Transcript koagulációs szűrés

EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Települési vízgazdálkodás I.
6.előadás
Lassú és gyorsszűrés, koagulációs
szűrés
Dittrich Ernő
egyetemi adjunktus
PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék
Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039.
[email protected]
1
Szűrésről általában


Szűrés célja: különböző fajtájú és méretű szennyezők eltávolítása
szűréssel
Két fő típus:

Felületi szűrés (pl. mikro-szita szűrés)




Mélységi szűrés (pl. aktív-szén szűrés)




A szűrés történhet vékony szűrőfelületen, vagy szemcsés
közegen keresztül is
A szűrőközeg felületén történik a leszűrt szennyezőanyag
felhalmozódása
Alkalmazása akkor célszerű, ha a tisztítandó vízben jelentősebb
mennyiségű nagyobb méretű (0,05 mm feletti) szennyeződés
található
A szűrés szemcsés közegen keresztül történik
A szűrőközeg pórusaiban történik a szennyezőanyag
felhalmozódása
Alkalmazása akkor célszerű, ha a tisztítandó vízben nagy
mennyiségű kisméretű (0,05 mm alatti) szuszpendált anyag van.
A szűrőközeggel kapcsolatos alapfogalmak: szivárgási tényező
[k(t)], hézagtényező [(t)], szűrési sebesség [v] szűrési ellenállás
[Δp, Δh]
2
Mélységi szűrés I.

Szűrés mechanizmusai:






Transzport mechanizmus (befogás, diffúzió (d<0,001 mm), elektromos
töltés, ülepedés, hidrodinamikai folyamatok)
Rögzítő mechanizmus (adszorpció, kémiai kötődés)
Leválási mechanizmus (sebességből fakadó nyírófeszültségek)
Protektív hatásidő (áttörési idő) (t1): a szűrőréteg telítődési időtartama
(ezt követően jelenik meg a szűrt vízben a leszűrni kívánt
szennyeződés)
A szűrés során a leszűrt anyagok felhalmozódnak a pórusokban → a
pórusok áteresztő keresztmetszete csökken → nő a pórusok között
kialakuló áramlási sebesség → nő a szűrőközeg ellenállása
Eltömődési idő (t2): az az időtartam amely alatt a szűrő ellenállása eléri
a megengedett értéket
3
Mélységi szűrés II.


Ideális állapot: t1=t2 → üzemeltetési cél ennek elérése mert ekkor
üzemel leggazdaságosabban a szűrő!
Ha t1<t2 akkor t2 csökkentése vagy t1 növelése a cél. Ebben az
esetben kapacitás vagy hatásfok növelés érhető el. Lehetséges
beavatkozások:





Szűrő előtti vegyszeradagolás bevezetése vagy a vegyszeradag növelése
Szűrőréteg vastagságának növelése
Szemcseátmérő csökkentése
Szűrési sebesség növelése
Ha t1>t2 akkor t1 csökkentése vagy t2 növelése a cél. Ebben az
esetben kapacitás vagy hatásfok csökkenéssel biztosítható a
gazdaságos üzemelés. Lehetséges beavatkozások:




szűrő előtti vegyszeradagolás megszüntetése vagy a vegyszeradag
csökkentése
Szűrőréteg vastagságának csökkentése
Szemcseátmérő növelése
Szűrési sebesség csökkentése
4
Mélységi szűrés III.
Ha a beállított t1 vagy t2 értéket eléri a szűrő,
a szűrőréteg tisztítása öblítéssel történik. Az
öblítés történhet tisztított vízzel, vagy tisztított
vízzel és levegővel együtt (öblítési sebesség:
szűrési sebesség 2-4 szerese).
5
Szűrési alapegyenletek
Szemcse fajlagos
felülete
[m2/m3]:
Permeabilitás
(áteresztő
képességi
szám) [m2]:
Szűrési sebesség
[m/s]:
Darcy-féle szivárgási
tényező [m/s]:
d [m]: szemcseátmérő
6
S0 
d
K0 
Ψ [-]: szfericitás

k0 (1   0 ) 2  S02
v  K0
k  K0
3
0
p
 h
g

k0 [-]: kapilláris alakjától
függő tényező
 [-]: porozitás
∆p [Pa]: szúrési
nyomáskülönbség
 [Pas]: folyadék
dinamikai
viszkozitása
h [m]: szűrőréteg
vastagsága
6
Gyorsszűrés I.



A gyorsszűrés esetén a szűrés nyomás alatti szűrőrétegen
keresztül történik. A szűrőréteg mindig szemcsés közeg.
Szűrési sebesség: 4-60 m/h. (szűrlet minőségi igényétől és a
nyersvíz szennyezettségétől függően)
Alkalmazása sokrétű:



Kialakítás:



Felszíni vízkivételeknél → koagulációs szűrés (kontakt szűrés
vagy szűrő kondicionálás)
Felszín alatti vízkivételek esetén más célú technológia
kiegészítőjeként alkalmazzák → vastalanítás, mangántalanítás,
gázeltávolítás, lágyítás, sótalanítás, nitráttalanítás, stb…
Nyitott gravitációs gyorsszűrők
Zárt nyomás alatti gyorsszűrők
Szűrés üzemelési rendje lehet:


Állandó vízhozamú gyorsszűrés
Változó vízhozamú gyorsszűrés
7
Állandó és változó vízhozamú
gyorsszűrés
8
Nyitott gravitációs gyorsszűrők



Szűrési
sebesség: 2-10
m/h
Általában nagy
kapacitású
felszíni víz
tisztító telepeken
alkalmazzák.
Általában állandó
vízhozamú
üzemszabályozá
ssal működnek.
9
Zárt nyomás alatti gyorsszűrők



Szűrési sebesség: 6-60 m/h
Szűrőréteg öblítés előtti
ellenállása 0,8-1 bar.
Alkalmazott szűrőréteg 0,5 - 4
mm átmérőjű szűrőhomok vagy
szűrőkavics
10
A koagulációs szűrés I.




A szemcsés szűrőközegek a kolloidális méretű szennyezőket csak
kismértékben tartják vissza.
A koagulációs szűrés célja a kolloidális méretű anyagok
leválasztása
A szűrés előtti derítőszerek bekeverésével a flokkulációs
folyamatok a szűrőközegben zajlanak le. A képződő mikro-pelyhek
a gyorsszűrő szűrőközegén már nem tudnak áthaladni.
A szűrési mód: gyorsszűrés
11
Koagulációs szűrés II.


Javasolt derítőszer dózis: 2-15 g/m3 (túlzott adagolás
gyors eltömődéshez vezet)
Alkalmazása nem javasolt ha:





A nyersvíz szennyezőanyag tartalma magas
Jelentős mennyiségű színképző anyagot tartalmaz a nyersvíz
(és azt le is kell választani)
Jelentősen fluktuál a befolyó nyersvíz minősége
Tipikus alkalmazási terület: fürdők forgatásos
víztisztítása, felszíni víztisztítás
A már derített víz utótisztítására is alkalmazható,
ivóvíz vagy nagy tisztaságú ipari víz esetén.
12
Lassúszűrők I.

A tisztítási folyamatok összetettebbek a gyorsszűrőknél. Itt
mértékadó tisztítási folyamatok lehetnek tisztítási céltól függően:




Adszorpció
Deszorpció
Biológiai lebontás
Technológiai adatok:








Szűrési sebesség: 0,05 – 0,5 m/h
Nagy felületű, általában VB medencékben történik a szűrés
Szemcseátmérő: 0,15-0,5 mm
D60/D10=1,5-2,5
Szűrőközeg vastagsága: 0,8-1,5 m
Szűrési ellenállás: 0,05-0,1 bar
A szűrőközeg tisztítása a felső eltömődött rétegek gépi eltávolításával
történik (lenyesés vagy hidraulikus lenyesés)
Öblítés az öblítési sebesség (min. 5 m/h) és a szűrési sebesség nagy
aránya miatt gazdaságosan nem megoldható!
13
Lassú szűrők II. – biológiai
lebontási folyamatok



Szemcsék felületén
megtelepedett
baktériumok végzik
Oldott szerves
eredetű anyagok
biokémiai úton
történő lebontása a
cél (pl. szerves
vegyületek
eltávolítása,
ammónia
eltávolítás).
Fajlagos szubsztrát
felületi terhelésre
méretezhetjük a
szűrőt [mgS/m2h].
14
Lassú szűrők III - kialakítás
15
Speciális szűrési eljárások



Háromfázisú szűrés: levegő hozzáadásával történik
a víz szűrése → cél adszorpciós hatásfok fokozása
vagy a szűrés közbeni oxidáció elősegítése
Ráiszapoló szűrők: a tisztítandó vízhez nagy adszorpciós
kapacitású anyagot kevernek, majd az így kapott zagyot
szűrőfelületen leszűrik. A szűrőfelületen gyorsan
lerakódó szilárd anyag részt vesz a szűrsében. Pl.
Diatóma föld szűrő.
Diatóma föld szűrők: szűrés porózus porcelán felületen
történik. A tisztítandó vízhez diatóma föld port kevernek.
A diatóma föld kovaalgák páncéljából kialakult fehér
színű nagy adszorpciós kapacitású üledékes kőzet.
Hatásfokok: szerves anyag 50-80%, LA: 85-98%
16
Felhasznált irodalom






Dr. Chovanecz Tibor: Az ipari víz előkészítése. Műszaki
Könyvkiadó, Budapest, 1979.
Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztításszennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest,
1990.
Dr. Öllős Géza: Vízellátás - Csatornázás I. Műegyetemi
Kiadó, Budapest, 1995.
Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés: Vízellátás és Csatornázás
tervezési segédlet. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999.
Illés-Kelemen-Öllős: Ipari Vízgazdálkodás. Vízdok nyomda,
Budapest, 1983.
Kucsera Gyula: Környezetvédelmi Műszaki Praktikum II.
PTE-PMMK Környezetmérnöki Szak jegyzet. 1996.
17
Köszönöm a figyelmet!
18