4. Mechanizm filtracji. Rodzaje filtrów.

Filtracja-oddzielenie fazy stałej od ciekłej podczas przepływu wody przez ośrodek porowaty. Zatrzymane wówczas zostają cząstki o rozmiarach większych od wielkości porów materiału filtracyjnego, a także cząstki mniejsze. Średnica cząstek zatrzymywanych podczas filtracji wynosi d=0,1-50μm.

Kiedy stosujemy? Niezbędna do oczyszczania wód powierzchniowych. Usunięcie zawiesiny pokoagulacyjnej z wody, usunięcie zawiesiny z wód podziemnych.

1)Filtracja pośpieszna-realizowana przez przepuszczenie pisaku kwarcowego-zachodzą procesy fizyczno-chemiczne (tzw. cedzenie)

2) Filtracja powolna-na filtrach wytwarza się błona filtracyjna, która rozkłada związki organiczne

Mechanizm zatrzymywania cząstek:

1) cedzenie – zatrzymane są głównie cząstki większe od średnicy porów, odgrywa dominującą rolę, gdy: dcz/dz>0,2 ( gdzie dcz- średnica cząstek; dz- średnica ziaren). Powoduje zmniejszenie porowatości złoża i szybki przyrost strat ciśnienia hydrostatycznego. Może to niekiedy prowadzić do zablokowania złoża bez wykorzystania jego głębokości.

2) sedymentacja – podlegają jej cząstki 0 d=2-10μm , ρ=2,69g/cm³ , stopień sedymentacji η_s=Δ*ρ*g*d_cz² /18*μ*Vf ;

3) dyfuzja – dotyczy cząstek o d<1 μm podlegającym ruchom Browna ; η_d=0,9*(K*T/ μ*dcz*dz*Vf)^2/3

4 )wychwytywanie – wynik wzajemnego zderzania się, wychwytywane są cząstki znajdujące się w odległości <=0,5d_cz od ziarna materiału filtracyjnego η_w=3/2 *(dcz/dz)²

Efektywność filtracji: η=η_s+ η_d + η_w

Rodzaje filtrów:

1. Podział ze względu na rodzaj procesu zachodzącego w złożu filtracyjnym:

- do mechanicznego zatrzymywania zawiesin

- kontaktowe ( za pomocą koagulacji)

- katalityczne

- biologicznie aktywne( w złożu musi rozwinąć się mikroflora)

- sorpcja – zachodzi proces adsorpcji

- chemiczne

- jonowymienne

1. Podział ze względu na podział wymuszenia przepływu wody przez złoże filtracyjne

- filtry otwarte – grawitacyjne

- filtry zamknięte – ciśnieniowe

1. Podział ze względu na prędkość przepływu wody

- filtry powolne – V=0,1-0,5m/h

- filtry pospieszne – V=1-20m/h

- filtry superpospieszne – kilkadziesiąt m/h

1. Podział ze względu na ilość warstw

- jednowarstwowe – jeden rodzaj materiału filtracyjnego

- wielowarstwowe – 2-3 warstwy materiału filtracyjnego o zróżnicowanej gęstości i uziarnieniu tak dobranym, aby podczas płukania nie nastąpiło wymieszanie warstw.

Materiałami filtracyjnymi są: piasek kwarcowy, węgiel antracytowy, granulowany węgiel aktywny.