Реагенты и засыпки для фильтров Гейзер картриджного типа различаются по предназначению, свойствам, насыпной плотности, гранулометрическому размеру. Основное из всего перечисленного, конечно предназначение фильтрующего материала.

Разберем засыпки для фильтров, включая уникальные сменные засыпки для фильтров Гейзер по назначению.

Для осадочных фильтров механической очистки воды от нерастворенных примесей, включая тонкодисперсные примеси, с порогом фильтрации от пяти до пятидесяти микрон используют:

Засыпку для фильтров, получаемую методом дробления минерала кварца, так называемый кварцевый песок фракции 0,3-0,9 миллиметров.

Диоксид кремния, легкий песок – фильтр-агрегат, искусственный материал с коммерческим названием Filter AG (фильтр-агрегат) используется, чтобы удалить взвешенные загрязнения.

Похожий на Фильтр-агрегат фильтрующий материал – Фильтр-агрегат плюс (FilterAG Plus) – гранулированная засыпка фильтра, производимая из руды вулкано-генноосадочного происхождения. Каждая частица засыпки имеет шероховатую поверхность, на поверхности большое количество микро углублений веретенообразной формы, размером менее 3 микрон.

Лучший сорт каменного ископаемого угля антрацита используется в качестве засыпки в фильтры для очистки механических примесей размером более 5 микрон, как отдельная засыпка или отдельным слоем в многослойных сменных засыпках в фильтр колонного типа.

Регенерация подобных засыпок происходит без использования реагентов регенерации. Для чего поток промывной воды запускается в направлении, противоположном направлению основной фильтрации. При такой регенерации задержанные примеси выводит этим потоком непосредственно в сток канализации. Мощная струя поднимает верхний и средний слои сменной засыпки для фильтра, они в бурлящем потоке сталкиваются друг с другом и бортами фильтра, и с них сбиваются задержанные загрязнения, ржавчина, крупные органические загрязнения, сор.

Для удаления железа и марганца, которыми природная скважинная вода насыщается, проходя сквозь слои земли, богатые данными металлами, сменные засыпки для фильтра называются каталитическими загрузками и используются в двух вариантах:

Предварительной подготовки воды с помощью аэрации и предварительной подготовки воды с помощью химического воздействия сильного окислителя.

В качестве аэрации используется аэрационная колонна или устройство безнапорной аэрации.

В качестве сильного окислителя используются следующие реагенты фильтров: перекись водорода, озон, активный хлор или хлорсодержащие реагенты, перманганат калия и т.п.

Каталитические и фильтрующие свойства данных засыпок для фильтра обеспечиваются высокой пористостью засыпок. Такие свойства гарантируют надежное задержание окисленного железа и марганца на поверхности окисленного трехвалентного железа, и первый образовавшийся слой создает условия для катализации дальнейшего процесса окисления и задержания окислов внутри слоя засыпной загрузки.

В качестве засыпных сменных загрузок для фильтров Гейзер используются:

Бирм (Birm)– синтетический материал, действующий как катализатор реакции окисления металлов. Часто используемый, но имеющий ограничения по использованию в условиях присутствия сероводорода, полифосфатов, сульфитов, свободного хлора. Также недопустимо использовать в условиях низкого водородного показателя.

Алюмосиликатная сменная засыпка для фильтра обезжелезивания Сорбент МС эффективно удаляет сероводород, марганец, железо. Также повышает водородный показатель. Особо эффективен при совместном использовании с Сорбентом АС.

Загрузка на основе марганцевой руды Пиролокс (Pirolox) удаляет растворенное железо, сероводород, марганец. Желательно использовать с аэрацией или дозированием сильных окислителей. Загрузка действительно обладает превосходными свойствами, но достаточно тяжелая и требует значительной мощности потока для обратной промывки. Плохо работает при наличии в исходной воде танинов.

Для воды, не содержащей нефтепродуктов и полифосфатов, с небольшим содержанием органических примесей успешно используется фильтрующая засыпка КП-1, которая производится из гранулированного инертного материала, на поверхность которого, в процессе производства наносится оксидная пленка, содержащая различные окислы железа и марганца, удерживаемые на связующей щелочной основе.

Для удаления из фильтруемой воды сероводорода и сульфидов используется медесодержащий химический сорбент МХС. Перед ним желательно использовать аэрационный блок.

Для очистки от сероводорода, растворенных железа и марганца используют Гринсанд (Manganese Greensand) на основе глауконита, иначе называемый зеленый песок. Регенерируется марганцовым калием. Используется с периодическим и постоянным дозированием. Отгружается в деактивированной форме, поэтому перед использованием необходимо замочить в растворе марганцовки с концентрацией 4 грамма на один литр.

Искусственный аналог Гринсанд Плюс (Greensand Plus). Производится из кварцевого песка, покрытого оболочкой из диоксида марганца. Регенерируется гипохлоритом или марганцовым калием.

МТМ – схож по свойствам с Гринсанд, окисляет железо и марганец до гидроокиси, сероводород окисляется до серы, осадки удаляются методом обратной промывки. Также применяется непрерывное или периодическое дозирование гипохлорита или марганцовки.

Quantum DMI-65 –каталитическая искусственная засыпка. Работает исключительно с непрерывным дозированием гипохлорита натрия. Окисляет растворенное железо и марганец до нерастворенных окислов, которые задерживаются внутри зернистого слоя загрузки.

Регенерацию на каталитические загрузки необходимо проводить не реже 1 раза в 7 дней, даже если расчетное количество воды может быть отфильтровано за срок значительно больше.

При повышении (корректировки) водородного показателя, значительно ускоряется скорость окисления железа. Чтобы увеличить ph-показатель, в качестве загрузки используют кальцит. Кальцит – это природный фильтрат, который медленно растворяет карбонат кальция, тем самым увеличивая концентрацию солей щелочноземельного металла кальция в очищаемой воде и повышая тем самым водородный показатель, что ускоряет реакцию окисления и выпадения растворенных примесей в осадок. Регенерируется периодическим обратным потоком, смывающим задержанные примеси и очищающим загрузку. Вода практически на территории всей России преимущественно жесткая, поэтому кальцит используют в качестве добавки в верхнем слое осадочного фильтра с кварцевым песком или антрацитом.

Чтобы улучшить показатели воды по вкусу, цвету, запаху, мутности, используют засыпки из активированных углей. Эти засыпки, кроме того, удаляют остаточный хлор и органические примеси различного происхождения. Для удаления примесей из оборотной воды, в бассейнах, искусственных водоемах, активированный уголь используют в смеси с кварцевым песком или фильтр-агрегатом. При очищении технической воды, обычно используют на последней ступени системы водоподготовки, и без добавок.

Ионообменные засыпки – удаляют потенциально опасные и нежелательные примеси методом замещения иона примеси на ион Натрия (Na) и водорода (H) в катион-обменных смолах и на ион хлора (Cl) или гидроксильную группу (ОН) в случае использования анионообменной смолы.

Катионообменные смолы удаляют соли тяжелых и щелочноземельных металлов, органические примеси, нитраты и часть солей металлов удаляются анионообменными смолами.

Смолы регенерируются различными реагентами, в большинстве случае раствором поваренной соли.

В испытательной лаборатории группы компаний Гейзер разработана специальная смесь смол - загрузка Экотар, позволяющая использовать одну колонну для всего процесса фильтрации. Мульти-компонентная загрузка Экотар имеет 5 модификаций и с успехом используется для очистки природной воды практически любых характеристик по химическому составу. Ограничения на использование Экотар – наличие свободного хлора, нефтепродуктов и аномально высокое содержание железа – более 30 мг/л. В этом случае загрузку Экотар в качестве сменной засыпки в фильтр для воды допустимо использовать только после предварительного окисления и удаления из воды сероводорода, хлора и нефтепродуктов. Также Экотар не используется при показателях органических примесей более 20 мг/л и общей жесткости свыше 12 мг-экв/л.

Реагенты для водоподготовки:

Очищенная поваренная соль для регенерации ионообменных смол.

Перманганат калия – окислитель, используется в качестве дозируемого и регенерирующего реагента.

Гипохлорит натрия – окислитель в системах окисления и обезжелезивания, используется для дозирования и восстановления фильтрующих свойств ряда загрузок.

БОС (бактерицидный окислитель смолы) – используется для очистки смолы и удаления осадков оксидированного железа в колонных фильтрах.

Коагулянты – группа реагентов, используемых для очистки воды с выпадением примесей в осадок.

Кислые и щелочные реагенты – используют для корректировки ph, отмывки мембран, оборудования, как ингибиторы осадкообразования и т.п.

Самостоятельно определить тип сменной засыпки в фильтр или используемый для регенерации и дозирования реагент практически невозможно. Обращение в специализированные службы компании Гейзер позволит спроектировать и смонтировать промышленные системы водоподготовки в оптимальной комплектации.

Основными видами загрязнения подземных вод в Подмосковье, да и в других регионах России, являются растворенное в воде железо, соли кальция и магния, обуславливающие жесткость воды, взвешенные в воде частицы органических соединений и механические примеси (песок, грязь). Вследствие этого вода приобретает мутный вид, неприятный привкус железа, плохо отстирывает белье, оставляет рыжие разводы на сантехнике и образует накипь в нагревательных элементах и механизмах стиральных машин. Для удаления этих загрязнений используются различные типы фильтров , главными из которых - подчеркнем, для применения в частных загородных домах, - являются (фильтры с зернистой загрузкой), состоящие из корпуса в виде баллона и расположенного на нем блока управления (см. рис. ниже). Ведь именно они обеспечивают как необходимое качество воды, так и требуемый высокий ее расход, характерный для загородных домов, в которых одновременно могут проживать от 3 до 6 и более человек, активно использующих воду для своих бытовых нужд (примеры см. в разделе "Портфолио ").

Все фильтры для очистки воды засыпного типа независимо от компании-производителя и своего назначения имеют практически одинаковую конструкцию и состоят из (в скобках приведены альтернативные названия соответствующих элементов):

1. Корпуса в виде баллона (бака, минерального бака) из коррозионностойкого материала (стеклопластика, нержавеющей стали и т.п.).
2. Блока управления (контроллера, клапана управления) для автоматической регенерации фильтра.
3. Входного и выходного патрубков, а таже дренажного патрубка для слива промывной воды.
4. Центрального распределительного стояка (водоподъемной трубы).
5. Нижнего распределителя (щелевой экранирующей фильеры).
6. Гравийной подложки (поддерживающего слоя из гравия).
7. Фильтрующей среды (зернистой загрузки, засыпки).

Прицип действия такого фильтра прост: неочищенная вода через входной патрубок поступает внутрь фильтра, проходит сверху вниз через слой фильтрующей среды и, очистившись, через нижнюю фильеру попадает в водоподъмную трубу, по которой уже движется вверх к выходному патрубку.

В процессе работы фильтры для очистки воды засыпного типа засоряются, поэтому периодически их необходимо промывать фильтруемой водой или восстанавливать (регенерировать). При этом различают как обратную, так и прямую промывку, а также реагентную регенерацию, когда фильтрующая среда промывается специальным реагентом, например, марганцовкой.

В связи с этим фильтры засыпного типа подразделяются на два подтипа:

1. Фильтры засыпного типа с безреагентной регенерацией путём обратной промывки

Наиболее часто технологический цикл регенерации такого фильтра состоит из двух ступеней:

а) Обратная промывка.
Заключается в том, что неочищенная вода со входного патрубка подается сразу в водоподъемную трубу (стояк). Через нижний распределитель вода проходит снизу вверх сквозь фильтрующую среду, взрыхляет ее, вымывает все засоряющие фильтр частицы и через дренаж сливается в канализацию. Таким образом, направление потока воды здесь меняется на обратное, откуда и название - обратная промывка.

б) Прямая промывка.
Здесь вода течет в том же направлении, что и при нормальном цикле фильтрации, однако очищенная вода поступает не в выходной патрубок, а сбрасывается в дренаж. Смысл ее в том, чтобы сбросить через дренаж остатки загрязняющих частиц и уплотнить фильтрующую загрузку после цикла обратной промывки.

Следует отметить, что засыпные фильтры с безреагентной регенерацией для обезжелезивания воды должны применяться в сочетании с предварительной подготовкой воды с помощью аэрационной, дозирующей или аэрационно-дозирующей системы. Выбор метода предварительной подготовки воды зависит от ряда условий, связанных с качеством исходной воды и других особенностей конкретного водоисточника.

2. Фильтры засыпного типа с реагентной (химической) регенерацией фильтрующей среды.

Данный вид регенерации используется, в основном, для ионообменных или многофункциональных фильтров засыпного типа, так как позволяет наиболее полно восстановить окислительную способность каталитической загрузки (например, Manganese Greensand). Технологический цикл регенерации этих фильтров, как правило, включает три ступени:

а) Обратная промывка (описание см. выше).

б) Промывка фильтрующей среды реагентом.
Концентрат регенерирующего раствора (соль, марганцовка) находится в специальной емкости (см. рис. 11 - 12 ниже), расположенной рядом с баком фильтра и соединенной с полостью фильтра отдельным трубопроводом. По сигналу с контроллера раствор начинает засасываться в клапан управления и смешиваться в определенной пропорции с поступающей на фильтр водой, при этом выходной патрубок перекрывается и открывается дренаж. Проходя через слой фильтрующей загрузки растворенный реагент восстанавливает ее фильтрующую способность и затем сбрасывается в дренаж. Направление потока воды такое же, как и в цикле нормальной фильтрации.

в) Прямая промывка (описание см. выше).

На практике при химической регенерации фильтрующей среды ступеней этой регенерации может быть больше, поскольку добавляются вспомогательные процессы: пополнение реагентного бака водой, дополнительное взрыхление фильтрующего слоя и другие.

Засыпные фильтры с реагентной регенерацией для обезжелезивания воды могут в некоторых случаях (при отсутствии в воде сероводорода) применяться без предварительной подготовки воды, однако мы почти всегда рекомендуем аэрировать воду из скважин.

Таким образом, комплектация сборочных единиц фильтров для очистки воды засыпного типа без химической регенерации фильтрующей среды будет следующей:

1. Напорный минеральный танк (бак, баллон) - 1 шт (см. рис.1).
2. Собственно фильтрующая среда - загрузка фильтра (может состоять из одного или нескольких компонентов) - х литров (см. рис. 2).
3. Поддерживающий слой из гравия.- х литров (см. рис.2).
4. Труба водоподъёмная с нижней щелевой экранирующей фильерой - 1 шт (см. рис. 3).
5. Клапан управления (автоматический или ручной по способу управления процессом регенерации). - 1 шт (см. рис. 4, 5, 6, 7).
6. Комплект портов для подсоединения к трубам (может различаться для разных клапанов управления) - 1 компл. (см. рис. 8, 9).
7. Верхняя щелевая экранирующая фильера (корзинка, применяется в некоторых фильтрах с очень лёгкой загрузкой (или при противоточной регенерации) – с катионитом, анионитом, иногда с активированным углём) - 1 шт (см. рис. 10).

Для фильтров с химической регенерацией фильтрующей среды к вышеперечисленным сборочным единицам добавляются:

8. Бак для хранения реагента (соль, марганцовка) - 1 шт (см. рис. 11, 12)
9.Солепровод и солезаборные устройства, фиттинги для их подсоединения. - 1 компл. (см. рис. 13, 14, 15, 16).

Рис. 1	Рис. 2	Рис. 3	Рис. 4
Рис. 5	Рис. 6	Рис. 7	Рис. 8
Рис. 9

Уровень железа в воде, которая поступает к нам из кранов, трудно назвать приемлемым. Пить такую жидкость, предварительно не подвергнув ее кипячению, элементарно опасно для здоровья. Жители Москвы обеспокоены очисткой воды. Можно сказать, что нынешней популярности засыпных фильтров для воды во многом поспособствовали отечественные водопроводные системы. Впрочем, природную H2O, добываемую из колодцев, ручьев и других поверхностных источников, тоже сложно назвать образцом чистоты.

Устройство

Качественная засыпка в фильтр для обезжелезивания воды – это не только барьер, преграждающий вредным веществам путь к вашему организму. От эффективности ее работы также во многом зависит долголетие мойки, стиральной машины и прочих бытовых приборов. Фильтрующая система состоит из следующих элементов:

• корпус из стеклопластика или нержавейки;
• управляющий клапан;
• нижний распределитель;
• стояк в центре корпуса – пластиковая труба, соединяющая клапан и нижний распределитель;
• гравийная подложка;
• засыпка для фильтра.

Принцип работы везде одинаков. Вода по стояку поступает в нижний распределитель. Функцией отсека является обеспечение равномерной подачи на гравийную подложку, исключающей образование так называемых «мертвых» зон.Из распределителя жидкость перетекает в наполнитель для фильтра воды, где и осуществляется главная очистка. В этом слое железо окисляется до трехвалентной формы, после чего осадок задерживается механическим способом. Подобное преобразование необходимо ввиду того, что изначальное двухвалентное сочетание ликвидировать очень сложно.

Эксплуатация

По истечении определенного срока, засыпка для фильтра обезжелезивателя нуждается в восстановлении. Для регенерации необходимо просто промыть систему. С помощью управляющего клапана поток воды начинает подаваться в направлении, противоположном традиционному. Переключение векторов движения может осуществляться как в ручном режиме, так и автоматически.

Засыпные фильтры для очистки воды могут оснащаться таймером (электромеханическим, электронным), подающим через установленный временной отрезок сигнал о необходимости промывки. В качестве альтернативы может использоваться расходомер, сообщающий об обработке определенного количества жидкости. Отдельные дорогие модели оборудуются специальными датчиками, измеряющими выходные параметры и сообщающими о критическом снижении качества жидкости.

Регулярная очистка засыпного фильтра для воды обратной промывкой – не единственное требование производителей. Чтобы установка работала качественно, необходимо стабильное давление в водопроводной системе. Если оно будет регулярно падать ниже определенного уровня, эффективность резко снизится. Большое значение имеет и точное соблюдение указанного температурного режима.

Разновидности засыпок

Засыпка для фильтров обезжелезивания – основа, от которой целиком и полностью зависит качество очистки. Система может быть однокомпонентной и многокомпонентной. В последнем случае фильтрующие среды могут располагаться независимыми слоями или смешиваться между собой. Выбор качественных наполнителей для фильтров водоочистки достаточно велик. Рассмотрим некоторые наиболее популярные материалы.

Birm

Эту засыпку рекомендуется использовать для обработки артезианской воды. Она действует как катализатор, ускоряющий процесс окисления железа до трехвалентного состояния. Образующийся при этом осадок Fe(OH)3 удаляется фильтрованием. Важно, чтобы вода не содержала сероводород и нефтепродукты, а концентрация растворенного кислорода не превышала 15% от содержания железа. Для соблюдения последнего требования прибегают к аэрации. Главным плюсом является цена засыпки для фильтра обезжелезивателя Birm. Материал не нуждается в регенерации и может прослужить очень долго.

MTM

Частицы этого вещества представляют собой легкие ядра, покрытые диоксидом марганца. На их активной поверхности осуществляется окисление, а весь образовавшийся осадок оседает между гранулами. Данная засыпка в фильтр обезжелезивания не требует дополнительного насыщения воды растворенным кислородом. Для регенерации очистного слоя применяют раствор перманганата калия. Этот легкий материал качественно удаляет не только железо, а и сероводород с марганцем.

Pyrolox

Природный минерал, используемый в системах очистки на протяжении уже нескольких десятилетий. В результате окисления Fe, марганец и сероводород задерживаются в гранулах в ожидании обратной промывки. Материал может задействоваться в сочетании с хлорированием, аэрацией, озонированием и прочими средствами обработки. Pyrolox обладает высокой прочностью, поэтому служит очень долго при условии регулярной и тщательной регенерации.

1. Назначение

2. Виды засыпных фильтров

3. Устройство. Состав

4. Описание работы

5. Режимы работы фильтров засыпного типа

6. Нестандартные фильтры засыпного типа

7. Достоинства и недостатки

1. Назначение

Засыпные фильтры предназначены для эффективного удаления из воды взвешенных примесей, органических веществ, соединений железа, жесткости и других примесей.

Основные модели фильтров:

Осветлительный фильтр предназначен для удаления из воды механических примесей (песок, мелкие механические частицы, окисленное железо) и коллоидных взвесей путем осаждения в фильтрующем слое и сбросом накопленных загрязнений в дренажную линию во время обратной промывки. В качестве фильтрующей загрузки применяется кварцевый песок или аналогичные по своим свойствам фильтрующие материалы.

Окислительный фильтр предназначен для обезжелезивания воды путем каталитического окисления растворимой двухвалентной формы железа до нерастворимой трехвалентной с последующим осаждением гидроксида железа (ржавчины) в фильтрующем слое и сбросом накопленных загрязнений в дренажную линию во время обратной промывки. Химической регенерации не требует. В качестве фильтрующей загрузки применяется каталитический материал МЖФ.

Ионообменный фильтр предназначен для удаления из воды солей жесткости (умягчения воды) методом ионного обмена. Продукты ионного обмена периодически сбрасываются в дренаж при регенерации. Для восстановления ёмкости поглощения ионообменной смолы используется раствор поваренной соли (NaCl). В качестве фильтрующей загрузки применяется ионообменная смола Purolite C100 или аналог.

Сорбционный фильтр предназначен для улучшения органолептических показателей качества воды путем адсорбции в фильтрующем слое активированного угля и сбросом накопленных загрязнений в дренаж в режиме обратной промывки. Химической регенерации не требует. В качестве фильтрующей загрузки применяется активированный уголь марки С207.

2. Виды засыпных фильтров .

Для водоподготовки (очистки воды) служат так называемые засыпные фильтры. Они представляют собой баки (как правило, достаточно большого объема) с сыпучими фильтрующими материалами. Конструкция и состав засыпки различаются в зависимости от их назначения. Их преимущество заключается в том, что они могут не только улавливать большое количество примесей, но и - в отличие от картриджей и сетчатых фильтров - работать целыми годами без замены, подвергаясь периодической регенерации (промывке).

По типу регенерации фильтрующей загрузки, фильтры делятся на два вида:

1. Регенерация фильтрующей загрузки по средством промывки обратным током воды, без применения химических реагентов.

2. Регенерация фильтрующей загрузки с восстановлением фильтрующей способности с применением специализированных химикатов. Виды химических реагентов необходимых для регенерации

3. Устройство. Состав

Засыпной фильтр состоит из следующих основных составляющих (номер по порядку соответствует номеру на рисунке).

1. Корпус.

Корпус фильтра (по английски - pressure vessel, tank) изготавливается, как правило, из стеклопластика, иногда из нержавеющей стали. За рубежом "нержавейка" считается дорогим и тяжелым материалом и применяется в основном в специальных случаях (например, медицина).

По форме корпус представляет собой полый цилиндр с куполообразными верхом и дном. Такая форма обеспечивает оптимальные гидравлические характеристики работы фильтра. Для устойчивости в нижней части используется специальное кольцевое основание. В верхней части корпуса прорезается горловина, через которую осуществляется сборка и засыпка фильтра. В корпусах большого размера подобная горловина делается и снизу, чтобы облегчить сборку и ремонт фильтра. При эксплуатации нижняя горловина закрывается специальной заглушкой. В корпусе фильтра в разных местах могут прорезаться и другие технологические отверстия (например, специально для засыпки фильтрующей среды).

2. Блок управления.

Блок управления (БУ) фильтром представляет собой многоходовой клапан (отсюда и английский термин - valve и часто употребляемый в России, хотя и не совсем корректный, термин "управляющий клапан") с соответствующим приводом (электромеханическим, гидравлическим или др.) и необходимой автоматикой (возможен вариант исполнения с ручным управлением).

Назначение БУ - это своевременная инициализация процесса регенерации (восстановления фильтрующей способности) фильтра и осуществление последовательного переключения потоков воды внутри фильтра в соответствии с заданной программой.

Блок управления всегда имеет внешний порт для подсоединения линии неочищенной воды, внешний выходной порт, в который подается уже обработанная вода и внешний дренажный порт для периодического сброса накопленных загрязнений. Так устроены, например, блоки управления, предназначенные для установки на фильтрах без химической регенерации. Несколько сложнее устройство БУ, применяемых в фильтрах с химической регенерацией и имеющих дополнительную вешний порт для подачи регенерирующего раствора. В этом случае в комплект засыпного фильтра входит также бак для приготовления и хранения регенерирующего раствора (на рисунке не показан).

В зависимости от типа устройства, выдающего сигнал на начало регенерации, БУ делят на два основных типа.

Первый - это БУ с регенерацией по времени. В состав такого блока входит таймер (электронный или электромеханический), который через определенные промежутки времени выдает сигнал на начало регенерации. Такие блоки чаще применяются в фильтрах без химической регенерации.

Второй - это БУ с регенерацией по расходу. В состав такого блока входит расходомер (счетчик воды), который выдает сигнал на регенерацию после прохождения через фильтр определенного объема воды. Такие блоки на практике чаще применяются в фильтрах с химической регенерацией.

Гораздо реже встречаются БУ с регенерацией по параметру качества воды. В состав такого блока входит один или несколько датчиков. Их назначение - измерять один или несколько параметров воды на выходе системы и выдавать сигнал на регенерацию тогда, когда параметры очищенной воды перестают удовлетворять заданным требованиям (например, увеличивается жесткость). Часто работой датчиков управляет микропроцессор. Понятно, что такие системы дороги и применяются практически только на крупных промышленных объектах. Как правило, блок управления устанавливается на верхней горловине корпуса фильтра (как на рисунке). Такая компоновка называется "верхней" - от английского Top Mount. В промышленных фильтрах большого размера нередко применяется компоновка Side-Mount, когда БУ устанавливается сбоку от фильтра.

Для реализации функции переключения потоков внутри фильтра БУ связан с уже упоминавшейся распределительной системой, в состав которой, в свою очередь, входят:

3. Центральный распределительный стояк.

Центральный стояк (или raiser) представляет собой трубу (как правило, пластиковую), устанавливаемую вертикально по центру корпуса фильтра. Ее верхний конец (здесь речь идет о фильтрах с верхней компоновкой, как на рисунке) соединен с блоком управления, а на втором - закреплен нижний распределитель, называемый часто дистрибьютором (от английского distributor).

4. Нижний распределитель.

В сравнительно небольших фильтрах нижний распределитель (bottom distributor) представляет собой некий пластиковый "набалдашник" с множеством тончайших калиброванных щелей (на рисунке щели изображены нарочито широкими. Как правило. Их толщина составляет сотни микрон). Предназначение нижнего распределителя - распределять поток воды, поступающий по центральному стояку равномерно во всех радиальных направлениях или, наоборот, "собирать" со всех направлений воду, двигающуюся внутри фильтра вниз и подавать ее через центральный стояк к блоку управления. Это делается для того, чтобы максимально задействовать весь имеющийся объем фильтра (чтобы в нем не образовывались "мертвые зоны").

В фильтрах большего размера описанного выше и показанного на рисунке дистрибьютора становится недостаточно и тогда применяют лучевые (их еще называют латеральными - от английского lateral - "боковой") дистрибьюторы.

Для защиты нижнего распределителя, он всегда закрывается слоем специальной засыпки, называемой "гравийной подложкой".

5. Гравийная подложка.

Из названия видно, что для создания подложки используется специальный очищенный, промытый и тщательно отсортированный по гранулометрическому составу гравий. Благодаря однородному размеру, гравийная подложка "помогает" нижнему распределителю в его работе, т.е. в равномерном распределении потока воды по всему поперечному сечению фильтра.

6. Фильтрующая среда.

Если блок управления, корпус, распределительную систему, подложку можно сравнить с "телом" фильтра (оно устроено у всех более-менее одинаково), то фильтрующая среда - это, несомненно, его "душа", определяющая индивидуальность каждого фильтра засыпного типа. Именно от того, какая в фильтре используется фильтрующая среда и будет зависеть его работа, т.е. то, какой круг задач способен решать такой фильтр, на какой воде он может работать, а на какой нет, какой тип регенерации (химический или безреагентный) должен быть использован и т.п. Именно в области используемых фильтрующих сред и находятся большинство "ноу-хау", используемых компаниями, работающими в области водоподготовки.

Выбор типа засыпки - задача сама по себе не простая, зависящая от ряда факторов и, прежде всего, от результатов исследования исходной воды, т.е. от ее параметров и целей, которые необходимо достигнуть. Однако правильный выбор засыпки - это еще полдела. Надо еще правильно подобрать ее количество в зависимости от потребной производительности фильтра, его габаритов, типа регенерации и физико-химических свойств самой фильтрующей среды. Достигается это грамотным "расчетом" фильтра. При расчете учитываются и скорости прохождения воды через фильтр в разных режимах, и необходимая минимальная высота слоя засыпки, и "расширение" объема фильтрующей среды, которое необходимо обеспечить при обратной, и целый ряд других параметров. В зависимости от результатов расчета подбирается количество засыпки для каждого типоразмера фильтра и соответствующим образом настраивается блок управления фильтром.

Необходимо заметить также, что засыпка может быть как однокомпонентной, т.е. состоящей из одного типа фильтрующей среды, так и двух- и многокомпонентной, состоящая из нескольких типов фильтрующих сред. При этом сами фильтрующие среды в многокомпонентной засыпке могут быть перемешанными между собой, либо располагаться слоями. Применяются и комбинации смешанных и многослойных засыпок.

Надо ли говорить, что разработка, подбор и расчет фильтров с многокомпонентными многослойными засыпками является "высшим пилотажем водоподготовки", так как для эффективной работы такого фильтра необходимо не только определить "совместимые" между собой засыпки, но и подобрать оптимальные количественные соотношения и оптимальные режимы эксплуатации. Математическая модель такого расчета - это решение системы уравнений с множеством переменных.

3. Описание работы засыпных фильтров

Описание работы засыпных фильтров на примере осветлительного фильтра. Вода, содержащая взвешенные частицы, двигаясь через зернистую загрузку, задерживающую взвешенные частицы, осветляется. Эффективность процесса зависит от физико-химическихсвойств примесей, фильтрующей загрузки и гидродинамических факторов. В толщине загрузки происходит накапливание загрязнений, уменьшается свободный объем пор и возрастает гидравлическое сопротивление загрузки, что приводит к росту потерь напора в загрузке.

В общем виде, процесс фильтрации можно условно разбить на несколько стадий: перенос частиц из потока воды на поверхность фильтрующего материала; закрепление частиц на зернах и в щелях между ними; отрыв закрепленных частиц с переходом их обратно в поток воды.

Извлечение примесей из воды и закрепление их на зернах загрузки происходит под действием сил адгезии. Осадок, формирующийся на частицах загрузки, имеет непрочную структуру, которая под влиянием гидродинамических сил может разрушаться. Некоторая часть ранее прилипших частиц отрывается от зерен загрузки в виде мелких хлопьев и переносится в последующие слои загрузки (суффозия), где вновь задерживается в поровых каналах. Таким образом, процесс осветления воды нужно рассматривать как суммарный результат процесса адгезии и суффозии. Осветление в каждом элементарном слое загрузки происходит до тех пор, пока интенсивность прилипания частиц превышает интенсивность отрыва.

По мере насыщения верхних слоев загрузки процесс фильтрации переходит на нижерасположенные, зона фильтрации как бы сходит по направлению потока от области, где фильтрующей материал уже насыщен загрязнением и преобладает процесс суффозии к области свежей загрузки.

Затем наступает момент, когда весь слой загрузки фильтра оказывается насыщенным загрязнениями воды, и требуемая степень осветления воды не обеспечивается. Концентрация взвеси на выходе загрузки начинает возрастать.

Время, в течение которого достигается осветление воды до заданной степени, называется

временем защитного действия загрузки. При его достижении либо при достижении предельной потери напора осветлительный фильтр необходимо перевести в режим взрыхляющей промывки, когда загрузка промывается обратным током воды, а загрязнения сбрасываются в дренаж.

Возможность задержания фильтром грубой взвеси зависит, в основном, от ее массы; тонкой взвеси и коллоидных частиц - от поверхностных сил. Важное значение имеет заряд взвешенных частиц, так как коллоидные частицы одноименного заряда не могут объединяться в конгломераты, укрупняться и оседать: заряд препятствует их сближению. Преодолевается это «отчуждение» частиц искусственным коагулированием. Как правило, коагулирование (иногда, дополнительно - флокулирование) производится в отстойниках-осветлителях. Часто этот процесс совмещается с умягчением воды известкованием, или содо-известкованием, или едконатровым умягчением.

В обычных осветлительных фильтрах чаще всего наблюдается пленочное фильтрование. Объемное фильтрование организуют в двухслойных фильтрах и в так называемых контактных осветлителях. В фильтр засыпают нижний слой кварцевого песка с размером зерен 0,65-0,75 мм и верхний слой антрацита с размером зерен 1,0-1,25 мм. На верхней поверхности слоя крупных зерен антрацита пленка не образуется, взвешенные примеси проникают вглубь слоя - в поры и откладываются на поверхности зерен. Взвешенные вещества, прошедшие слой антрацита, задерживаются нижним слоем песка.

5. Режимы работы фильтров засыпного типа

5.1. Режимы работы фильтров без регенерации реагентами.

1. Сервис (Service).

Цикл очистки воды. Неочищенная вода со входа поступает внутрь фильтра, проходит через слой фильтрующей загрузки и уже очищенная через нижний дистрибьютор и водоподъемную трубу поступает в выходную линию. Продолжительность зависит от степени загрязненности воды и типа загрузки, но не более 6-7 дней.

2. Обратная промывка (Backwash).

Цикл интенсивной обратной промывки фильтрующей среды. По сути этот цикл и является циклом регенерации, т.е. восстановления фильтрующих свойств загрузки. Неочищенная вода со входа по водоподъемной трубе и через нижний дистрибьютор подается снизу слоя фильтрующей загрузки в направлении, противоположном току воды в Сервисе (отсюда и название промывки - обратная), взрыхляет её и вымывает накопленные загрязнения. Загрязненная вода поступает в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но она будет проходит через фильтр напрямую неочищенная, поэтому пользоваться ей во время регенерации не желательно.

Промывка осуществляется в том же направлении, что и в сервисе, только вода подается не на выход, а сбрасывается в дренаж. Назначение данной промывки - сбросить в дренаж остаток загрязнений и первую порцию чистой воды. Кроме того, прямая промывка несколько уплотняет слой фильтрующей среды, поэтому иногда называется "укладочной". Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но все-таки пользоваться ей на этом этапе не рекомендуется.

5.2. Режимы работы фильтров с регенерацией химическими реагентами.

1. Сервис (Service)

Цикл очистки воды. Неочищенная вода со входа поступает внутрь фильтра, проходит через слой фильтрующей засыпки и уже очищенная через нижний дистрибьютор и центральный стояк поступает в выходную линию. Уровень концентрированного регенерирующего раствора в баке для его хранения находится на максимальной отметке. Продолжительность - зависит от параметров воды и режима расхода (как правило от 1 суток до 6-7 дней). Если фильтр не эксплуатируется или работает с недостаточной нагрузкой, то рекомендуется не реже, чем раз в 10 дней делать принудительную регенерацию (хотя бы только обратную промывку). В некоторых фильтрах возможность такой принудительной регенерации реализована аппаратно.

2. Обратная промывка (Backwash)

Цикл интенсивной обратной промывки фильтрующей среды. Для фильтров данного типа является предварительным этапом регенерации. Неочищенная вода со входа по центральному стояку и через нижний дистрибьютор подается снизу слоя фильтрующей засыпки в направлении, противоположном току воды в Сервисе (отсюда и название промывки - обратная), взрыхляет ("поднимает") её и вымывает накопленные механические загрязнения. Загрязненная вода поступает в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но она проходит через фильтр напрямую неочищенная, поэтому пользоваться ей во время регенерации не желательно. Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для его хранения - на максимальной отметке. Продолжительность - 5-20 минут.

3. Химическая регенерация (Regeneration)

3.1. Подача регенерирующего раствора (Brine rinse)

Концентрат регенерирующего раствора через засасывающую линию поступает в блок управления фильтром, где разбавляется в определенной пропорции входной водой. Полученный регенерирующий раствор проходит через слой фильтрующей засыпки, химически восстанавливая её фильтрующую способность. Отработанный регенерирующий раствор, в который перешли загрязнения, через нижний дистрибьютор и центральный стояк поступают в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но все-таки пользоваться ей на этом этапе не рекомендуется, т.к. возможно попадание загрязненной воды и регенерирующего раствора в выходную линию. Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для регенерирующего раствора снижается до момента срабатывания отсечного клапана (см. "Устройство бака для приготовления и хранения регенерирующего раствора") Продолжительность - 10-30 минут.

3.2. Смещение (Slow rinse)

Этот этап начинается после срабатывания отсечного клапана. Поступление регенерирующего раствора из бака прекращается. Вода со входа медленно (отсюда и английское название этого подцикла - "медленная промывка") поступает в фильтр в том же направлении, что и в Сервисе . При этом происходит постепенное выдавливание (смещение) регенерирующего раствора из фильтра через нижний распределитель и центральный стояк в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но она может содержать повышенное количество загрязнений и регенерирующий раствор - пользоваться ей не рекомендуется. Продолжительность - 30 минут.

Промывка осуществляется в том же направлении, что и в Сервисе , только вода подается не на выход, а сбрасывается в дренаж. Назначение данной промывки - сбросить в дренаж остаток загрязнений и первую порцию чистой воды. Кроме того, прямая промывка за счет большой скорости потока воды (отсюда и английское название - "быстрая промывка") несколько уплотняет слой фильтрующей среды, поэтому иногда называется "укладочной". Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но пользоваться ей еще не желательно. Уровень регенерирующего раствора в баке не меняется и находится на минимальном уровне. Продолжительность - 5-10 минут.

5. Наполнение бака для регенеранта (Tank fill)

В этом цикле осуществляется заполнение входной водой бака для хранения регенерирующего раствора. Уровень раствора в баке повышается до максимальной отметки. Уровень воды в баке задается либо блоком управления фильтра, либо срабатыванием запирающего поплавкового клапана (см. "Устройство бака для приготовления и хранения регенерирующего раствора"). Сперва раствор слабо концентрирован, но по мере растворения регенеранта (наличие которого в баке надо постоянно поддерживать) его концентрация достигает максимума. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется и, теоретически, ей уже можно пользоваться, т.к. из фильтра на этом этапе будет поступать нормальная очищенная вода, однако лучше дождаться конца всей регенерации. Продолжительность - 5-15 минут.

6. Нестандартные фильтры засыпного типа

6.1. Фильтры типа AQUAMATIC.

Фильтры применяются в системах очистки воды в которых требуется особый режим работы фильтров или с системах очистки воды с высоким расходом воды, который не сможет обеспечить стандартный блок управления.

Для автоматического управления режимами работы фильтрующих систем используются управляющие программируемые процессоры и диафрагменные гидравлические клапаны. Системы данного типа отличаются максимальными расходами при минимальных потерях давления по сравнению со стандартными управляющими клапанами.

Диафрагменные клапаны используются в металлическом или пластиковом исполнении с размерами от 1 до 6 дюймов. Один программируемый процессор позволяет управлять несколькими (от 1 до 4) фильтрами, соединенными в различных комбинациях.

Каждый фильтр/умягчитель имеет отдельный автоматический регулятор расхода воды на линии сервиса, обратной и прямой промывок, что минимизирует потери воды при регенерации фильтра, оптимизирует эффективность фильтрации и препятствует уносу фильтрующей загрузки.

Управляющий программируемый процессор позволяет выбирать различные варианты автоматической регенерации: по таймеру, по объему с немедленной регенерацией, по объему с отложенной регенерацией, с использованием сигнала от дифференциального манометра или дистанционного пульта управления. Время начала и продолжительность каждой стадии регенерации легко настраиваются. Жидкокристаллический дисплей позволяет контролировать скорость потока воды, текущую емкость умягчителя, текущее время и все установочные параметры.

6.2. Фильтры с управлением трехходовыми мембранами клапанами.

Данные модели фильтров применяются в системах очистки воды с высоким расходом воды и в тех случаях, когда количество фильтров равно или более двух.

Для автоматического управления режимами работы фильтрующих систем используются управляющие программируемые процессоры и трехходовые мембранные клапаны.

Описание работы трехходовых мембранных клапанов.

В режиме фильтрации клапан пропускает водный поток из верхнего входного порта в нижний выходной (дренажный выход закрыт), таким образом неотфильтрованная вода проходит через фильтр.

В режиме обратной промывки, один из клапанов закрывает входящий порт и соединяет выходной с дренажным.

В случае единичного фильтра, обратный промыв может осуществляться неотфильтрованной водой. Когда речь идет о системе, включающей два или более фильтров, обратный промыв может осуществляться отфильтрованной водой, которая забирается для промыва из остальных фильтров системы; это предотвращает попадание грязной воды потребителю.

Ниже приведен пример обратного промыва песчано-гравийного фильтра ручным способом, с использованием ранее отфильтрованной воды.

Пример системы очистки с управлением на трехходовых мембранных клапанах.

7. Достоинства и недостатки

К основным достоинствам засыпных фильтров можно отнести:

¾ Способность фильтров улавливать большой объем загрязнений;

¾ Длительный срок службы фильтрующей загрузки до полной замены,

¾ Высокая производительность,

¾ Сравнительно небольшие затраты на эксплуатацию и обслуживание,

¾ Способность работать с водой практически любой степени загрязненности

К основным недостаткам засыпных фильтров можно отнести:

¾ Большая площадь фильтров;

¾ Большой объем промывных вод;

¾ Ограниченная грязеемкость фильтрующих материалов (после загрязнения фильтрующей загрузки и несвоевременной промывке возможно поступление не очищенной воды в трубопровод чистой воды).