Обезжелезивание

Отрасли, в которых широко используется метод обезжелезивания

• водоподготовка;
• фармацевтическое производство
• текстильная промышленность
• производство молочной продукции
• изготовление и переработка бумаги
• сточные воды
• металлургия
• нефтехимическая промышленность
• кожевенное производство и пр.

Метод

Повышенное содержание железа является одной из самых распространённых проблем, связанных с качеством воды на территории России, и приводит к целому ряду сложностей, как в бытовом, так и коммерческом, промышленном использовании воды. Наиболее подходящим оборудованием для решения этой проблемы являются станции обезжелезивания, которые применяются для снижения мутности, цветности, содержания железа, марганца, сероводорода, нефтепродуктов и др. Подобное оборудование позволяет удалять все виды железа концентрацией не более 50,0 мг/литр железа до норм СанПиН 2.1.3685-21 из различных подземных и поверхностных источников.

Напорные фильтры обезжелезивания имеют относительно небольшие размеры по сравнению с безнапорными системами и позволяют использовать давление исходной воды для дальнейшей подачи воды потребителю и проведения промывки, что приводит к отсутствию необходимости устройства дополнительной насосной станции.

Для работы процесса фильтрации требуется предварительное окисление растворённых в воде примесей. Системы обезжелезивания работают со всеми видами окислителей: воздух, озон, гипохлорит натрия и др. В случае использования воздуха в качестве окислителя происходит безреагентное обезжелезивание воды. В качестве устройства аэрации подходят как напорные, так и безнапорные системы.

Принцип работы

Режим фильтрации

Во время процесса фильтрации вода проходит через корпус фильтра с загруженным внутрь фильтрующим материалом в направлении сверху вниз, затем отфильтрованная вода выходит через нижнюю распределительную систему либо поднимается по водоподъёмной трубе и выходит через клапан автоматической промывки, установленный в верхней части корпуса фильтра. Часовой объём очищенной воды (м3/ч), получаемой с одного корпуса фильтра обезжелезивания, определяется в результате теоретических расчётов исходя из состава исходной воды по формуле:

V = ʋ * (πr2), где
V — Объём получаемой очищенной воды, м3/ч;
ʋ — Скорость фильтрации (принимается в диапазоне от 8,0 до 14,0 м/ч);
r — Радиус окружности корпуса фильтра.

Высота фильтрующего слоя влияет на периодичность промывки станции обезжелезивания воды и обычно занимает 70% объёма корпуса фильтра. При движении воды, содержащей взвешенные частицы, через загрузку засыпного фильтра последние задерживаются, и вода осветляется. Одновременно в толщине загрузки накапливаются загрязнения, вследствие чего уменьшается свободный объём пор, увеличивается гидравлическое сопротивление загрузки. Возрастание гидравлического сопротивления приводит к росту потери напора в загрузке, который составляет порядка 0,2 — 1,0 бар.

Удаление примесей из воды и их задержание на частицах фильтрующей загрузки происходит под действием сил адгезии. Осадок, накапливающийся в слое загрузки из задержанных примесей, имеет весьма непрочную структуру. Под влиянием гидродинамических сил потока эта структура разрушается, и некоторая часть ранее прилипших частиц отрывается от частиц загрузки в виде мелких хлопьев и переносится в последующие слои загрузки (суффозия), где вновь задерживается в поровых каналах фильтрующего материала. Тем самым, осветление воды в фильтрующей загрузке следует рассматривать как суммарный результат двух противоположных процессов: процесса адгезии и процесса суффозии. Осветление воды в каждом слое загрузки происходит до тех пор, пока интенсивность прилипания частиц превышает интенсивность их отрыва. По мере накопления осадка интенсивность отрыва частиц увеличивается, и явление отрыва ранее прилипших частиц проявляется более заметно. Значимость слоев загрузки, расположенных первыми к потоку исходной воды, в осветлении уменьшается, и нагрузка переходит на нижние слои. После продолжительной работы фильтра насыщение этих слоев осадком становится предельным, и они перестают осветлять воду, поэтому происходит необходимость промывки фильтра. Усреднённая грязеемкость фильтрующего материала составляет 1 грамм / 1 литр.

Режим регенерации фильтрующей загрузки

Регенерация осуществляется путем переключения клапана управления, или системы клапанов так, что направление потоков воды меняется и открывается выход промывной воды в дренажную линию.

Первым этапом промывки засыпного фильтра является обратная промывка, при которой вода двигается со скоростью порядка 20,0 м/ч снизу вверх, поднимая и взвешивая фильтрующую загрузку в свободную от загрузки часть корпуса фильтра. Частицы расширившейся фильтрующей загрузки, хаотично двигаясь, соударяются друг с другом, при этом налипшие на них загрязнения оттираются, попадая в промывную воду, и удаляются вместе с ней в дренаж.

После основной обратной промывки идёт второй этап, прямой промывки, которая необходима для укладывания фильтрующего материала, и подготовка фильтра к подаче очищенной воды. В режиме прямой промывки вода поступает, как и в режиме фильтрации сверху вниз, но промывная вода также сбрасывается в дренаж. Время обратной промывки одного фильтра составляет порядка 10 — 20 минут, прямой не более 10 минут.