Фильтр обезжелезивания. Что это такое?

Фильтр обезжелезивания. Что это такое?

Часть первая.


Обезжелезивание воды один из самых трудных вопросов в индустрии водоподготовки, в котором можно легко запутаться при поиске нужного решения. Зачастую продавцы фильтров не до конца понимают, как работает система обезжелезивания, не говоря уже о конечных потребителях. Все это потому, что существует множество различных, сложных и не очень методов, но базовые принципы обезжелезивания одинаковы и просты. Наша статья поможет вам понять, что такое фильтр обезжелезивания, как он работает, а также, при необходимости, сэкономить время, деньги и нервы.

Фильтры обезжелезивания используют три стадии очистки: окисление, фильтрация, промывка.


1-я стадия: Предварительная обработка – окисление.


Предварительная обработка — это химический процесс, который называется окисление. В качестве окислителя используют - воздух, хлор, озон, перекись водорода и др. В процессе окисления растворенные в воде примеси выпадают в осадок - переходят в нерастворимую форму. Вместе с водой образовавшийся осадок продвигается от емкости с окислителем в фильтр. Лирическое отступление: большинство «специалистов» и конечных потребителей, считающих себя таковыми, заблуждаются, считая, что фильтрующие загрузки вполне могут справиться с растворенным железом самостоятельно, без предварительного окисления. Заметим, что окислительные свойства таких распространенных загрузок как: Greensand, Birm, Pyrolox имеют ограниченные возможности, но они могут быть более эффективны с применением сильных окислителей (воздух, хлор, марганец и др.). Если железо не окислено полностью, оно не может быть удалено с помощью фильтрации. Поэтому стадию окисления нельзя исключать из системы обезжелезивания воды.


2-я стадия: Фильтрация.


Попадая в фильтр осадок задерживается в слое той фильтрующей загрузки, которая применима с тем или иным методом окисления. На данном этапе важно правильно выбрать производительность фильтра. Почему? Потому что вода с окисленным осадком течет через всю площадь фильтрующей загрузки. Если размер баллона соответствует скорости потока - вода протекает равномерно и фильтрующий материал будет задерживать механический осадок (окись железа, марганца, сероводорода, мышьяка). Если размер баллона не соответствует скорости потока, не весь осадок будет задерживаться в слое загрузки, и некоторая его часть будет проходить дальше. Повсеместно распространяются ошибочные расчеты относительно производительности фильтрующих баллонов. Как рассчитать правильно и не прогадать с размером баллонов, рассмотрим другой части этой статьи.


3-я стадия: промывка.


После того как осадок остался в слое фильтрующего материала, необходимо произвести промывку фильтра. Для промывки фильтра важны: скорость потока, а также диаметр и протяженность дренажной линии. Если один или несколько параметров не соответствуют требуемым производителем значениям, фильтр не будет промываться полностью, он будет накапливать в себе осадок и загрузка начнет превращаться в массивный кусок грязи, который может весить от 50 до 500 кг. Стоит ли говорить, что без должной промывки фильтр перестанет функционировать? Если у вас после фильтра обезжелезивания установлена колба с картриджем и вы замечаете, что картридж со временем желтеет, значит ваша система работает не правильно.

Можно ли получить все стадии в одном баке? Иногда стадии окисления, фильтрации и обратной промывки могут быть выполнены в одном баке. Такие фильтры обезжелезивания работают, но не долго и не эффективно. Системы, которые используют раздельные емкости для окисления и фильтрации гораздо более эффективны, т. к. разделение функций позволяет тоньше настроить систему, и изменить, при необходимости, какую-либо из этих важных стадий.

Теперь у вас есть базовое понимание того, как работает фильтр обезжелезивания. Перед выбором фильтра вы должны подумать о том, сколько воды вам действительно нужно фильтровать. Количество воды пропускаемой через фильтр называется «скорость потока» и измеряется в «галлонах в минуту» (gpm). Понимание вашего расхода воды является важным шагом при выборе фильтра. Так как основные производители комплектующих для фильтров применяют английскую систему исчисления, значит и мы будем придерживаться в расчетах данной системы, в некоторых случаях, для наглядности, будем переводить в понятную нам метрическую систему.


Часть вторая.


В этой статье мы более подробно рассмотрим каждый этап и дадим несколько важных рекомендаций.

Разбираем окислители.

Как мы помним, растворенное железо, марганец и сероводород не могут быть удалены из воды физическим способом. Необходима химическая реакция, в результате которой примеси выпадают в осадок и могут быть отфильтрованы и удалены при помощи промывки. Какие бывают окислители?

Аэрация - это однозначно самый популярный метод предварительной обработки воды в системах обезжелезивания. Применение воздуха в качестве окислителя - естественный процесс. Воздух доступен и бесплатен, он не может закончиться, не добавляет в воду каких-либо химических веществ. Существует несколько различных способов добавления воздуха в качестве окислителя. Это может быть отдельный бак большого объема с компрессором и распылителем — безнапорная аэрация. Либо более компактные варианты использующие напорные компрессоры или воздушные эжекторы. Также встречаются и варианты все в одном – использующие воздушную подушку непосредственно внутри баллона с фильтрующей загрузкой. Самый эффективный метод — отдельный баллон для аэрации с системой удаления лишнего воздуха и напорный компрессор, с возможностью регулировки объема дозируемого воздуха.

Хлор - сильный окислитель. Хлор используется повсеместно в городских системах водоподготовки не только в качестве окислителя, но и как средство для дезинфекции воды. Хлор не дорогой и доступный окислитель, который можно приобрести в специализированных магазинах.

Перманганат калия - это еще один химикат используемый в водоподготовке в качестве окислителя. Этот окислитель эффективнее хлора, но требует внимательного и аккуратного обращения. Фильтры обезжелезивания на базе загрузки Greensand (использующей перманганат калия в качестве окислителя и реагента) применяются в тех случаях, когда химический состав воды не позволяет использовать воздух для окисления и если не хватает места для системы хлорирования. Марганец, содержащийся на загрузке, окисляет растворенное железо. В результате чего окислительная способность загрузки уменьшается, а при промывке окислителем восстанавливает свои свойства.

Перекись водорода - является еще одним окислителем, который не часто встречается в системах обезжелезивания. Данный окислитель не стабилен, при долгом контакте распадается на воду и кислород; имеет антибактериальные свойства. Редко встречается в специализированных магазинах, дорог.


Время окисления.


Для того, чтобы сделать чашечку хорошего кофе, требуется потрать определенное количество времени. Также и окисление требует времени для нужного результата. Продолжительность смешивания окислителя с водой называется — время контакта.

Время контакта окислителя с водой 2 минуты – за это время происходит удаление только железа из воды. С двухминутным временем контакта, баллон, рассчитанный на скорость потока 20 gpm. (90 л./мин) обеспечит скорость потока лишь 10 gpm (45 л./мин. 20/2=10), при этом из воды в нерастворимое состояние выпадет только железо.

Время контакта 3 минуты - удаление железа, марганца и/или сероводорода. С дополнительными примесями тот же баллон будет иметь скорость потока уже 6,7 gpm (30 л./мин.).

Как вы видите, сероводород и марганец окисляются дольше. На самом деле, сероводороду необходимо в 7 раз больше кислорода, чем железу.


Единицы измерения.


Основные единицы измерения используемые при расчетах фильтров обезжелезивания — квадратный фут. Площадь фильтра определяется диаметром баллона. Например, баллон 14” в диаметре имеет площадь в 1.07 sq.ft. (0,09 м2). Чем больше фильтрующая поверхность — тем больше очищенной воды можно получить; либо необходим баллон большого диаметра, либо несколько баллонов работающих параллельно.

Производительность фильтров обезжелезивания измеряется в галлонах в минуту на квадратный фут поверхности (gmp/sq.ft.). Скорость потока зависит от двух параметров — качество исходной воды и количество воды, которое вы желаете отфильтровать.


Расход воды в режиме сервиса (Service flow rate).


Работа фильтра в режиме сервиса подразумевает непрерывный поток воды в течение более 10 минут.

Приведем пример:

Производительность 5 gpm/sq. ft. (~23 л. мин/м2) - удаление железа.

Баллон 14” (дюймов) в диаметре (1.07 sq. ft. (0,09 м2) площадь поверхности) способен пропустить очищенную воду со скоростью потока 5.36 gpm. (20 л/мин) в течение нескольких часов. (1.07 sq. ft. Х 5 gpm/sq. ft. = 5.36 gpm)

Производительность 3 gpm/sq. ft. (~14 л.мин/м2) - удаление железа, марганца, мышьяка, и/или сероводорода.

Если в исходной воде присутствует не только железо, то в том же 14” фильтре скорость потока будет уже 3.21 gpm (12 л/мин ).


Пиковая скорость потока (Peak flow rate).


Производительность 7 – 10 gpm/sq. ft. (~32 — 45 л.мин/м2 )

Это скорость потока, при которой разбор воды длится не более 1-3 минут. Это может быть, когда включается режим полоскания в посудомоечной или стиральной машине, слив унитаза и умывание рук. Во время пика 14” баллон может обеспечить скорость потока фильтрованной воды до 10.7 gpm (48 л./мин.) – в зависимости от качества исходной воды.


Скорость потока обратной промывки и размер баллона (Backwash flow rate).


Если загрязняющие вещества не окисляются, они не могут быть отфильтрованы.

Для правильной и продолжительной работы системы обезжелезивания важно не только правильно подобранный размер баллонов для предварительной очистки и для фильтра, но и полноценная обратная промывка фильтрующего материала. Если скорости потока обратной промывки будет не достаточно, то фильтрующий материал быстро выйдет из строя. Иногда даже ставят дополнительный насос для увеличения скорости потока обратной промывки. Для сравнения: смола в умягчителях воды легкая и поэтому достаточно скорости потока (при обратной промывке смолы) в 14” баллоне — 4,2 gpm (19 л/мин). Но фильтрующий материал обезжелезивания намного тяжелее и требует большей скорости потока для нормальной промывки.

Сравните:

12 gpm (54 л/мин) – Greensand

12 gpm (54 л/мин) – Birm

15 gpm (67,5 л/мин) – Кварцевый песок

25 gpm – (112,5 л/мин) Pyrolox

30 gpm – (135 л/мин) KDF

Не маловажную роль играет диаметр сливной трубы. Если для умягчителя на 14'' баллоне достаточно ½'' трубы, то для обратной промывки фильтра обезжелезивания такой размер никогда не применяется (только для баллонов до 10'', и только в исключительных случаях). При скорости потока 11 gpm (49,5 л./мин.) через ½” трубу гарантировано сильное падение давления воды и нет никакой возможности обеспечить промывку со скоростью потока 30 gpm (135 л./мин.) через эту же трубу.

Для обратной промывки 10” баллонов фильтров обезжелезивания мы используем ¾” трубы для слива. В более производительных системах мы используем - 1”, 1.5”, 2” или 3” трубы для обеспечения полноценной обратной промывки.


Часть третья.


Это заключительная третья часть статьи, которая была написана, чтобы объяснить, как работают фильтры обезжелезивания. В этой части мы попробуем применить на практике то, что узнали в первой и второй частях статьи.

Рассмотрим пример: частный дом, по анализу воды превышено содержание железа. Необходимо подобрать систему обезжелезивания с пиковым сервисным потоком 8 gpm (36 л/мин).

Давайте представим, что у нас семья из четырех человек, средний расход воды 75 литров в день на человека. Расход воды находится на достаточно низком уровне большую часть дня, но есть несколько пиков, где многочисленные приспособления и приборы работают одновременно. Мы собираемся разработать систему водоподготовки, которая является типичной для большинства районов Подмосковья:

Анализ Воды:

- 4.0 железо (мг)
- 0.0 сероводорода (мг)
- 7.4 рН
Использование Воды:
- 2 gpm (9 л/мин.) посудомоечная машина
- 4 gpm (18 л/мин.) стиральная машина
- 2 gpm (9 л/мин.) туалет
- 2 gpm (9 л/мин.) кран
- 8 gpm (36 л/мин.) пиковый расход
Окисление:

Т. к. мы уже знаем, что для окисления железа время контакта составляет 2 минуты, рассчитываем:
8 gpm х 2 мин. = 16 галл. (72 л.) воды требуется запаса для пикового расхода. Баллон 13” х 54” вмещает 18 гал. (81 л.) воды и является идеальным для наших нужд.

Фильтрация:
Т. к. перед нами стоит задача обеспечить пиковую скорость потока 8 gpm (36 л./мин.), для удаления железа будем использовать пик 9 gpm/sq.ft. (41 л. мин./м2) из-за высокого уровня железа в воде.
8gpm / 9gpm/sq.ft. = 0.88 sq.ft. (0,082 м2) требуемая площадь поверхности
У баллона 13” диаметром площадь поверхности 0.92 sq.ft. (0,085 м2), и производительность 8.28 gpm (37 л./мин.) при удалении железа — в течении 10 минут.

Промывка:
По анализу воды нам подойдет Birm – доступный и недорогой фильтрующий материал. По паспорту, скорость обратной промывки у этого материала 10-12 gpm/sq.ft. (45-55 л.мин./м2). Зная эти данные, рассчитываем скорость промывки: 0,92 x 12 = 11 gpm (49,5 л./мин.). Для большинства канализационных труб данный поток не является критическим, поэтому можно использовать либо канализационную трубу или, если есть, сливной трап. Еще одну решающую роль играет диаметр дренажной линии. Для баллона 13''x54'' необходимо использовать дренажную линию диаметром 1''. Вот так в итоге должна выглядеть система обезжелезивания:

Обезжелезивание воды

17.02.2019 20:19:21
0
199

Комментарии:

Внимание: HTML символы запрещены!
Я прочитал Пользовательское Соглашение и согласен с условиями