Механические фильтры насыпного типа

   6. Фильтрующая  среда.  

   Если  блок управления, корпус, распределительную  систему, подложку можно сравнить с "телом" фильтра, 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 должен быть использован и т.п.

   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.

   В данном случае засыпка для питьевой воды, состоящая из песка, МЖФ, антрацита  и  кокосового угля.

   МЖФ - это гранулированный материал, обладающий каталитической активностью в реакциях окисления железа и марганца растворенными в воде окислителями кислородом, озоном, перманганатом калия или гипохлоритом натрия.  МЖФ фильтрующий материал, удерживающий в межзерновом пространстве продукты гидролиза окисленных форм железа и марганца.

   Антрацит -  используется в качестве загрузки фильтров при подготовке для задержки механических примесей, снижения цветности, запаха, и содержания органических загрязнений.

   Кокосовый угол - используется для очистки питьевой воды, удаления хлора и остаточных окислителей. Активированный кокосовый уголь высокочистый и высокоактивный активированный уголь, специально разработанный для очистки питьевой и высокочистой технологической воды.

   3.Умягчитель

 

   

   Наиболее  эффективным способом борьбы с высокой  жесткостью является применение автоматических фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде "жесткие" соли заменяются на "мягкие", которые не образуют твердых отложений.

   Автоматический  смягчитель воды представляет собой  пластиковый корпус (4) с управляющим  блоком (1) и баком для приготовления и хранения регенерирующего раствора (2). Жесткая вода, поступая в фильтр, проходит через слой засыпки из высококачественной ионообменной смолы (3). При этом происходит изменение химического состава растворенных солей за счет замены ионов кальция и магния на ионы натрия, которыми насыщена смола. В момент, когда поглощающая способность смолы снижается до определенного уровня, блок управления автоматически начинает цикл регенерации. 

   Периодичность регенерации определяется количеством воды, которое может пройти через умягчитель до его полного истощения, и рассчитывается с учетом множества факторов, таких как параметры смолы, качество воды, величины ее расхода и т.д. Сигнал на начало регенерации в управляющий блок подается специальным расходомером. Непосредственно восстановление свойств ионообменной смолы осуществляется при подаче в фильтр водного раствора высокоочищенной поваренной соли (NaCl) за счет обратного замещения накопленных в смоле ионов кальция и магния на ионы натрия. Затем все загрязнения вымываются из фильтра в дренаж.

   В зависимости  от размеров умягчителя цикл регенерации/промывки может продолжаться до 2-3 часов. Во время  регенерации разбор воды производить  не рекомендуется, так как на выход  будет поступать неумягченная вода. Именно по этой причине большинство одиночных систем (состоящих из одного фильтра с одним блоком управления) запрограммированы таким образом, чтобы регенерация производилась только в ночное время.

   Однако  существует множество применений, где  критичным фактором является непрерывность процесса разбора воды. Поэтому в зависимости от величины расхода, которую необходимо обеспечить, и режима эксплуатации умягчительной установки применяют несколько схем построения системы.

   Современные синтетические смолы чрезвычайно надежны и долговечны, позволяют работать на высоких скоростях потоков, благодаря чему находят применение в системах с высокой производительностью. Срок службы смолы может достигать 6 - 8 лет в зависимости от качества исходной воды (и, как следствие, от количества фильтро-циклов).

   В настоящее  время, благодаря большому разнообразию смол, фильтры-умягчители помимо своего основного назначения могут быть использованы также для удаления из воды железа и марганца, тяжелых  металлов, органических соединений, а также селективного удаления нитратов, нитритов, сульфидов и т.п. 
 
 
 

   4. Озонирование воды 

   При применении озона в воде, вырабатываемого озонатором, для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона. Первоначально озон использовался только для обеззараживания, затем его стали применять для удаления запаха, цветности воды и примесей.

     Обеззараживание - это удаление из воды бактерий, спор, микробов и вирусов. При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, при использовании подземных вод - только тогда, когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют. Для профилактического обеззараживания и обработки воды в аварийных ситуациях сооружения обеззараживания (озонаторы воды) необходимы на всех станциях подготовки хозяйственно-питьевых вод. Для озона, вырабатываемого озонатором воды, обнаруживается резкое бактерицидное действие при достижении критической дозы озона равной 0,4-0,5 мг озона на литр обрабатываемой воды. Причём, происходит полное обеззараживание воды, с помощью озонатора воды. Механизм воздействия окислителя состоит в разрушении бактерий, спор, микробов и вирусов. Если озон, вырабатываемый озонатором воды, эффективно воздействует на бактерии, то хлор производит только выборочное удаление бактерий, причём довольно медленное из-за необходимости длительного времени воздействия. Кроме большой способности уничтожения бактерий озон, вырабатываемый озонатором, обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист (плотные оболочки; образующиеся вокруг одноклеточных организмов, например, жгутиковых и корненожек, при их размножении, а также в неблагоприятных для них условиях) и многих других патогенных микробов, на которые он действует примерно в 300 - 600 раз сильнее, чем хлор.

   5.Система обратного осмоса

 

   

   Процесс обратного осмоса, как способ промышленной очистки воды, используется с начала 60-х годов. Изначально системы очистки, использующие принцип обратного  осмоса, были разработаны по заказу военных для опреснения морской  воды. Этот метод оказался эффективней и экономичней любого другого метода очистки.

   Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен достаточно просто:

   основной  элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки –  это тонкопленочная мембрана. Если объяснять совсем просто, то она представляет собой некое подобие сетки, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды.

   

   Разумеется, сквозь такую «сетку» могут пройти либо сами молекулы воды, либо вещества, размер молекул которых еще меньше – растворенный в воде кислород, водород и т.п. В результате чего из воды удаляются практически все растворенные компоненты, а также соли тяжелых металлов, органические примеси и бактерии. Ну а все остальные конструктивные элементы обратноосмотической системы призваны обеспечивать только благоприятные условия для работы такой мембраны. Представьте себе, как быстро должны забиться грязью такие маленькие поры мембраны, если на нее будет поступать обычная водопроводная вода.

   

   Для того чтоб этого не случилось, перед мембраной устанавливаются несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений, задерживающая взвеси, песок и нерастворимые примеси с размером частиц более 5мкм. Еще одна ступень обеспечивает химическую очистку от хлора, хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п. В зависимости от качества исходной воды количество ступеней предочистки может быть увеличено.

   В процессе работы постепенно перед мембраной  накапливаются отфильтрованные соли и различные примеси, из-за чего она может засориться и перестать работать. Для постоянного слива этих «отходов» вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий сконцентрированные загрязнения в дренаж. Тем самым увеличивается производительность и срок службы мембраны. Для достижения нормальной производительности мембраны, на нее должна поступать вода под давлением 3,5–9 атмосфер.

   Если  очищенная вода потребляется неравномерно, и периодически ее расход может возрастать, то система очистки обычно дополняется емкостью для хранения чистой воды. Иногда применяется более дорогой способ — системы оснащаются существенно более мощным насосом и более производительной мембраной. Фильтрующая способность системы Обратного Осмоса является поистине уникальной. Ни один из фильтров, работающих по другому принципу – механической очистки, адсорбции или ионного обмена – не может обеспечить подобной степени очистки. Очень важно понимать то, что даже лучшие из “простых” бытовых фильтров не удаляют или далеко не полностью удаляют из воды пестициды, бактерии, тригалометаны и другие канцерогенные хлорорганические соединения, а также тяжелые металлы и радионуклиды.

   

   В случае, когда на раствор с большей  концентрацией воздействует внешнее  давление (создаваемое насосом), превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

   В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с  одной стороны мембраны накапливается  практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами.

   На  практике, мембрана не полностью задерживает  растворенные в воде вещества. Они  проникают через мембрану, но в  ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

   В процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

   Эффективность процесса обратного осмоса в отношении  различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.

   Неорганические  вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической  мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.

   Мембрана  обратного осмоса также удаляет  из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим — могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

   В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса вода получается свежая и вкусная.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Вывод 

   В ходе прохождения практики я ознакомился  с работой подготовки воды, с процессом работы основного и вспомогательного оборудования, при этом изучил  следующее:  механическую очистку; умягчение воды; принцип работы озонатора и работу обратного осмоса.

   Также в ходе экскурсий я ознакомился  с работой последовательной очистки воды.

   Работу цеха по разливу воды, т.к. они справляются с данной им работой. Серьезных проблем в цехе я не наблюдал: диаметр дренажной трубы подобран для одной ветки фильтров; замена засыпки невозможно без отключение системы, поэтому пришлось делать параллельную систему подготовки воды для увеличение объема чистой воды; система подходит к моменту менять засыпку фильтров.

   Как и  у любого предприятия у цеха розлива воды есть перспективы на будущее – это увеличение степеней фильтровального оборудования, обогащение полезными минералами. Также перейти на автоматизированное управление цеха. В данное время строится еще один цех по водоподготовки воды, который должен значительно снизить нагрузку на цех, и повысить качества воды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Приложение