Le fonctionnement du général système de filtration d'eau est : le fonctionnement de l'écoulement de l'eau du haut vers le bas à travers la couche filtrante pour éliminer les matières en suspension dans l'eau ;
lorsque la perte de charge de la couche filtrante du flux d'eau (appelée aussi perte de charge) atteint la valeur admissible ou que la turbidité de l'effluent commence à dépasser la valeur admissible, afin de restaurer sa capacité d'interception, utiliser de l'eau rapide pour le lavage à contre-courant de la de bas en haut, afin d'éliminer les scories retenues lors du fonctionnement de la couche filtrante et la poudre générée par le média filtrant cassé ;
après le lavage à contre-courant, l'eau est lavée de haut en bas jusqu'à ce que la turbidité de l'eau soit qualifiée, puis placée dans le cycle suivant d'opération de filtration.
Par conséquent, l'opération de filtration est dans un cycle cyclique, composé de trois étapes de filtration en cours, de lavage à contre-courant et de rinçage.
Le temps de fonctionnement réel entre les deux lavages à contre-courant s'appelle le cycle de filtration.
L'effet opératoire de la filtration est généralement évalué par deux aspects : l'un est la qualité de l'eau, souvent exprimée en termes de turbidité ;
l'autre est la capacité d'interception des saletés de la couche filtrante, également appelée capacité de boues, qui fait référence à la qualité des boues qui peuvent être retenues par unité de volume de média filtrant tout au long du cycle de filtration à condition que la qualité de l'eau de l'équipement de filtration est qualifié.
De nombreux facteurs affectent l'effet de filtration, principalement la vitesse de filtration, le lavage à contre-courant et l'uniformité du débit d'eau, etc., qui sont décrits comme suit
Vitesse de filtrage
La vitesse de filtration (v) pendant la filtration peut être calculée par l'équation suivante :
v = Q/S m/h
Où:
Q – la sortie du filtre, m3/h ;
S – surface de la section transversale du filtre, m2.
Comme le montre la formule, la vitesse de filtration ici ne fait pas référence à la vitesse réelle de l'eau à travers les pores entre le média filtrant, mais suppose que le média filtrant n'occupe pas l'espace lorsque l'eau à travers la vitesse du filtre est une donnée relative pour indiquer la vitesse d'écoulement de l'eau dans la piscine du filtre.
Le processus de filtration est une saturation progressive de la couche filtrante de haut en bas par les matières en suspension dans l'eau. Par conséquent, la taille de la vitesse de filtration affecte non seulement le transport des matières en suspension à la surface du média filtrant, mais a également un effet de cisaillement hydraulique sur les matières en suspension qui ont été retenues ou adsorbées par le média filtrant.
Si la vitesse de filtration est trop rapide, l'effet de cisaillement hydraulique est supérieur à l'effet d'adsorption, cela va faire monter la turbidité de l'effluent, la perte de charge augmente, raccourcir le cycle de filtration.
Si la vitesse de filtration est trop lente, cela signifie que la surface de l'unité de filtre de la force de sortie est réduite, par exemple pour atteindre une certaine force de sortie, vous devez augmenter la surface de filtration, de sorte que l'équipement devienne grand et augmenter l'investissement.
Par conséquent, la vitesse de filtration optimale du filtre doit être déterminée par débogage en fonction des caractéristiques du média filtrant et des conditions de qualité de l'eau entrante et sortante.
La vitesse de filtration maximale autorisée dépend principalement de la taille des particules du média filtrant. Plus la taille des particules est petite, plus la vitesse de filtration admissible est petite. La vitesse de filtration de fonctionnement des filtres communs peut être référée au tableau suivant.
Lavage à contre-courant
Le bon ou le mauvais effet de filtration pendant le fonctionnement peut être contrôlé en mesurant la turbidité de l'effluent. Cependant, cet indicateur n'indique pas la progression de l'interception de la couche de filtre,
parce que dans l'opération de filtration, le changement de la turbidité de l'eau n'est pas fort, lorsque l'opération à la turbidité de l'eau a considérablement augmenté, la couche filtrante a souvent été gravement polluée,
en cas de lavage à contre-courant, il sera difficile de rendre la couche filtrante parfaitement propre. Par conséquent, en fonctionnement pour déterminer si le filtre doit effectuer un lavage à contre-courant, les indicateurs réels de surveillance ne sont pas la turbidité, mais la perte de charge de la couche filtrante du débit d'eau, c'est parce que le changement de perte de charge dans l'opération de filtration est plus évident, et la mesure de pression est également relativement simple.
Lorsque le filtre fonctionne jusqu'à ce que la perte de charge (c'est-à-dire la pression différentielle) atteigne une certaine valeur, il doit s'arrêter et effectuer un lavage à contre-courant.
La raison pour laquelle le filtre ne peut pas fonctionner tant que la pression différentielle n'est pas trop élevée avant le lavage à contre-courant est que lorsque la perte de charge est importante, la pression d'entrée doit être augmentée pour atteindre une certaine force de sortie, ce qui entraînera facilement la rupture de la couche filtrante et un une grande quantité d'eau passera à travers les fissures de la membrane filtrante, détruisant l'effet de filtration et détériorant rapidement la qualité de l'eau de sortie.
En fonctionnement réel, la pression différentielle du filtre doit être contrôlée à une pression bien inférieure à celle provoquée par la rupture de la couche filtrante. De cette manière, la couche filtrante peut être empêchée d'être trop polluée, et le lavage à contre-courant n'est pas facile à être minutieux, et cela entraîne de mauvaises conséquences telles que l'agglutination du média filtrant.
La taille de la vitesse de l'eau pendant le lavage à contre-courant peut être exprimée comme “intensité de rétrolavage”, dont l'unité est L/(m2-s), indiquant le volume d'eau de rétrolavage (litres) traversant chaque mètre carré de section de filtration par seconde.
L'intensité du lavage à contre-courant doit être appropriée, à la fois suffisante pour rendre la couche filtrante complètement lâche, de sorte que les particules puissent se heurter et se frotter, tout en éliminant les scories de boue et les minuscules débris de filtre, mais pas suffisamment pour enlever les particules de filtre normales.
Dans diverses conditions de fonctionnement spécifiques, la force de lavage à contre-courant la plus appropriée doit être obtenue par des expériences.
Il est difficile à estimer car il est lié à de nombreux facteurs tels que la taille et la densité des particules du média filtrant et la température de l'eau.
D'une manière générale, la force de lavage à contre-courant du sable de quartz est de (13 ~ 16) L/(m2-s), le temps de lavage à l'eau est de 10 min ~ 15 min et le temps de lavage à l'air est de 3 min ~ 5 min ; tandis que la force de lavage à contre-courant du charbon anthracite est de (10~12) L/(m2-s),
le temps de lavage à contre-courant est de 5 min à 10 min en raison de sa faible densité ; la force de lavage à contre-courant du charbon actif est de (7~10) L/(m2-s)
L'intensité de lavage à contre-courant du charbon actif est de (7-10) L/(m2-s) et le temps de lavage à contre-courant est de 20 min à 30 min.
Lors du rétrolavage, en raison de l'écoulement rapide de l'eau vers le haut, les particules du média filtrant se desserrent et la couche filtrante gonfle.
Le rapport de la hauteur accrue après l'expansion de la couche filtrante et de la hauteur avant l'expansion est appelé le taux d'expansion de la couche filtrante, qui est utilisé pour mesurer la force de lavage à contre-courant d'un indicateur.
Le taux d'expansion général de la couche filtrante doit être de 25 % à 50 %.
Afin d'améliorer l'effet de lavage à contre-courant et de réduire l'eau de lavage à contre-courant, certains équipements de filtration sont également équipés d'une conduite d'air comprimé, de sorte que le média filtrant est agité avec de l'air comprimé.
Uniformité du débit d'eau
Dans le processus de filtration ou de lavage à contre-courant, le système de filtration d'eau nécessite une distribution uniforme du débit d'eau le long de chaque partie de la section transversale de la couche filtrante, sinon cela affectera son efficacité maximale.
Cependant, l'eau entrant par le tuyau d'entrée principal, lors du passage à travers chaque partie de la couche filtrante, il y a toujours une différence de perte de charge en cours de route en raison de la distance parcourue, il n'est donc pas possible d'atteindre le débit d'eau moyen absolu dans chaque partie.
Dans le système de filtration de l'eau, le plus grand impact sur l'uniformité du débit d'eau est le système de distribution d'eau (ou système de drainage).
Le système de distribution d'eau est un dispositif placé sous la couche filtrante pour recueillir l'eau filtrée lors du filtrage et pour alimenter l'eau de rétrolavage lors du rétrolavage.
Afin que l'eau coule uniformément, la conception du système de distribution d'eau doit être raisonnable.
