O funcionamento do general sistema de filtragem de água é: a operação do fluxo de água de cima para baixo através da camada filtrante para remover o material suspenso na água;
quando a perda de carga da camada filtrante do fluxo de água (também conhecida como queda de pressão) atingir o valor permitido ou a turbidez do efluente começar a ultrapassar o valor permitido, a fim de restaurar sua capacidade de interceptação, usar água rápida para retrolavagem do de baixo para cima, a fim de remover a escória retida na operação da camada filtrante e o pó gerado pelos meios filtrantes quebrados;
após a retrolavagem, a água é lavada de cima para baixo até que a turbidez da água seja qualificada e, em seguida, colocada no próximo ciclo de operação de filtração.
Portanto, a operação de filtração é um ciclo cíclico, composto por três etapas de filtração contínua, retrolavagem e enxágue.
O tempo de execução real entre as duas retrolavagens é chamado de ciclo de filtração.
O efeito operacional da filtração é geralmente avaliado por dois aspectos: um é a qualidade da água, muitas vezes expressa em termos de turbidez;
a outra é a capacidade de interceptação de sujeira da camada filtrante, também conhecida como capacidade de lodo, que se refere à qualidade do lodo que pode ser retido por unidade de volume de meio filtrante ao longo do ciclo de filtração sob a condição de que a qualidade da água do equipamento filtrante está qualificado.
Existem muitos fatores que afetam o efeito de filtração, principalmente a velocidade de filtração, retrolavagem e uniformidade do fluxo de água, etc., que são descritos a seguir
Velocidade de Filtração
A velocidade de filtração (v) durante a filtração pode ser calculada pela seguinte equação:
v = Q/S m/h
Onde:
Q – a saída do filtro, m3/h;
S – área da seção transversal do filtro, m2.
Como pode ser visto na fórmula, a velocidade de filtração aqui não se refere à velocidade real da água através dos poros entre os meios filtrantes, mas assume que os meios filtrantes não ocupam o espaço quando a velocidade da água através da piscina filtrante é um dado relativo para indicar a velocidade do fluxo de água na piscina do filtro.
O processo de filtração é uma saturação gradual da camada filtrante de cima para baixo pela matéria suspensa na água. Portanto, o tamanho da velocidade de filtração não afeta apenas o transporte de matéria suspensa para a superfície do meio filtrante, mas também tem um efeito de cisalhamento hidráulico sobre a matéria suspensa que foi retida ou adsorvida pelo meio filtrante.
Se a velocidade de filtração for muito rápida, o efeito de cisalhamento hidráulico é maior que o efeito de adsorção, fará com que a turbidez do efluente aumente, a perda de carga aumenta, encurtando o ciclo de filtração.
Se a velocidade de filtragem for muito lenta, isso significa que a área da unidade de filtro da força de saída é reduzida, como para atingir uma certa força de saída, você deve aumentar a área de filtragem, para que o equipamento fique grande e aumente o investimento.
Portanto, a velocidade ideal de filtração do filtro deve ser determinada pela depuração de acordo com as características do meio filtrante e as condições de qualidade da água de entrada e saída.
A velocidade máxima de filtração permitida depende principalmente do tamanho das partículas do meio filtrante. Quanto menor for o tamanho da partícula, menor será a velocidade de filtração permitida. A velocidade de filtragem operacional dos filtros comuns pode ser consultada na tabela a seguir.
Lavagem de Costas
O efeito de filtragem bom ou ruim durante a operação pode ser monitorado medindo a turbidez do efluente. No entanto, este indicador não indica o progresso da interceptação da camada de filtro,
porque na operação de filtração, a mudança da turbidez da água não é forte, quando a operação para a turbidez da água aumentou significativamente, a camada de filtro foi seriamente poluída,
se for feita a retrolavagem, será difícil limpar a camada do filtro. Portanto, em operação para determinar se o filtro precisa retrolavar os indicadores reais de supervisão não é turbidez, mas a perda de carga da camada de filtro de fluxo de água, isso ocorre porque a mudança de perda de carga na operação de filtragem é mais óbvia e a medição de pressão também é relativamente simples.
Quando o filtro funciona até que a perda de carga (ou seja, pressão diferencial) atinja um determinado valor, ele deve parar de funcionar e retrolavar.
A razão pela qual o filtro não pode funcionar até que a pressão diferencial seja muito grande antes da retrolavagem é que, quando a perda de carga é grande, a pressão de entrada deve ser aumentada para atingir uma certa força de saída, o que facilmente causará a ruptura da camada do filtro e um grande quantidade de água passará pelas rachaduras da membrana do filtro, destruindo o efeito de filtração e fazendo com que a qualidade da água de saída se deteriore rapidamente.
Na operação real, a pressão diferencial do filtro deve ser controlada em uma pressão muito menor do que aquela causada pela ruptura da camada do filtro. Desta forma, a camada de filtro pode ser evitada de ser muito poluída, e a retrolavagem não é fácil de ser completa, e causa consequências ruins, como aglomeração de mídia de filtro.
O tamanho da velocidade da água durante a retrolavagem pode ser expresso como “intensidade de retrolavagem”, cuja unidade é L/(m2-s), indicando o volume de água de retrolavagem (litros) que passa por cada metro quadrado de seção de filtração por segundo.
A intensidade da retrolavagem deve ser apropriada, o suficiente para deixar a camada de filtro totalmente solta, de modo que as partículas possam colidir e esfregar umas nas outras, enquanto remove a escória de lama e os minúsculos detritos do filtro, mas não tanto a ponto de remover as partículas normais do filtro.
Em várias condições operacionais específicas, a força de retrolavagem mais adequada deve ser obtida por meio de experimentos.
É difícil estimar porque está relacionado a muitos fatores, como o tamanho e a densidade das partículas do meio filtrante e a temperatura da água.
De um modo geral, a força de retrolavagem da areia de quartzo é (13 ~ 16) L/(m2-s), o tempo de lavagem com água é de 10min~15min e o tempo de lavagem com ar é de 3min~5min; enquanto a força de retrolavagem do carvão antracito é (10~12) L/(m2-s),
o tempo de retrolavagem é de 5min~10min devido à sua pequena densidade; a força de retrolavagem do carvão ativado é (7~10) L/(m2-s)
A intensidade de retrolavagem do carvão ativado é (7-10) L/(m2-s), e o tempo de retrolavagem é de 20min~30min.
Durante a retrolavagem, devido ao rápido fluxo ascendente de água, as partículas do meio filtrante são soltas e a camada filtrante é inchada.
A razão entre o aumento da altura após a expansão da camada de filtro e a altura antes da expansão é chamada de taxa de expansão da camada de filtro, que é usada para medir a força de retrolavagem de um indicador.
A taxa de expansão geral da camada de filtro deve ser de 25% a 50%.
A fim de melhorar o efeito de retrolavagem e reduzir a água de retrolavagem, alguns equipamentos de filtragem também são equipados com tubulação de ar comprimido, de modo que o meio filtrante seja agitado com ar comprimido.
Uniformidade do fluxo de água
No processo de filtração ou retrolavagem, o sistema de filtração de água requer uma distribuição uniforme do fluxo de água ao longo de cada parte da seção transversal da camada filtrante, caso contrário, afetará sua eficácia máxima.
No entanto, a água que entra pelo tubo de entrada principal, ao passar por cada parte da camada filtrante, sempre há uma diferença na perda de carga no caminho devido à distância percorrida, portanto não é possível atingir a vazão média absoluta de água em cada parte.
No sistema de filtragem de água, o maior impacto na uniformidade do fluxo de água é o sistema de distribuição de água (ou sistema de drenagem).
O sistema de distribuição de água é um dispositivo colocado sob a camada filtrante para coletar a água filtrada na filtragem e alimentar a água de retrolavagem na retrolavagem.
Para que a água flua uniformemente, o projeto do sistema de distribuição de água deve ser razoável.
