Основа промышленных водоочистных установок колонного типа – засыпки для фильтров. Будучи расходным материалом, зернистые загрузки предопределяют характер, глубину, эффективность очистки и позволяют использовать стандартные конструктивные элементы в различных технологиях водоподготовки. Загрузочные компоненты в зависимости от характеристик являются фильтрующей средой для водонерастворимых примесей, катализатором физико-химических процессов, активным веществом реакций, нацеленных на корректировку химического состава исходной воды.
Типы загрузочных компонентов и способы водоочистки
Зернистые наполнители используются на различных этапах водоподготовки для решения нескольких задач:
- фильтрации взвешенных частиц величиной от 5 микрон;
- обезжелезивания и деманганации;
- удаления тяжелых металлов, органических примесей, остаточного хлора;
- улучшения цветности, прозрачности, запаха;
- умягчения воды;
- корректировки уровня pH и степени минерализации.
В технологиях водоочистки применяют природные или синтетические загрузки, а также реагенты для фильтров «Гейзер» различной плотности, назначения, фракционного состава.
Зернистые засыпки для механической фильтрации
Удаление взвешенных частиц в осадочных фильтрующих установках осуществляется с использованием инертных мелкозернистых засыпок, полученные путем переработки естественных материалов либо синтезированных непосредственно для фильтрации воды.
- Кварцевый песок – естественная фильтрующая среда зернистостью от 0,3 до 5 мм, задерживающая глинистые частицы, органические включения, ржавчину величиной 20-50 мкм. Применяется также в фильтрах другого типа в качестве поддерживающего слоя для предотвращения выноса основной загрузки.
- Антрацит – природный материал из наиболее прочной марки ископаемого угля. Характеризуется повышенной грязеемкостью благодаря увеличенной глубине проникновения примесей в фильтрующий слой. Очищает воду от коллоидных частиц, может использоваться как одна из ступеней водоочистки в многослойных фильтрах.
- Filter AG – легкая синтетическая засыпка для фильтров из безводного оксида кремния. Отличается развитой фильтрующей поверхностью и надежно удерживает нерастворимые включения крупностью 20-40 микрон.
- Filter AG Plus – более тяжелый материал из дробленой клиноптилолитовой руды. Микропористые гранулы с шероховатой поверхностью угловатой формы эффективны при очистке воды от взвесей свыше 5 мкм.
Загрузки для удаления механических частиц инертны по отношению к содержащимся примесям, и восстанавливают свойства при интенсивной промывке обратным током воды с последующим выводом ранее отфильтрованных загрязнений в сточную канализацию.
Засыпки для сорбционных установок
Осветление воды, удаление постороннего запаха и привкуса выполняется преимущественно с использованием наполнителей из активированного угля. Наряду с улучшением органолептических свойств, такие засыпки для фильтров очищают воду от опасных даже в незначительных концентрациях примесей:
- фенолов;
- тяжелых металлов;
- пестицидов;
- нефтепродуктов;
- остаточного хлора, используемого при обеззараживании.
Наиболее эффективны в качестве сорбентов угли из скорлупы кокосового ореха. От традиционных материалов, полученных из березовой древесины, сорбент из скорлупы кокоса отличается повышенной прочностью и минимальной зольностью. Поглощающая способность материала вчетверо выше за счет дополнительного раскрытия пор и увеличения контактной поверхности путем активации перегретым до 800-1000ºC паром.
Посеребренный активированный уголь с бактерицидными свойствами препятствует размножению бактерий без использования дополнительных обеззараживающих реагентов для фильтров «Гейзер». Чтобы предотвратить возникновение туннельного эффекта, технологией предусмотрено периодическое взрыхление угольного сорбента обратным током воды.
Ионообменные загрузки
Для умягчения воды служат установки ионного обмена, в которых используются катионообменные смолы. Механизм очистки состоит в замещении катионов кальция и магния из вредных для человека, домашней техники и промышленного оборудования солей жесткости положительно заряженными ионами натрия. В качестве засыпки для фильтров используются гранулированные смолы на основе полистирола или стабильных гелеобразных составов с иной структурой полимерной матрицы.
Анионообменные смолы, поставляемые в форме сферических гранул, позволяют удалять из воды нитраты и опасные органические примеси. Основой таких ионообменных компонентов является макропористая акрилатная или сополимерная стирол-дивинилбензольная матрица, а функциональной группой – отрицательно заряженные ионы хлора или гидроксильной группы (OH). Регенерация смол выполняется промывкой солевым раствором.
Сменные засыпки для фильтров обезжелезивания
Особенности очистки от железа, выбор технологий и загрузочных материалов зависят от ряда факторов:
- формы присутствия металла – в растворенном (двухвалентное Fe2+) или нерастворенном (трехвалентное Fe3+) виде;
- степени кислотности воды;
- объема водоочистки;
- концентрации железа;
- наличия в воде сероводорода.
При небольших объемах очистки применяют безреагентное обезжелезивание, при котором основным окислителем является кислород в аэрационной колонне. В качестве вспомогательного катализатора и фильтрующего материала применяются загрузка Birm, алюмосиликатный сорбент МС.
При промышленных масштабах обезжелезивания используется более интенсивное окисление. Реагентами для фильтров «Гейзер» здесь служат перманганат калия, активный хлор, озон, перекись водорода. Гранулированные засыпки исполняют роль катализатора окислительного процесса, а также фильтрующей среды, в пористой структуре которого удерживаются образовавшиеся нерастворимые окислы. Наряду с проведением обезжелезивания и деманганации такие загрузки удаляют из воды более широкий спектр примесей:
- Сорбент АС – нефтепродукты, фтор, металлы, фенол;
- Медесодержащий сорбент МХС – сероводород, растворенные сульфиды;
- Quantum DMI-65 – мышьяк, а также железо при исходной концентрации 30–35 мг/л.
Для очистки от сероводорода при одновременном удалении марганца и железа задействуют Pirolox, Гринсанд, МТМ, Greensand Plus. При этом Пиролокс используется как в установках аэрационного типа, так и реагентного обезжелезивания. Единственный загрузочный материал, не нуждающийся в регенерации – Quantum DMI-65, все прочие засыпки для фильтров необходимо регенерировать не реже одного раза в неделю.
Мультикомпонентные загрузки Экотар
Комплексная очистка воды возможна не только при технологии многоступенчатой фильтрации, но и благодаря засыпкам из нескольких компонентов, позволяющим выполнять весь процесс водоподготовки в одной колонне. Основа разработанных компанией «Гейзер» мультикомпонентных загрузок Ecotar – смесь активных смол нескольких типов. Инертная смола выполняет роль предфильтра с пористостью 10 мкм, а также препятствует выносу наружу мелких фракций в фазе регенерации. Мелкозернистая катионообменная смола имеет тонкий защитный слой и увеличенную поверхность контакта, что ускоряет замещение ионов щелочноземельных и других металлов. С группами органических загрязнителей, обладающих отрицательным зарядом, работает макропористая анионообменная смола.
Такая комбинация компонентов позволяет очищать воду от всех характерных загрязнений:
- твердых включений;
- избыточной жесткости;
- сверхнормативного марганца и железа в любых формах;
- органических соединений;
- тяжелых металлов.
Для типичных условий водоочистки из природных источников разработано несколько вариантов многокомпонентных засыпок для фильтров.
- Экотар A – состав для фильтрации колодезной и скважинной воды из верхних водоносных горизонтов. Производит очистку от органических железистых соединений, марганца, растворенного железа, щелочноземельных металлов.
- Экотар А Био – засыпка, в структуру которой дополнительно введен активированный уголь с частицами серебра, препятствующий жизнедеятельности бактерий и возникновению неприятного привкуса и запаха. Используется при водоочистке из скважин, поверхностных водозаборов, колодцев.
- Ecotar В и В30 – умягчают воду с одновременной деманганацией и обезжелезиванием при концентрации железа до 15 и 30 мг на литр соответственно. Оптимальны для артезианских вод из глубоких скважин с незначительным количеством органики.
- Экотар С и C30 – специально разработаны для колодезных, скважинных, поверхностных водозаборов с характерно повышенным содержанием органических загрязнений, марганца и железа.
При восстановлении ресурса мультикомпонентных смесей в качестве регенерирующего реагента для фильтров «Гейзер» используют раствор поваренной соли (NaCl). Применять засыпки нельзя лишь для воды с присутствием нефтепродуктов, хлора, сероводорода, а также железа в аномально высоких концентрациях свыше 30 мг на литр.
Реагенты для систем водоочистки
Работоспособность и срок службы водоочистного оборудования, ресурс сменных засыпок, эффективность технологического процесса прямо зависит от химреагентов. Необходимы они для корректировки исходных характеристик воды, восстановления свойств загрузки, интенсификации осадкообразования примесей. Наиболее востребованные реагенты при водоподготовке:
- перманганат калия и гипохлорит натрия – используются как окислители в процессах обезжелезивания, а также для регенерации загрузочных материалов;
- коагулянты – инициируют укрупнение частиц и ускоряют выпадение примесей в осадок;
- БОС – бактерицидный окислитель для осажденных окислов железа и отмывки засыпок для фильтров колонного типа;
- NaCl – основа регенерирующего раствора для ионообменных сред;
- щелочные и кислотные реагенты – необходимы для регулировки pH исходной воды, промывки мембран, очистки оборудования.
Безошибочно выбрать сменные засыпки и реагенты для фильтров «Гейзер» в действующих или проектируемых системах водоподготовки помогут наши специалисты.
