Коммерческий песчаный фильтр — фильтрация кварцевым песком и многослойная фильтрация

Коммерческий песчаный фильтр — это сосуд под давлением, заполненный классифицированным кварцевым песком, антрацитом или многослойной загрузкой. Вода проходит сверху вниз через слой, а взвешенные частицы задерживаются в верхних слоях за счёт процеживания и прилипания к поверхности зёрен. Фильтр рассчитан примерно на 100 µm, поэтому удаляет песок, ил, хлопья глины, частицы ржавчины, водоросли и другие взвешенные вещества. Он не удаляет растворённые соли, жёсткость, нитраты и растворённые органические вещества.

Песчаная фильтрация — первая ступень в большинстве схем обработки поверхностных и колодезных вод. Она защищает расположенные ниже угольные слои, умягчители, картриджные фильтры и мембраны RO от загрязнения частицами и поддерживает мутность достаточно низкой для эффективного обеззараживания. Песчаный фильтр не является стерилизатором: бактерии и вирусы проходят через него, если не прикреплены к частицам, поэтому для питьевой воды обеззараживание всё равно необходимо. В типовой схеме песчаная фильтрация идёт первой, затем уголь, умягчитель и RO, а в точке потребления — UV или хлорирование.

Фильтр не заменяет коагуляцию, осаждение или обеззараживание. Это физический барьер для частиц, и его работа зависит от питающей воды: стабильный источник с низкой мутностью даёт длинные циклы и прозрачную воду, а переменный источник требует предварительной обработки и более частой обратной промывки. Слой загрузки подбирают на пиковый расход и худшую мутность, а не на среднегодовые значения.

Кварцевый песок — выбор по умолчанию: недорогой, плотный и эффективный по неорганической мутности. Антрацит легче и имеет большую площадь поверхности; он позволяет использовать более крупный верхний слой, удерживает больше осадка и требует меньше воды на промывку, что подходит для поверхностных вод с водорослями или небольшим количеством органики. Многослойная загрузка — антрацит над песком над гравием — сочетает крупный верхний слой для ёмкости с более мелкими нижними слоями для полировки и обычно выбирается при переменной или высокой мутности на входе.

Выбор загрузки должен опираться на анализ питающей воды и требования последующих ступеней. Для предварительной подготовки RO цель обычно SDI15 ниже 5 и мутность ниже 1 NTU, что часто требует многослойной загрузки и затем картриджа 5 µm. Для питьевой воды часто достаточно песка или многослойной загрузки плюс обеззараживания. Активированный уголь — отдельная ступень: он удаляет хлор, привкус и органику, а не мутность.

По каталогу мутность на входе — до 100 NTU, на выходе — ≤5 NTU, но это рабочий диапазон, а не целевое значение. Выше примерно 50 NTU частота промывок и расход воды на обратную промывку быстро растут, а выше 100 NTU слой забивается до окончания цикла. Для рек с высокой мутностью или паводковой воды добавьте перед фильтром коагуляцию и отстаивание — или осветлитель — и используйте песчаный фильтр как ступень полировки.

Железо и марганец необходимо окислить, прежде чем они смогут отфильтроваться. Двухвалентное железо проходит через песчаный слой; после аэрации, хлорирования или дозирования озона оно переходит в гидроксид железа, который можно отфильтровать. Нефтепродукты и жиры обволакивают зёрна и трудно вымываются обратной промывкой. Водоросли требуют предварительного хлорирования или более грубой ступени перед фильтром. Перед выбором загрузки и интенсивности промывки проверяйте мутность, железо, марганец и потребность в окислителе.

Линейка песчаных фильтров охватывает 0.5–50 m³/h с двигателями от 0.37 до 7.5 kW. Точность фильтрации — 100 µm, мутность на выходе — ≤5 NTU, мутность на входе — до 100 NTU. Линейка задаётся расходом, двигателем и качеством воды; диаметр корпуса затем определяется рабочей скоростью 10–15 m/h. Укажите пиковый расход, мутность исходной воды и источник воды на промывку — по этим трём данным можно подобрать размер корпуса.

Корпуса обычно изготавливают из углеродистой стали с эпоксидным покрытием, нержавеющей стали или FRP — в зависимости от солесодержания воды и места установки. Внутренние элементы включают верхний распределитель, классифицированный поддерживающий слой гравия и нижний дренажный коллектор. Манометры до и после слоя, смотровое стекло на линии обратной промывки и пробоотборные краны позволяют оператору убедиться, что слой чист и загрузка не теряется.