El funcionamiento del general sistema de filtración de agua es: la operación del flujo de agua de arriba hacia abajo a través de la capa de filtro para eliminar la materia suspendida en el agua;
cuando la pérdida de carga de la capa filtrante del flujo de agua (también conocida como caída de presión) alcanza el valor permisible o la turbidez del efluente comienza a exceder el valor permisible, para restaurar su capacidad de interceptación, usar agua rápida para retrolavar desde el de abajo hacia arriba, con el fin de eliminar la escoria retenida en el funcionamiento de la capa filtrante y el polvo generado por la rotura del medio filtrante;
Después del retrolavado, el agua se lava de arriba a abajo hasta que se califica la turbidez del agua y luego se pone en el siguiente ciclo de operación de filtración.
Por lo tanto, la operación de filtración está en un ciclo cíclico, que consta de tres pasos de filtración en funcionamiento, retrolavado y enjuague.
El tiempo de ejecución real entre los dos retrolavados se denomina ciclo de filtración.
El efecto operativo de la filtración suele evaluarse por dos aspectos: uno es la calidad del agua, a menudo expresada en términos de turbidez;
el otro es la capacidad de interceptación de suciedad de la capa del filtro, también conocida como capacidad de lodo, que se refiere a la calidad del lodo que se puede retener por unidad de volumen de medio filtrante a lo largo del ciclo de filtración bajo la condición de que la calidad del agua del equipo de filtración está calificado.
Hay muchos factores que afectan el efecto de filtración, principalmente la velocidad de filtración, el retrolavado y la uniformidad del flujo de agua, etc., que se describen a continuación.
Velocidad de filtración
La velocidad de filtración (v) durante la filtración se puede calcular mediante la siguiente ecuación:
v = Q/S m/h
Dónde:
q – la salida del filtro, m3/h;
S – filtro área de la sección transversal del filtro, m2.
Como se puede ver en la fórmula, la velocidad de filtración aquí no se refiere a la velocidad real del agua a través de los poros entre los medios filtrantes, sino que asume que los medios filtrantes no ocupan el espacio cuando la velocidad del agua a través de la piscina del filtro es un dato relativo para indicar la velocidad del flujo de agua en la piscina del filtro.
El proceso de filtración es una saturación gradual de la capa filtrante de arriba a abajo por la materia suspendida en el agua. Por lo tanto, el tamaño de la velocidad de filtración no solo afecta el transporte de materia suspendida a la superficie del medio filtrante, sino que también tiene un efecto de corte hidráulico sobre la materia suspendida que ha sido retenida o adsorbida por el medio filtrante.
Si la velocidad de filtración es demasiado rápida, el efecto de cizallamiento hidráulico es mayor que el efecto de adsorción, aumentará la turbidez del efluente, aumentará la pérdida de carga y acortará el ciclo de filtración.
Si la velocidad de filtración es demasiado lenta, significa que el área de la unidad de filtro de la fuerza de salida se reduce, por ejemplo, para lograr una cierta fuerza de salida, debe aumentar el área de filtración, para que el equipo sea más grande y aumente la inversión.
Por lo tanto, la velocidad de filtración óptima del filtro debe determinarse por depuración de acuerdo con las características del medio filtrante y las condiciones de calidad del agua de entrada y salida.
La velocidad de filtración máxima permitida depende principalmente del tamaño de partícula del medio filtrante. Cuanto menor sea el tamaño de partícula, menor será la velocidad de filtración permitida. La velocidad de filtración operativa de los filtros comunes se puede consultar en la siguiente tabla.
VolverLavado
El buen o mal efecto de filtración durante la operación puede monitorearse midiendo la turbidez del efluente. Sin embargo, este indicador no indica el progreso de la intercepción de la capa de filtro,
porque en la operación de filtración, el cambio de la turbidez del agua no es fuerte, cuando la operación a la turbiedad del agua aumentó significativamente, la capa del filtro a menudo se ha contaminado gravemente,
si luego se lava a contracorriente, será difícil hacer que la capa del filtro quede limpia. Por lo tanto, en la operación para determinar si el filtro necesita retrolavado, los indicadores reales de supervisión no son la turbidez, sino la pérdida de carga de la capa del filtro de flujo de agua, esto se debe a que el cambio de pérdida de carga en la operación de filtración es más obvio, y la medición de presión también es relativamente simple.
Cuando el filtro funciona hasta que la pérdida de carga (es decir, la presión diferencial) alcanza un cierto valor, debe dejar de funcionar y retrolavar.
La razón por la que el filtro no puede funcionar hasta que la presión diferencial sea demasiado grande antes del retrolavado es que cuando la pérdida de carga es grande, la presión de entrada debe aumentarse para lograr una cierta fuerza de salida, lo que fácilmente hará que la capa del filtro se rompa y un Una gran cantidad de agua pasará a través de las grietas de la membrana del filtro, destruyendo el efecto de filtración y haciendo que la calidad del agua de salida se deteriore rápidamente.
En la operación real, la presión diferencial del filtro debe controlarse a una presión mucho más baja que la causada por la ruptura de la capa del filtro. De esta manera, se puede evitar que la capa del filtro se contamine demasiado, y el retrolavado no es fácil de realizar a fondo, y causa malas consecuencias, como la aglutinación de los medios filtrantes.
El tamaño de la velocidad del agua durante el retrolavado se puede expresar como “intensidad de retrolavado”, cuya unidad es L/(m2-s), indicando el volumen de agua de retrolavado (litros) que fluye por cada metro cuadrado de sección de filtración por segundo.
La intensidad del retrolavado debe ser adecuada, lo suficiente como para que la capa del filtro se afloje por completo, de modo que las partículas puedan chocar y frotarse entre sí, mientras se eliminan la escoria de lodo y los pequeños desechos del filtro, pero no tanto como para eliminar las partículas normales del filtro.
En varias condiciones operativas específicas, la fuerza de retrolavado más adecuada debe obtenerse a través de experimentos.
Es difícil de estimar porque está relacionado con muchos factores, como el tamaño de las partículas y la densidad de las partículas del medio filtrante y la temperatura del agua.
En términos generales, la fuerza de lavado a contracorriente de la arena de cuarzo es (13 ~ 16) L/(m2-s), el tiempo de lavado con agua es de 10 min a 15 min y el tiempo de lavado con aire es de 3 min a 5 min; mientras que la fuerza de retrolavado del carbón de antracita es (10~12) L/(m2-s),
el tiempo de retrolavado es de 5min~10min debido a su pequeña densidad; la fuerza de retrolavado del carbón activado es (7~10) L/(m2-s)
La intensidad del retrolavado del carbón activado es (7-10) L/(m2-s), y el tiempo de retrolavado es de 20min～30min.
Durante el retrolavado, debido al rápido flujo ascendente de agua, las partículas del medio filtrante se aflojan y la capa del filtro se hincha.
La relación entre la altura aumentada después de la expansión de la capa de filtro y la altura antes de la expansión se denomina tasa de expansión de la capa de filtro, que se usa para medir la fuerza de retrolavado de un indicador.
La tasa de expansión general de la capa de filtro debe ser del 25% al 50%.
Para mejorar el efecto de retrolavado y reducir el agua de retrolavado, algunos equipos de filtración también están equipados con tuberías de aire comprimido, de modo que el medio filtrante se agita con aire comprimido.
Uniformidad del flujo de agua
En el proceso de filtración o retrolavado, el sistema de filtración de agua requiere una distribución uniforme del flujo de agua a lo largo de cada parte de la sección transversal de la capa del filtro, de lo contrario, afectará su máxima efectividad.
Sin embargo, el agua que entra por la tubería de entrada principal, al pasar por cada parte de la capa del filtro, siempre hay una diferencia en la pérdida de presión en el camino debido a la distancia recorrida, por lo que no es posible lograr el flujo de agua promedio absoluto. en cada parte.
En el sistema de filtración de agua, el mayor impacto en la uniformidad del flujo de agua es el sistema de distribución de agua (o sistema de drenaje).
El sistema de distribución de agua es un dispositivo colocado debajo de la capa de filtro para recolectar el agua filtrada al filtrar y para alimentar el agua de retrolavado al retrolavar.
Para que el agua fluya uniformemente, el diseño del sistema de distribución de agua debe ser razonable.
