Осадок, песок, мутность, ил, ржавчина
1. Причины механической загрязненности воды
В водопроводной или скважинной воде практически всегда встречается такой вид загрязнения как механический. Среди механических примесей наиболее распространены нерастворенные и взвешенные частицы – ржавчина, глина, органические примеси, ил, песок, окалины. Они вызывают мутность воды и видимый осадок. Больше всего загрязнению подвержены наземные водоемы, так как они открытые. В них попадают сточные воды, механические примеси смывает осадками с поверхности земли. Что касается скважинной воды, то здесь возможно насыщение грунтовых вод, при прохождении определенных пластов земли. Или же песок попадает в стык между трубами. В водопроводной воде они оказываются из-за изношенности труб. Причин попадания таких загрязнений в воду довольно много.
2. Проблемы, которая вызывает вода с механическими примесями.
Как правило, на здоровье человека такая вода не оказывает серьезного влияния. Просто потому, что мутную воду или с явным осадком никто использовать не будет. А вот бытовые приборы, трубы, сантехника, промышленное оборудование получает значительный урон. Механические примеси загрязняют и изнашивают их. Если говорить о бытовом секторе, то, например, стиральная машина будет плохо простирывать вещи, начнёт часто забиваться фильтр. Мелкие частицы будут скапливаться внутри, и она просто сломается. Что касается промышленности, то произойдет износ оборудования и труб. А это внеплановые материальные расходы. К тому же если нет предварительной обработки воды, то пострадает и фильтрующее оборудование. Зачастую, фильтрующие элементы от механических примесей комбинируются с другими фильтрами. Выделяют предварительную обработку от нерастворенных частиц и пост. Первичная обработка воды позволяет основную часть взвесей и самые крупные элементы, тем самым не только фильтруя воду, но и защищая последующие элементы обработки. Финишная фильтрация позволяет устранить остатки взвешенных частиц и мелких фракций.
3. Способы очистки от механических примесей
Механические загрязнения удаляются несколькими основными способами: коагуляцией (в основном используется для очистки вод с поверхностных источников), гидроциклонами, фильтрами грубой очистки, засыпными фильтрами. При необходимости добавляются коагулянты и флоакулянты.
Фильтры грубой очистки разделяются на несколько подвидов: гидроциклоны, дисковые, картриджные, сетчатые, песочные (осадочные). Нередко в системах с коагуляцией применяются камеры хлопьеобразования с последующим отстаиванием.
Условия применения фильтров грубой очистки и гидроциклонов:
- Наличие в воде грубодисперсных взвешенных веществ;
- Предочистка воды от крупных взвесей с помощью сеток (от водорослей, травы, живых организмов, крупного песка, ила, глины и т.д.).
Дисковый фильтр состоит из дисков с канавками. В спокойном, неработающем положении, эти диски не соединены. Корпус фильтра делают из нержавеющего материала, который противостоит агрессивному воздействию примесей и воды.
Рис. 1 Дисковый фильтр
Принцип работы дискового фильтра: при подаче потока воды, срабатывает пружина и диски сжимаются, образуя канавки. То есть вода проходит через множество отверстий, диаметр которых не позволяет пропускать загрязнения. Пропускная способность фильтра зависит как раз от диаметра канавок. Фильтр обязательно очищать. Частота промывки зависит от загрязненности воды. Поток подается в обратном направлении и вымывает примеси. Если система оборудована автоматическим клапаном, то очистка происходит самостоятельно. Если ручным, требуется снизить давления для ослабления пружины.
Дисковые фильтры имеют весьма длительный срок службы 10 лет и более. Обслуживания практически не требуют, кроме периодической автоматической и ручной промывки дисков. Простая конструкция, высокая производительность, отсутствие затрат на эксплуатацию. Взаимодействуют с другими элементами фильтрации.
Рис. 2 Принцип работы дискового фильтра
Условия применения сетчатых фильтров механической очистки:
Сетчатые фильтры схожи по принципу работы с дисковыми. Только поток воды проходит не через канавки, а сквозь сетку. Взвешенные вещества остаются на сетке, а очищенная вода поступает на последующие стадии очистки. Материал обязательно антикоррозийный. Чаще всего это нержавеющая сталь. В зависимости от диаметра загрязнений, ячейки сетки разного размера. От 50 мкм до 400 мкм. Сетчатые фильтры наиболее актуальны в промышленном производстве и сельском хозяйстве.
Принцип работы сетчатого фильтра: Поток воды проходит через ячейки сетки, которые могут быть разного размера. И далее поток идет на другие элементы фильтрации или подается потребителю.
Рис.3 Сетчатый фильтр
Могут очищать как холодную, так и горячую воду. По комплектации отличаются, в зависимости от установки сопутствующих элементов (манометр, клапан давления). Промывка фильтра осуществляется обычной водой. Если работу регулирует клапан управления, то обработка происходит в автоматическом режиме. Если функция обратной промывки отсутствует, то фильтр промывают вручную. Наряду с сетчатыми фильтрами используются мешочные. Разница в том, что они не подлежат автоматической промывке. Мешок прочищается вручную или заменяется полностью. Еще одним преимуществом данного фильтра является независимость от технических характеристик воды и возможность выдерживать большое давление.
Условия применения картриджных фильтров:
- Наличие в воде грубодисперсных взвешенных веществ;
- Желательно перед картриджным фильтром тонкой очистки установить фильтры грубой очистки (дисковые или сетчатые) или песочный фильтр;
- Как правило картриджные фильтры применяются на завершающей стадии для тонкой или сорбционной очистки воды;
Принцип работы картриджного фильтра: Поток воды проходит через картридж, оставляя в нем примеси. Ближе к центру, фильтрующая способность элемента выше. То есть на внешней стороне задерживаются только самые крупные частицы. А вот ближе к центру- поменьше.
Картриджные фильтры используются чаще на финальных этапах обработки. Больше ориентирован на удаление взвешенных частиц. Состоит из корпуса с картриджем, который выполнен из спрессованного полипропилена или полиэстера. Структура бывает губчатая, нитевидная или скрученная. Диаметр очищаемых загрязнений до 1 мкм., для некоторых картриджей до 0,5 мкм. Такие элементы не подлежат промывке и заменяются по мере заполнения примесями. Чем пористее структура материала картриджа, тем быстрее он подлежит замене. Приблизительные сроки эксплуатации от двух до шести месяцев. Зависит от степени загрязненности и суточного расхода воды.
Рис. 4 Картриджный фильтр
Для удаления механических примесей также актуальны фильтры засыпного типа. Используемый материал кварцевый песок, керамзит и другие виды. Фильтрация происходит при прохождении потока воды через засыпную загрузку и задерживается ей. Засыпные фильтры должны быть оборудованы клапаном управления для промывки.
При большом содержании коллоидных и взвешенных частиц, добавляются коагулянты. Так как взвеси могут иметь очень маленький диаметр и отрицательный заряд. Поэтому частицы постоянно находятся в хаотичном движении и не могут соединиться для выпадения в осадок. Наибольшую эффективность при удалении взвешенных частиц получила контактная коагуляция. В этом случае весь процесс протекает на поверхности материала. При этом кислотность и температурный режим почти не влияют на длительность или качество процесса. После реакции, взвешенные частицы слипаются и выпадают в осадок хлопьями. Далее устраняются осадочными фильтрами. Например, с материалом кварцевый песок, Filter-Ag, Filter-Ag Plus, Сорбент АС. Коагулянты добавляются в воду дозировано, исходя из концентрации взвесей и особенностей исходной воды.
4. Рекомендации
В связи с ухудшением экологической ситуации и изношенности трубопроводов, такие загрязнения как песок, окалины, ил становятся все более распространенными. Взвешенные частицы, как и любые механические загрязнения подлежат удалению по нормативам СанПиН 1.2.3685-21 и СанПиН 2.1.4.1074-01. При выборе фильтра следует ориентироваться на диаметр и концентрацию частиц. А также производительность. При обработке воды коагулянтами следует производить дополнительную финишную доочистку воды, если она используется для питья или бытовых нужд. Любой фильтр требует обязательной промывки или замене по необходимости. Для этого обязателен контроль заполненности элементов фильтрации примесями. Либо вручную, либо с помощью клапана управления. Которые также отличаются по характеристикам.
Материал используемого фильтра должен быть защищен от коррозии и негативного воздействия загрязненной воды. Если требуется очистить горячую воду, устанавливаются фильтры с более высокими характеристиками защиты, предназначенные для использования с высокой температурой. Также следует помнить, что производить фильтрацию холодной воды фильтрами для горячей можно, а наоборот нельзя. Фильтры тонкой очистки устанавливаются только после устранения основных крупных загрязнений и являются, в данном случае, элементами дополнительной обработки.
