Исследование эффективности работы медленного самоочищяющегося фильтра

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ МЕДЛЕННОГО САМООЧИЩЯЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА

Юровский Александр Викторович, соискатель,

Лукашева Галина Николаевна, кандидат химических наук, доцент,

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва

The article describes the design and a principle of work of the slow self-cleared deironing filter of natural waters. There was he experimental research of efficiency of the filter on a modeling solution with concentration Fe3 + - 16 mg/l. The received experimental data about maintenance Fe3 + in a filtrate are presented in the form of graphic dependence. It is experimentally established that the filter's operating conditions are at concentration Fe3 + in a modeling solution - 16 mg/l makes 1,5 - 2,0 hours.

Key words: The filtering, the self-cleared filter, water, deironing

В работе описаны конструкция и принцип работы медленного самоочищающегося фильтра обезжелезивания природных вод. Проведено экспериментальное исследование эффективности фильтра на модельном растворе с концентрацией Fe3+ - 16 мг/л. Полученные экспериментальные данные о содержании Fe3+ в фильтрате представлены в виде графической зависимости. Экспериментально установлено, что выход фильтра на рабочий режим при концентрации Fe3+ в модельном растворе - 16 мг/л составляет 1,5 - 2,0 часа.

Ключевые слова: фильтрование, самоочищающийся фильтр, вода, обезжелезивание

Актуальность повышения эффективности технологических процессов очистки природных и сточных вод связана с решением большого количества задач, связанных с проблемами в области экологии и здравоохранения. Одним из процессов, находящих широкое применение в этой области технологии, является процесс фильтрования через пористые среды различной структуры. Фильтрацию природных и сточных вод успешно используют при очистке воды от соединений железа [2].

Медленный самоочищающийся фильтр предназначен для очистки природных вод от соединений железа фильтрованием через слой фильтрующей загрузки. Конструкция фильтра представлена на рис. 1. Фильтр состоит из корпуса, фильтрующей загрузки - фильтрующий материал Birm Regular, дренажной системы, отводящих патрубков чистой воды, и накопившихся загрязнений. Вода на фильтр подается со скоростью 0,1-0,3 м/ч (режим работы медленного фильтра) [3]. При такой скорости фильтрования загрязнения накапливаются на поверхности фильтрующей загрузки в виде тонкой пленки, а не проникают вглубь фильтрующих каналов, в объем фильтра. При фильтровании на поверхности материала образуется фильтрующая гелеобразная пленка, толщина которой увеличивается во времени и зависит от концентрации растворенного Fe 2+ в воде и продолжительности фильтрационного цикла.

Сформировавшийся слой пленки из гидроксида железа (III) является эффективным фильтрующим материалом. Эффективность сформированной пленки определяется также каталитической активностью свежеосажденного железа (III), способствующего процессу окисления Fe 2+ в Fe 3+. На поверхности этого слоя происходит хемосорбция соединений железа (II) и (III) из объема раствора.

Рис. 1. Медленный самоочищающийся фильтр

самоочищяющийся фильтр раствор

По мере роста толщины пленки растет гидравлическое сопротивление фильтра и увеличивается высота уровня фильтруемой воды над поверхностью фильтрующей загрузки. Когда уровень фильтруемой воды достигает высоты патрубка отводящего загрязнения, накопившийся слой загрязнений (активная пленка) удаляется через дренажную систему вместе с водой. Так происходит регенерация фильтра, и его работоспособность восстанавливается.

Эксперимент проводился следующим образом. В емкости исходной воды готовился модельный раствор. Для этого предварительно отградуированная по объему бутыль заполнялась водой. Навеска семиводного сульфата железа (II), рассчитанная с учетом кристаллизационной воды для приготовления модельного раствора с концентрацией Fe2+ 16 мг/л, растворялась в воде. Для перемешивания раствора и окисления двухвалентного железа в трехвалентное в емкость компрессором подавался воздух. Аэрация модельного раствора производилась на протяжении всего фильтрационного цикла.

В фильтрационном цикле по стандартной методике [1] определялась концентрация Fe3+ в фильтрате через фиксированные промежутки времени и в воде удаленной из фильтра при самоочищении. В фильтрационном цикле при определении скорости фильтрования измеряли также высоту столба жидкости в емкости с модельным раствором и над фильтрующей загрузкой, толщину формирующейся фильтрующей пленки. Продолжительность фильтрационного цикла при скорости фильтрования 0,3 м/ч составляет более 12 часов, поэтому фильтрационный цикл разбивался на стадии. Перерывы между стадиями составляли от 24 часов до нескольких суток. Полученные экспериментальные данные о концентрации Fe3+ в фильтрате представлены в виде графической зависимости от времени для каждой стадии фильтрационного цикла (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость концентрации трехвалентного железа от времени фильтрации (I - VIII стадии фильтрационного цикла)

Анализ полученных экспериментальных данных позволил установить, что время выхода фильтра на рабочий режим, при концентрации Fe3+ 16 мг/л составляет 1,5-2,0 часа. Экспериментально установлено, что изменение высоты столба жидкости в емкости с модельным раствором на 7-10 см не влияет на скорость подачи воды на фильтр. Полученные экспериментальные результаты позволили связать рост гидравлического сопротивления фильтра с толщиной активной пленки и высотой столба жидкости над фильтрующей загрузкой.

Литература

1. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М: Химия, 1984. 448 с.

2. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. М: Стройиздат, 1995. 688 с.

3. Николадзе Г.И. Улучшение качества подземных вод. М: Стройиздат, 1987. 240с.

Размещено на Allbest.ru