переработки полезных ископаемых, радиоактивных отходов атомной промышленности и недостаточно очищенным коммунальным сельскохозяйственным сточным водам, которые попадают в подземные и поверхностные источники водоснабжения. Так, например качество воды в Саратовском водохранилище крупнейшей реки России Волге в настоящее время ухудшается [1]. В последнее время идет интенсивное отчуждение берегов и рек, озер и хранилищ под частную коттеджную застройку, это сопровождается сведением лесов, что приводит к изменению воднофизических свойств грунтов, снижению ассимиляционной способности почв и, как следствие, снижению естественной самоочищающейся способности прибрежных территорий [5].

Упадком сырьевых запасов природных фильтрующих материалов требует поиска альтернативных фильтрующих материалов. Например, использование дробленых горелых пород повышает производительность скорых фильтров до 35 % [2].

Загрузка зернистых фильтров подразделяется на тяжелую и плавающую, что в свою очередь влияет на конструкцию фильтра (отсутствие поддерживающих гравийно-щебеночных слоев) и на технологическое оформление процесса фильтрования, в том числе, возможность совмещения в одном сооружении нескольких технологических процессов (двухступенчатого фильтрования, отстаивания и регенерации загрузки), а так же специальных насосов и резервуаров для подачи и хранения чистой промывной воды [4].

При выборе фильтрующего материала предусматривается проверка его на химическую стойкость в щелочной, кислой и нейтральной средах по приросту сухого остатка, окисляемости и по содержанию кремнекислоты. По химической стойкости материал должен удовлетворять следующим требованиям: прирост сухого остатка не более 20 мг/л , окисляемость не более 10 мг/л , содержание кремнекислоты не более 10 мг/л. Механическая прочность фильтрующего материала определяется по двум показателям: истираемость не более 0,5 %, измельчаемость не более 4 %. Кроме технических требований фильтрующие материалы, используемые в хозяйственно – питьевом водоснабжении, проходят санитарно –

гигиеническую оценку по микроэлементам, переходящим в воду (бериллий, молибден, мышьяк, алюминий, хром, кобальт, свинец, серебро, марганец, медь, железо, стронций) [8].

В настоящее время широко известен и распространен фильтрующий материал – дробленый керамзит.

Керамзитовая загрузка фильтров получается путем дробления гранулированного керамзита и последующего рассеивания его по фракциям. Дробленые керамзиты разрешены Минздравом СССР химически стойки в кислых, щелочных и нейтральных средах. Их механическая прочность отвечает требованиям к фильтрующим материалам [6,3].

Керамзитовая загрузка позволяет улучшить технологические показатели фильтров при лучших качествах фильтрата: вдвое повысить скорость фильтрации и в 2,5 раза производительность фильтроцикла, уменьшить также удельные потери напора и в 1,5 раза снизить удельный расход воды на промывку.

Исследования санитарно – гигиенической надежности дробленого керамзита показали, что он не ухудшает органолептические свойства воды (запах, привкус, цветность, прозрачность, оптическую плотность) и не изменяет бактериологический состав воды (по коли – индексу и микробному числу). Не изменяет химического состава воды (рН, бихроматная окисляемость, содержание непредельных углеводородов) [7].

Результаты этих исследований легли в основу согласований санитарных органов по применению дробленого керамзита для подготовки воды [11].

К плавающим фильтрующим зернистым материалам относятся зерна или гранулы с замкнуто–ячеистыми порами, диаметр которых составляет 3– 12 мм. В качестве фильтрующих загрузок применяют такие полимерные материалы как фторопласт, дробленый пенополеуретан, гранулированный стеклопор, дробленый пенопропилен.

Исходным материалом для фильтрующей плавающей загрузке являются дробленые и недробленые гранулы полистирола марки ПСВи ее модификации. Для приготовления недробленых гранул необходимо их вспенивание в кипящей воде, паре (при температуре 105 ° С)или токами высоких частот. Вследствие чего, низкокипящий парообразователь, из которого состоит полистирол, испаряется и образует внутри гранул микроскопические, замкнуто-ячеистые поры, а сами гранулы увеличиваются в размерах в 3–4 раза. В результате объем пористых ячеек в грануле достигает 98 % ее объема, что дает возможность придать малую плотность вспененным гранулам (0,7–0,01 г/см³). После вспенивания фильтрующую загрузку промывают холодной водой для избегания слипания гранул. От регулирования температуры, продолжительности вспенивания и разных по величине исходных гранул получают совершенно разную крупность загрузки [9, 10].

Большое внимание к пенополистироловой фильтрующей плавающей загрузке привлекли ее положительные свойства:   биологическая устойчивость (она не подвержена действию грибков, микроорганизмов и мхов, которые способны образовывать на ней свои колонии; зарастание фитопланктоном возможно только при длительном простое, солнечном воздействии и прогрева); долговечность (большой диапазон изменения температуры жидкости без негативных влияния на материал); устойчивость к действию растворителей (спиртов, алифатических углеводородов и простых эфиров).

Выводы. От вида фильтрующей загрузки зависит технологическое оформление процесса фильтрования. Фильтрующий материал для водопроводных фильтров должен пройти проверку на химическую, механическую прочность, а также санитарно – гигиеническую оценку по микроэлементам. Рассмотренные зернистые материалы соответствуют требованиям и не ухудшают качество очистки воды.