Зернистая (загрузочная) фильтрация — базовая ступень предочистки воды перед мембранами обратного осмоса. Её задача — удалить из воды механические взвеси и часть коллоидов, чтобы на мембрану пришла вода с приемлемым индексом коллоидного загрязнения SDI15.
Принцип простой: вода проходит через слой зернистой загрузки, частицы задерживаются на поверхности зёрен и в межзерновом пространстве. Качество фильтрата зависит от размера, формы и поверхностного заряда задерживаемых частиц и зёрен загрузки, а также от химического состава воды и эксплуатационных параметров. По справочным данным, при правильном проектировании и эксплуатации такого фильтра обычно достигается SDI15 < 5.
Что удаляет зернистая загрузка
Мембраны обратного осмоса, нанофильтрации и ультрафильтрации
Элементы 2540, 4040, 8040 — серии BW, SW, LP, ULP, XLP, FR, HOR.
Зернистая загрузка работает по механизму осаждения частиц на поверхности зёрен по мере прохождения воды через слой. Эффективность задержания определяется тремя группами факторов:
- размер, форма и поверхностный заряд взвешенных частиц и зёрен загрузки;
- химический состав исходной воды;
- эксплуатационные параметры: скорость фильтрации, глубина и гранулометрия загрузки.
Самые распространённые загрузки в водоподготовке — песок и антрацит. Эффективный размер зерна:
- для тонкого песочного фильтра — 0,35–0,5 мм;
- для антрацитового фильтра — 0,7–0,8 мм.
Параметры работы: скорость, давление, обратная промывка
Типы фильтров
Применяются два типа фильтров — гравитационные и напорные. Корпус напорного фильтра рассчитан на работу под давлением, поэтому через него можно «продавить» более глубокую загрузку и/или более мелкие зёрна и/или более высокие скорости фильтрации. Доступный напор:
- гравитационный фильтр — около 16 ft (5 м) водяного столба;
- напорный фильтр — от 30 psi (2 бар) до более чем 60 psi (4 бар).
Скорость фильтрации
Расчётные скорости прямого хода — 4–8 gpm/ft² (10–20 м/ч). Для воды с высоким потенциалом зарастания применяют:
- пониженные скорости — менее 4 gpm/ft² (10 м/ч);
- либо вторую ступень зернистой фильтрации.
Если расход на фильтре приходится повышать (например, при выводе одного из параллельных фильтров на обслуживание), увеличение скорости должно быть плавным и постепенным: резкий рост скорости срывает с зёрен ранее осевшие частицы и они идут в фильтрат.
Обратная промывка
В рабочем режиме вода идёт сверху вниз: через распределитель в верхней части корпуса, через слой загрузки и в нижнюю дренажно-распределительную систему. По мере накопления загрязнений перепад давления на фильтре растёт. По достижении триггера фильтр уходит на обратную промывку:
- для напорного фильтра — рост перепада на входе и выходе на 4–9 psi (0,3–0,6 бар);
- для гравитационного фильтра — около 4,6 ft (1,4 м) столба.
Скорость обратной промывки — 16–20 gpm/ft² (40–50 м/ч), стандартное время промывки — около 10 минут. После обратной промывки фильтр обязательно ополаскивают «в дренаж» до выхода фильтрата на проектное качество — и только после этого возвращают в работу.
Частых остановок и пусков следует избегать: каждый старт/стоп провоцирует срыв ранее осевших частиц и снижает качество фильтрата.
Многослойные загрузки: антрацит над песком
В односложной загрузке (только песок) основная масса взвеси оседает на поверхностном слое — фильтр быстро забивается и часто уходит на обратку. В двухслойной загрузке антрацит укладывается поверх песка. Антрацит — крупнее (0,7–0,8 мм против 0,35–0,5 мм у песка), и взвесь проникает глубже в слой, прежде чем будет задержана песочным слоем под ним.
Это даёт два эффекта:
- более эффективное задержание взвеси за счёт большей рабочей толщины фильтрующего слоя;
- более длительные циклы между обратными промывками.
Расчётные параметры двухслойной загрузки:
- минимальная общая глубина загрузки — 0,8 м (31 дюйм);
- типичная компоновка — 0,5 м (20 дюймов) песка снизу и 0,3 м (12 дюймов) антрацита сверху.
Эффективность по SDI
Главный показатель работы зернистого фильтра в схеме предочистки обратного осмоса — это индекс плотности осадка SDI15 на выходе. По справочным данным, при грамотно спроектированном и правильно эксплуатируемом фильтре обычно достигается SDI15 < 5. Это верхний допустимый предел для подачи воды на тонкоплёночную полиамидную мембрану.
Если исходная вода тяжёлая (высокий потенциал зарастания), одного прохода через зернистый фильтр может не хватить — тогда применяют вторую ступень зернистой фильтрации либо снижают скорость до уровня менее 10 м/ч. Подробное проектирование и эксплуатация загрузочных фильтров описаны в специализированной литературе по водоподготовке.
Установки обратного осмоса АКВАПЛЕКС
Готовые промышленные и коммерческие системы 4040 и 8040 от 0,25 до 50 м³/ч.
