Засыпка для фильтров: обезжелезивание воды

Фильтры для воды с засыпкой

Фильтры засыпного типа - наиболее популярное водоочистное оборудование в сфере частного домостроения, а также в коммерческих и производственных зданиях.

Эти фильтры рассчитаны на ориентировочный расход 0,8-15 м³/час в периоды пиковых нагрузок, что примерно соответствует одному полностью открытому водопроводному крану или двум полуоткрытым. В целом, засыпные фильтры хорошо показывают себя при значительных нагрузках в режиме разбора воды.

Фильтры засыпного типа отличаются маркой производителя и назначением, однако принципиальное устройство у них одинаковое. Основные элементы засыпного фильтра:

корпус,
блок управления (БУ),
распределительная система,
засыпка (фильтрующая среда).

Корпус фильтра

Материалом корпуса фильтра может служить стеклопластик или (реже) нержавеющая сталь. Так как нержавеющая сталь относится к дорогостоящим и тяжелым материалам, ее применение ограничено в фильтрах для медицинских нужд или других специфических целей. Стеклопластик – достаточно прочный и химически устойчивый материал, поэтому он используется чаще всего.

Оптимальная форма корпуса для засыпного фильтра - пустотелый цилиндр со скругленным верхом и дном. Эта форма обеспечивает наилучшие гидродинамические условия процесса фильтрования. Основание в виде кольца снизу фильтра придает ему устойчивость.

Сверху корпуса фильтра имеется горловина для засыпки и обслуживания устройства. Если корпус фильтра имеет большие размеры, еще одна горловина для сборки и ремонта устраивается снизу корпуса. В режиме работы нижняя горловина на корпусе фильтра закрывается заглушкой.

Кроме горловины, в корпусе фильтра могут быть и другие технологические отверстия - для засыпки фильтровального материала или для крепления необходимых приборов.

Блок управления

Работу фильтра регулирует блок управления (БУ). В его состав входит многоходовой клапан и приводной механизм (механический, электрический, гидравлический). Привод может снабжаться автоматическим регулированием, но возможно и ручное управление. Блок управления контролирует степень насыщения фильтрующего материала и своевременно подает сигнал о необходимости запуска регенерации. Встроенная программа автоматически запускает переключение водных потоков внутри фильтра для промывки засыпного материала.

В блоке управления имеется несколько внешних портов:

для подключения линии загрязненной воды;
порт для подачи отфильтрованной воды;
дренажный порт для удаления отфильтрованных примесей.

В фильтрах с химической регенерацией устанавливается более сложный БУ - в нем предусматривается дополнительный внешний порт для подачи химического реагента. Засыпной фильтр с химической регенерацией дополнительно комплектуется баком для приготовления и хранения реагента для регенерации.

Блоки управления подразделяются на несколько типов в зависимости от вида устройства, подающего сигнал к регенерации.

Первый тип БУ - с регенерацией через определенный период времени. Такие БУ снабжаются электронным или электромеханическим таймером, которые подают сигнал о начале регенерации строго через заданный промежуток времени. Фильтры без химической регенерации чаще имеют такой тип БУ.
Второй тип БУ предусматривает регенерацию по расходу воды. В таком блоке управления имеется счетчик воды по типу расходомера, и при расходе воды выше установленной нормы БУ подает сигнал на регенерацию фильтра. Таким типом БУ чаще оснащаются фильтры с химической регенерацией.
Еще один тип БУ, применяемый достаточно редко - с регенерацией по параметрам качества воды. В БУ встраивается несколько датчиков, каждый из которых измеряет определенный показатель качества воды. Если параметр очищенной воды превышает заданную норму (например, по жесткости), подается сигнал на регенерацию фильтровального материала. Датчики, как правило, управляются микропроцессором. Такие БУ недешевы по цене и устанавливаются только на крупных промышленных производствах.

Обычно блок управления монтируют вверху, на горловине корпуса фильтра. На крупных по размеру промышленных фильтрах может применяться боковая компоновка - когда блок управления устанавливают сбоку фильтра.

Блок управления связан с распределительной системой, которая осуществляет переключение потоков внутри фильтра.

Распределительная система

В состав распределительной системы входят:

центральный распределительный стояк,
нижний распределитель,
гравийная подложка.

Центральный стояк - это пластиковая труба, которая устанавливается вертикально в центре корпуса фильтра. Верхний конец трубы центрального стояка подсоединяется к блоку управления. На втором конце трубы закреплен нижний распределитель, или дистрибьютор.

В небольших по размеру фильтрах нижний распределитель может быть выполнен в виде пластиковых насадок, на которых имеется много тонких и мелких щелей. Вода струится по центральному стояку и через нижний распределитель расходится от центра к краям корпуса фильтра. В другом режиме нижний распределитель может собирать воду, идущую вниз внутри корпуса фильтра, и подает ее через центральный стояк вверх, к блоку управления. Конструкция нижнего распределителя позволяет максимально использовать рабочий объем фильтра и препятствует образованию «мертвых зон».

Если фильтр имеет большие размеры, то обычный нижний распределитель не способен справиться со своими задачами. Тогда используют лучевые или параллельные дистрибьюторы, которые отличаются увеличенной пропускной способностью.

Чтобы защитить нижний распределитель от воздействия загрузочного материала, его закрывают слоем дренажной засыпки - так называемой «гравийной подложкой».

Гравийная подложка - это гравий, тщательно отсортированный по размеру гранул. Слой гравийной подложки полностью покрывает нижний распределитель и, благодаря своим дренажным свойствам, способствует равномерному распределению потоков воды в поперечном сечении корпуса.

Фильтрующая среда

Все описанные выше элементы конструкции фильтра выполняют хоть и важные, но вспомогательные функции. Главное, что есть в любом фильтре и что определяет качество его работы - фильтрующая среда. В фильтрах засыпного типа выбор засыпки имеет первостепенное значение и порой является довольно сложной задачей.

От характеристик фильтрующего материала зависит, с какими параметрами загрязнения воды сможет работать фильтр, какой тип регенерации использовать (промывку или обработку реагентами), в каком режиме эксплуатировать фильтр и многое другое.

Компании, поставляющие оборудование для водоочистки , большинство опытных наработок и «ноу-хау» связывают именно с качеством фильтрующего материала.

Перед выбором засыпки проводят всесторонний анализ исходной воды - от начального химического состава и заканчивая набором целевых параметров качества воды. Исходя из этих задач подбирается фильтрующий материал с требуемыми поглотительными способностями.

Затем производится расчет необходимого количества фильтрующей засыпки. В расчете количества засыпки учитывается нужная производительность фильтровальной установки, габариты фильтра, тип регенерации и физико-химические свойства фильтрующего материала.

Расчет фильтра для воды засыпного типа также учитывает разные режимы работы фильтра и соответствующие им скорости потока жидкости, минимально необходимую высоту слоя засыпки, параметр расширения объема фильтрующей засыпки в процессе обратной промывки и многие другие параметры. По результатам проведенного расчета определяют количество засыпки для фильтра каждого типоразмера и производят настройку автоматики блока управления.

Засыпка в фильтре насыпного типа может состоять из материала одного рода (однокомпонентная), или состоять из разнородных фильтрующих материалов (многокомпонентная). Расположение фильтрующих материалов разнородной засыпки внутри корпуса фильтра может идти слоями, или они могут быть перемешанными между собой по всему объему. Возможен и вариант, когда перемешанные разнородные засыпки сочетаются с многослойными.

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.

От вида выбранной засыпки зависит качество и степень очистки воды. Например, если засыпка предназначена для фильтра обезжелезивателя, то ее использование для очистки воды от калия и магния бесполезно. Поэтому важно знать химический состав и выбирать реагент с учетом этих показателей. Но учитывая, что нередко имеется необходимость в удалении нескольких видов примесей, то в этом случае или подбирается комплексный вид расходного материала или составляется многоступенчатая система очистки с использованием нескольких фильтрующих устройств.

Справиться с такой задачей потребителю довольно сложно, поэтому помощь специалистов просто необходима. Получить ее можно в компании «Alfatep» или прямо на сайте одноименного интернет-магазина. Консультанты предложат вариант для самой эффективной водоочистки и помогут выбрать оборудование для этого.

Но кроме правильного выбора засыпки, важно и ее количество, которое также определяется исходным состоянием воды. Важно также учитывать и тип оборудования, производительность, способ регенерации (реагентный или безреагентный) и некоторые другие параметры.

В системах водоочистки могут использоваться однокомпонентные и многокомпонентные засыпки. Первые предназначены для удаления одного вида примесей и их подбор относительно легкий. Многокомпонентные засыпки способны удалять одновременно несколько видов химических элементов и органики, но их подбор достаточно сложен и должен производиться профессионалами с обязательным анализом воды на выходе. После этого, при необходимости, производится корректировка. В самом фильтре такая засыпка может быть смешанной или многослойной, что тоже во многом определяется параметрами воды.

Основные виды фильтрующих засыпок

По своему назначению засыпки можно разделить на следующие виды:

инертные материалы, основная задача которых сводится к осветлению воды и удалению окисленных соединений марганца и железа. Например, Filter-AG гидроантрацит или кварцевый песок;
каталитические – предназначены для удаления сероводорода, железа, марганца. Фильтрация происходит за счет процесса окисления с последующим удалением нерастворимого осадка. А для восстановления фильтрующей способности такой засыпки используются как реагентный, так и безреагентный способ регенерации. Среди засыпок этого вида Pyrolox, МФО-47, Сорбент АС;
сорбционные загрузки для фильтров применяются для очистки воды от растворенных в ней органики и окислителей. На рынке они представлены ионообменными и многофункциональными засыпками.

Основное назначение ионообменных засыпок – удаление положительно заряженных частиц металлов и применяются в тех случаях, когда требуется проведение умягчения воды. Среди популярных загрузок этого вида – Lewatit и Purolite.

Многофункциональные засыпки предназначены для удаления нескольких видов примесей и основным их преимуществом является то, что вся очистка производится в один этап. Такие материалы широко используются в устройствах кабинетного типа, имеющих сравнительно небольшие размеры, например, в модели Аквафор WaterBoss 400 , предназначенной для одновременного умягчения и обезжелезивания воды или в установке Ёлка. WSDF (C)-1,3-Rx -(MIX A) . Среди засыпок этого вида – Кристал-Райт, Микс и другие.

Приобрести любое оборудование водоочистки с доставкой на объект можно прямо на сайте нашего интернет-магазина «Alfatep» , одновременно заказав услугу по монтажу и наладке установок, а также по замене и обслуживанию фильтрующих загрузок. При необходимости, всегда можно получить полноценную консультацию по всем вопросам, связанным с очисткой воды в загородном доме, квартире или офисе и т.д.

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.