Filtrering Prosesser | IWA Publisering

Filtrering Prosesser

Filtrering er en prosess som fjerner partikler fra suspensjon i vann. Fjerning finner sted ved en rekke mekanismer som inkluderer anstrengende, flocculation, sedimentering og overflate-fangst. Filtre kan være kategorisert av den viktigste metoden for å fange opp, dvs. utelukkelse av partikler på overflaten av filter media dvs. belastning, eller deponering innenfor media, dvs. i dybden filtrering.

Siler vanligvis bestå av en enkel tynn fysisk barriere laget av metall eller plast., I vann behandlingen de har en tendens til å bli brukt på innløpet til behandling system for å utelukke større objekter (for eksempel blader, fisk og grove sedimenter). Disse kan være manuelt eller mekanisk skrapet bar skjermer. Avstanden mellom linjene går fra 1 til 10 cm. Inntak skjermer kan ha mye mindre avstand opprettet av tett linjeavstand plater eller selv fint metall stoff. Sistnevnte er vanligvis ment å fjerne fin silt og spesielt alger og er referert til som microstrainers.,

Filtre, som vanligvis forstås i vann behandling består vanligvis av et medium som det er ment mest av partikler i vannet vil bli fanget. Slike filtre kan bli produsert som disponibel cartridge filter, som kan være egnet for innenlands (dvs. point-of-bruk behandling) og små-skala industrielle applikasjoner. Større former av kassetten filtre finnes noe som kan være rengjort. Én versjon er precoat filtrering som en porøs støtte overflaten er gitt en oppofrende belegg av kiselgur, eller annet egnet materiale, hver gang filteret er rengjort., I tillegg, en liten mengde av kiselgur, brukes kontinuerlig under filtrering. Imidlertid, i de fleste tilfeller, filtre brukt i kommunal vannbehandling inneholde sand eller annet egnet granulært materiale (f.eks. antrasitt, knust glass eller andre keramisk materiale, eller en annen relativt inert mineral) som filteret medium. Filtrering ved hjelp av slike filtre er ofte referert til som i dybden granulære medier filtrering.

Granulære medier filtre brukes på to forskjellige måter som ofte kalles slow-sand filtrering og rask tyngdekraften eller trykk filtrering., Når filtrene er brukt som den endelige hjelp av partikkel-fjerning fra vannet, så filtre kan ha behov for å bli innledet av et annet stadium av solid-væske separasjon (avklaring) som sedimentering (Sedimentering Prosesser), oppløst-air flotation (Flotation Prosesser) eller muligens en innledende fasen av filtrering.

Andre prosesser finner sted i fartøy som ligner de som brukes for granulære medier filtrering, og i noen henseender prosesser som har likheter med filtrering, men filtrering er ikke deres eneste eller primære formål., Derfor, slike prosesser er ikke vurdert videre i denne artikkelen. Eksempler på dette er fartøy som er fylt med granulert aktivert karbon for fjerning av oppløst organisk materiale og kar fylt med ion exchange harpiks for fjerning av uorganiske og organiske ioner. Det er programmer av filtre at mens filtrering (fjerning av partikler) tar sted en sekundær prosess som er ment å også forekomme, f.eks. jern og mangan fjerning, og arsen fjerning.,

Siler

Det er et stort utvalg av siler med hensyn til hvordan straining er gjennomført, med og av hva (Purchas, 1971). Den anstrengende delen kan være laget av metall eller annet inert materiale, for eksempel plast, bomull eller en keramisk. Hvis metall, kan det være bare en perforerte ark, et rutenett av stenger, en bunke med plater eller vevd wire. Hvis plast, kan det være et rutenett vevd eller bare en smeltet følte. I kassetten filtrerer vanligvis disponibel tonerkassetten kan rett og slett består av en porøs og ikke-kompressible materiale eller være ledning viklet på en sylindrisk støtte., Blekkpatron filtre finne programmet generelt i liten skala-programmer, for eksempel for innenlandsk point-of-bruk vann behandling.

Bare noen få typer av siler er sannsynlig å finne programmet i kommunale vann-behandling. Noen krever manuell rengjøring andre rengjøres mekanisk og automatisk når trykkfallet over dem når en bestemt verdi. En vann-behandling fungerer, kan ha en enkel bar sil på sitt innløpet til å holde ut logger, stor fisk og bading dyr., Neste det kan være en fin sil med sin blenderåpning liten nok til å ekskludere alle, men den minste av fisk, blader, dotter av alger etc . Generelt, denne sil ville ha for å automatisk bli renset. Hvor alger kan være et tydelig problem deretter bar sil kan ha tett linjeavstand barer og automatisk bli renset etterfulgt av en microstrainer.

En bestemt type mekanisk sil har funnet begrenset anvendelse i mindre kommunale vann-behandling fungerer. Straining medium er en bunt av fibere. I filtrering modus pakken er vridd stramt., I vaske-modus pakken er snodd og fanget sedimenter som er fjernet ved å reversere strømmen av vann.

Precoat Filtre

I precoat filtrering et tynt lag av et inert medium er lagt ned på en støttestruktur for å gi en porøs anstrengende overflaten. Den precoat lag kan opprettes med løse fibre eller pulver (Purchas, 1971). En liten mengde av precoat eller andre lignende materiale kan bli lagt til fortløpende under filtrering slik at noen i dybden filtrering også deretter finner sted., Når motstand mot strømmen blir for stor så den akkumulerte sedimenter og inert medium er utladet og syklusen gjentas. I de fleste tilfeller precoat materialet er brukt bare en gang, og er ikke gjenvinnes og resirkuleres.

Precoat filtrering er lite sannsynlig å bli brukt i forbindelse med koagulering og derfor dens anvendelse i kommunale vann-behandling er svært begrenset.,

Sakte Sand Filtre

I sakte sand filtrering frekvensen av filtrering er bevisst treg med bruk av sand som er mindre enn sand brukes i rask sand filtre, slik at partiklene er ikke kjørt langt inn i sengen av sand avholdes innen filter shell. De viktigste mekanismer som finner sted i sakte sand filter er opphopning av et lag av smuss på overflaten av filteret (anstrengende) og fangst innenfor de øverste 20 cm av sand. Dette rusk er lov til å utvikle biologiske aktivitet som bidrar til behandling av vann som passerer gjennom den., Denne biologisk aktive laget er ofte kalt «schmutzdecke’. Fordi filtrering prisen er relativt lav motstand mot flyt gjennom langsom sand filtre utvikler seg langsomt, og det kan ta opp til 3 måneder før det blir uakseptabelt. Fordi filtrering pris er treg et stort område for filtrering er nødvendig. Følgelig, den store filtre rengjøres ved å fjerne schmutzdecke med ca 5 cm av sand vanligvis ved mekaniske midler., Til slutt dybden av sand resterende blir for grunt og de resterende sand er fjernet, rengjøres og skiftes ut med ytterligere med ren sand tilbake til den opprinnelige starter dybde.

Sakte sand filtrering var den viktigste metoden for filtrering av drikkevann før raske sand filtrering ble utviklet. Selv om det har en stor plass, mange treg sand filtre er fortsatt brukes. Utviklingen for å gjøre dem mer kostnadseffektive har inkludert:

• Sand flytting, vasking og erstatning har blitt mekanisert så mye som mulig.,
• behovet for sand fjerning har blitt gjort så forutsigbar som mulig, slik at utstyr og arbeidskraft er effektivt utnyttet.
• Filtrering priser har økt så mye som mulige å forbedre økonomien og bidra til forutsigbarhet for behovet for sand fjerning.
• Pre-behandling, inkludert raw vann oppbevaring og forvaltning, er brukt for å redusere virkningen av faste stoffer i suspensjon og bidra til forutsigbarhet.,
• Granulert aktivert karbon som har vært brukt i noen filter for å erstatte den nedre delen av sanden for å hjelpe til med fjerning av plantevernmidler, smak og lukt og andre spor organiske stoffer som den biologiske mekanismen ikke håndtere effektivt.

Det er to viktige krav for treg sand filtre for å fungere skikkelig. For det første, kan det komme vann inn i filtrene må ikke inneholde noen desinfiserende eller andre kjemiske som kan forstyrre den biologiske aktiviteten av schmutzdecke., For det andre, hvis pre-behandling er utført med koagulering, så har de fleste av de resulterende floc partikler må fjernes som en del av den pre-behandling, ellers floc vil akselerere hastigheten som motstand strømmer gjennom filteret utvikler seg.

Rask Tyngdekraften og Press Filtre

I dybden granulære medier filtrering kan utføres under tyngdekraften (rask tyngdekraften filtrering) eller under trykk (trykk filtrering). De grunnleggende mekanismer for partikkel fjerning er fundamentalt den samme i både alvor og press moduser., De viktigste forskjellene mellom de to modiene er sannsynlig å være hydraulisk, særlig fordelingen av flyten mellom filtre og kontroll av flyten gjennom individuelle filtre.

filter media er vanligvis sand, men andre relativt inert materiale kan brukes, men valget avhenger av kostnader og hvilke andre mål det kan være. I noen tilfeller, en del av sanden kan bli erstattet med antrasitt. Den lavere tettheten av antrasitt tillater en større kornstørrelse skal brukes slik at etter backwash større antrasitt sitter på toppen av de mindre sand., På denne måten filtrering skjer gjennom første en større og deretter en mindre medier for å bidra til å gjøre bedre bruk av filter bed dybde.

Den viktigste mekanismen i dybden filtrering er overflaten fange. Området av media som er tilgjengelige for surface ta, avhenger av både media dybde og størrelse. Dybden og størrelsen gjelder også tilgjengelig plass for lagring av fanget sedimenter. Korn form av filter media også påvirker fangst og-lagring, i den kantete partikler er å foretrekke å avrundede partikler., Valg av størrelse har for å ta hensyn til hvor raskt medium kan bli blokkert av fanget sedimenter og den enkle som det kan være backwashed. Uavhengig av valg av medier materiale, størrelse har en tendens til å være begrenset til området 0,5 til 2,0 mm. Den største anvendelsen av dybde-og filtrering i kommunale vann-behandling er etter koagulering, kanskje også med forutgående avklaring., Valg av koagulering kjemi, dens anvendelse og noen avklaring, gjelder arten og mengden av partikler fjernes ved filtrering, som i sin tur påvirker valg av filter media, dybde og filtrering pris.

I drikkevann behandling, i dybden filtrering er ofte det siste, og noen ganger den eneste fysiske barrieren for å partikler. Derfor ytelse reliability av filtrene er viktig for å sikre kvaliteten på vannet på gjennomføring av behandling er i samsvar med standardene., De standarder som er definert av de aktuelle bestemmelser har blitt vesentlig mer omfattende som de har utviklet i løpet av de siste 50 år. Reliability av utelukkelse av Cryptosporodium oocysts har vært særlig opptatt av.

seng av kornet filter media er renset ved å bruke backwash., Dette innebærer generelt: å renne ned vann til overflaten er på om lag samme nivå som toppen av media, løsne seng med luft (air skuring), bruk av vann upwash på en pris stor nok til å bare fluidise den funksjonelle delen av bed filter media, la et kort intervall for media å bosette seg, og begynner å fylle filteret med vann fra over sengen mens åpning av stikkontakten slik at filtrering starter langsomt. En strengere backwash kan oppnås hvis vannet upwash er i gang til en redusert pris, mens luften skuring skjer (kombinert luft-vann vask)., Eldre filter installasjoner noen ganger har andre funksjoner som mekaniske raker eller overflate flush som opererer under upwash. Viskositet av vann avhengig av vanntemperaturen. Derfor er det viktig at frekvensen av upwash tar hensyn til vann temperatur for å sikre filter media er fluidised.

Det er vanlig å ha minst fire filtre, slik at filtrering kan fortsette mens ett filter er backwashed. Stort behandling fungerer, har mange flere enn fire i en gruppe, og muligens to eller flere uavhengige grupper av filtre.,

Problemer med drift i dybden filtre inkluderer:

• Tap av media under backwash,
• Ineffektiv backwashing resulterer i gjørme-binding av media og dets tilhørende symptomer.
• Kort-filter løper, enten på grunn av raske hastigheten av headloss eller tidlig gjennombrudd av partikler.,

Disse er vanligvis indikatorer for slike feil upwash pris, problemer med underdrain system, overdreven dosering av polyelectrolyte, tilstedeværelse av filter som blokkerer alger, upassende valg av den ene eller begge filter media størrelse og dybde, eller bare enten eller, både utilstrekkelig før koagulering og avklaring. Trøbbel-skyting bør også sjekke i hvilken grad fordelingen av flyten mellom filtre i en bank eller en gruppe er rettferdig eller ikke.

Roman Former for Granulære Medier Filtre

Det finnes en rekke relativt roman former for granulære medier filtre., Hver av dem er en «hest for et kurs» har sin spesifikke sett av fordeler og ulemper, og derfor relative egnetheten for certan programmer.

Upflow filtre

I normal i dybden granulære medier filtrering flyten av vann ned gjennom filteret seng, bortsett fra under backwashing. Upflow av vann under filtrering er mulig, og det tilbyr en fordel, men utgjør også problemer., Med backwashing av filter media, som vanligvis er media oppfordres til å stratify med de største og tetteste materiale mot bunnen av filteret seng og den minste og letteste vei mot toppen. Dette betyr at i nedadgående filtrering, filtrering er gradvis gjennom stadig større media, med mindre media er tett, gradert før installasjon. Dette motsier den ideelle seng geometri for filtrering gjennom gradvis mindre media. Det følger av dette at en måte å unngå denne situasjonen er å filteret oppover., Oppover filtrering tillater kapasitet på media for å samle inn og lagre tørrstoff til å bli utnyttet bedre. Men, som filteret bed akkumulerer innskudd og motstand mot å flyte gjennom det øker bed gradvis blir mer sannsynlig å være hydraulisk forstyrret. To tilnærminger har vært brukt til å begrense denne hydraulisk avbrudd. Den Immedium filteret bruker en enkel metall rutenett ca 15 cm under toppen av sengen for å hjelpe deg med å holde sengen komprimeres. Den Biflow filter gjelder downflow filtrering til toppen av sengen for å holde den nederste delen med upflow filtrering komprimeres.,

En reservasjon for bruk av upflow filtre som den siste fasen av tørrstoff fjerning i drikkevann behandling er at backwash strømmer i samme retning for filtrering. En annen reservasjon er at filteret gjennombrudd kan skje plutselig. Følgelig, upflow filtre er mer sannsynlig å bli funnet i programmer der beskyttelse av behandlet vann kvalitet trenger ikke å være så strenge som kreves for drikkevann behandling, selv om de kan være aktuelle å bruke som en klargjøring av scenen før normal i dybden filtrering.

en., Immedium filtre

Immedium filter ble utviklet i Nederland på 1960-tallet. Den viktigste funksjonen er at bruk av en enkel metall rutenett over filteret seng ca 15 cm under toppen av sand. Rutenettet forsinkelser utbruddet av gjennombrudd av partikler i vannet. Rutenettet bidrar til å opprettholde komprimering av sand og forsinkelser starten av lokalisert penetrasjon av flyt vann som finner veien med minst motstand gjennom sand., Et punkt er nådd når strømmen gjennom en så lav motstand banen er for stor for partikler til å bli fjernet, og er stor nok til å fluidise sand i øvre del av flyten banen. Dette kan observeres i øvre overflaten på sengen av utseendet av «blåse hull’.

b. Biflow filtre

Biflow filter ble utviklet som et alternativ til Immedium filter. Som navnet tilsier, flyt for filtrering er i to retninger. Den større andelen av flyt er oppover fra bunnen av filteret seng, mens mindre andel er nedover fra toppen av filteret seng., De to strømmer møte en kort vei ned den seng hvor det er en stikkontakt rutenett over sengen. Når filteret må vaske både flyter er stoppet og luften skuring brukt i noen minutter før vannet upwash er gjennomført for å vaske ut avfallsprodukter. Kombinert luft og vann upwash kan utføres bare hvis filteret er konstruert for dette.

c. Spenstig media filtre

Mens i Immedium og Biflow filtre filter sand er holdt komprimeres, oppe i media filtre media er valgt til å være oppe og er beholdt i filteret ved en anstrengende mesh over mediet., Media er valgt å ha en lav tetthet og derfor er vanligvis en plast. Under filtrering modus media er i en komprimert tilstand under beholde mesh. Når media må vaskes for å rense ut fanget sedimenter, den upflow prisen er redusert til utgivelsen av kompaksjon og luften er boblet opp gjennom seng. Spenstig media filtre har blitt brukt i vannbehandling som en klargjøring av scenen før normal filtrering

l. Flytting av seng filtre

Alle de granulære medier filtrene som er beskrevet ovenfor, har strømme gjennom for filtrering stoppet mens de er backwashed., I en moving bed filter, filter media hele tiden er i bevegelse, slik at filtrering er ikke avbrutt for sand å være backwashed. Sand i filtrering sone sakte beveger seg nedover på grunn av sin egen vekt mot upflow av vann som filtreres. I den koniske bunnen av filteret sanden er hydraulisk ført til et vertikalt rør opp gjennom sentrum av filteret seng. Som sanden er gjennomført opp gjennom røret filtrert innskudd er utgitt., På toppen av røret over filteret bed sanden legger seg ut fra vask med vann og strømmer tilbake til toppen av filteret seng mens skitten vask vannet holdes atskilt fra filtrert vann dukker opp fra toppen av filteret. For at andelen av vann tapt i vask stream er holdt små, bevegelige bed enheter skal betjenes nær dimensjonerende kapasitet.

Celle filtre

Det er en maksimal størrelse som et vanlig filter kan bygges hvis hele filter seng er å være backwashed på samme tid., Hvis filteret seng kan være backwashed i avsnitt deretter filteret skallet kan være større. En seng kan være backwashed i seksjoner ved å ha filter bed delt av murer fra filteret gulv til rett over sengen, slik at en hette kan være plassert over den delen til å være backwashed. Panseret er montert på en gantry som går på skinner langs toppen av side vegger av filteret. Denne tilnærmingen resulterer i redusert civil engineering kostnader, men større mekanisk engineering kostnader, i forhold til et større antall filtre av tilsvarende sum filtrering området., Den operative reliability av en celle filteret avhenger mye på funksjon av gantry og hette systemet, og hvor effektivt panseret sel med vegger i en celle.

Automatisk backwash filtre

Som innskudd opp i et filter bed motstanden til å flyte gjennom bed øker. Flyt kan holdes konstant ved å ha en utløpsventil som er gradvis åpnet og gi mindre motstand mot å flyte gjennom det for å kompensere for økt motstand mot å flyte gjennom seng. På denne måten nivå (hode) av vann over media forblir relativt konstant., Alternativt flyt-til-filter er holdt konstant og strømmer gjennom filteret er fortsatt relativt konstant med nivået av vann over sengen økende. Hvis filteret er inneholdt i en dyp shell deretter økende grad av vann kan brukes til å førsteklasses en hevert. Når nivået når en forhåndsbestemt nivå vannlåsen er aktivert og er brukt til å trekke vannet opp gjennom filteret til å føre backwash. En risiko er at upwash pris av vann kan være utilstrekkelig for effektiv backwashing., Imidlertid, design egner seg til å pakke anlegg og situasjoner der kvalitet og kvantitet av partikler fjernes forblir relativt konstant. Design er usannsynlig å være egnet for drikkevann behandling.

Horisontal og radial filtre

en. Horisontal filtre

i Stedet for flyten av vann blir opp eller ned gjennom et filter seng, det kan være vannrett tvers gjennom seng. Hvis filteret seng er inneholdt i en rektangulær tank så filtrering pris forblir konstant langs lengde (innløp til utløp) av filteret., Filteret kan være backwashed hydraulisk det som er nødvendig. Det ville være nødvendig for de viktigste filter materiale for å være så jevn i størrelse som mulig, slik at det ikke er en tydelig skjevhet gjennom dybden på grunn av lagdelingen av media etter størrelse av backwashing, eller backwash-er som sørget for å holde media blandet. En horisontal filter kan deles inn i to eller flere seksjoner hver med en annen størrelse media, med en vertikal mesh mellom hver for å holde de ulike størrelse media atskilt. Backwash av hver seksjon trenger å ta hensyn til dette.,

Horisontal filtre har blitt brukt fylt med grus (småstein) av utvalgte størrelser i den tredje verden situasjoner for bruk som clarifiers. Fordi størrelsen på grus er til hinder for normal backwashing, de filtre er rutinemessig rengjort ved å drenere og spyling samt ved og av og til ved å fjerne grus for vask.

b. Radial filtre

En radial-filteret er en horisontal filter, men med økende bredde av filter seng i retning av strømmen. Den ultimate form av filter seng er ringformet i tverrsnitt med kontantstrøm fra sentrum til periferien., Frekvensen av filtrering reduseres etter hvert som vannet går gjennom filteret media så la stadig mer effektiv fjerning av partikler.

Membran Filtre

Historisk trekk har vært brukt for å filtrere vann. I microstraining vannet er filtrert gjennom et stoff laget av fint vevd wire. I begge disse tilfellene klut eller stoffet er en slags hinne, men en grov ett. Moderne teknologi gjør at produksjon av membraner fra syntetiske materialer, til å være mindre enn ca 1 mm tykk og være semi-permeable., Å være semi-permeable betyr at membranen er selektiv i hva submicron-størrelse partikler kan og ikke kan passere gjennom det som er i fôret stream. Under drift, permeable komponenter i vannet passere gjennom membranen med vann mens ugjennomtrengelig submicron-størrelse komponenter som er opptjent på fôr side. Følgelig produktet stream er relativt fri for ugjennomtrengelig komponenter og avfall stream er rik på ugjennomtrengelig komponenter. Strømning av vann gjennom en slik en semi-permeabel membran er oppnådd ved trykk, vanligvis produsert av pumping.,

Det er fire kategorier av membraner løst definert av typer materialer avvist, driftstrykk og nominell porestørrelse. Kategoriseringen av porestørrelse er omtrentlige siden, for eksempel en high-end UF membranen kan ha lignende permeabilitet til en low-end NF membran:

• Microfiltration (MF) – ca 0.1 µm porene: ugjennomtrengelig for partikler, alger, animalcules og bakterier
• Ultrafiltration (UF) – ca 0.01 µm porene: ugjennomtrengelig for små kolloider og virus
• Nanofiltration (NF) – ca 0.,001 µm porene: ugjennomtrengelig for oppløst organisk materiale (DOM) og divalent ioner
• Omvendt osmose (RO) – effektivt ikke-porøse: ugjennomtrengelig for monovalent ioner

Den dominerende mekanismen i MF og UF er anstrengende, eller enkle størrelse eksklusjon. I NF og RO separasjon av oppløst arter masseoverføring, en prosess med spredning som avhenger av konsentrasjon, trykk og volumstrøm gjennom membranen (flux). Følgelig, membran filtrering vanligvis refererer til MF og UF men ikke NF og RO, mens NF er vanligvis ansett for å være en form for RO.,

tykkelsen av membraner betyr at de må være formatert på en måte som gir strukturell styrke, slik at de ikke vil kollapse på grunn av differansetrykket over dem, gi et stort område for filtrering men er kompakte og kan rengjøres effektivt. De er som regel strukturert som tynne rør (hule fibre) eller som en kveilet ark. En spiral er en sandwich med semi-permeabel membran, et skille mesh, et tynt ark av ugjennomtrengelig materiale og andre lag av tynn netting. Lag på lag med mesh gi kanaler for flyt til innløpet og fra stikkontakten side av membranen.,

Det er vanlig å inkludere en innledende fasen av behandlingen før membran filtrering for å beskytte membranen blir tilsmusset for raskt ved ekskludert materiale, selv om det finnes også måter å operere membran filtre for å redusere frekvensen av begroing av membran før måtte bruke en renseprosessen. Rutinen, og hyppig rengjøring prosessen er flushing å fjerne akkumulert sedimenter på fôr side. Men, over tid, det er en langsom tap i membranen ytelse som kan bare bli gjenvunnet ved kjemisk rengjøring.,

Membran filtrering (MF, UF og lave enden NF) har blitt relativt vanlig i drikkevann behandling, for eksempel for fjerning av farge fra ellers relativt god kvalitet vann så unngå kompleksiteten forbundet med koagulering, og for pålitelig utelukkelse av Cryptosporidium.

KWH (2005) vannbehandling Prinsipper og Design (2. Edtn.), Wiley

Purchas D. B. (1971) Industriell Filtrering av Væsker (2. Edtn), Leonard Hill, UK

Stuetz R., (2009) Prinsipper for Behandling av Vann og Avløpsvann Prosesser, IWA

Relaterte Publikasjoner

Seksverdig Krom Fjerning ved Hjelp av Anion Exchange og Reduksjon Med Koagulering og Filtrering – M McGuire, N Blute, G Qin, S Kavounas, D Froelich, L Fong
publiseringsdato: Apr 2008 – ISBN – 9781843396208

---