ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАГРУЗКОЙ

УДК 628.16

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАГРУЗКОЙ

О.Б. Говоров*, А.В. Елсуков**

* ООО Научно-технический центр «ФОНСВИТ», г. Балашиха ** Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва

Аннотация.

В статье приведен анализ данных по качеству поверхностных сточных вод. Рассмотрены процессы очистки поверхностного стока и реализуемые их сооружения накопительного типа. Показано, что промывка фильтрующей загрузки оказывает существенное влияет на эффективность работы фильтров, которые являются неотъемлемым элементом любой технологической схемы. Анализ опыта эксплуатации показал, что водяная промывка с интенсивностью не более 20-25 л/с.м2 приводит со временем к накоплению остаточных загрязнений в крупногранульных слоях загрузки. Приведены результаты исследования по интенсификации процесса промывки плавающей загрузки за счет применения дополнительно сжатого воздуха к водяной промывке и использования чередующихся импульсов с резким увеличением интенсивности подачи промывной воды до 49 л/с.м2.

Одним из источников загрязнения водных объектов являются неочищенные поверхностные сточные воды. Их состав формируется в зависимости от различных факторов, к которым можно отнести климатические условия региона, санитарное состояние бассейнов водосбора и другие. Загрязняющие вещества поверхностного стока с городских территорий представлены в основном взвешенными веществами (50-1250 мг/л), нефтепродуктами (0,12-475 мг/л), ХПК (50-450 мг/л), хлоридами (33-850 мг/л), сульфатами (46-972 мг/л), тяжелыми металлами и др. Анализу качественного состава поверхностных сточных вод посвящены многочисленные работы, результаты которых нашли отражение в научно-технической литературе [1, 2].

К качеству очищенных поверхностных сточных вод предъявляются жесткие требования, что определяет необходимость глубокой степени их очистки перед сбросом в водоемы рыбохозяйственного назначения и соответственно тщательного и обоснованного выбора технологической схемы и состава сооружений.

Традиционные очистные сооружения накопительного типа, как правило, реализуют механическую очистку, аккумулирование и осветление воды, реагентное отстаивание, флотацию или контактную фильтрацию. Для доочистки сточных вод используют широко распространенные методы механического фильтрования на зернистых инертных и сорбционных загрузках. Обеззараживание очищенных стоков применяют при их отведении в водные объекты или при их повторном использовании на нужды технического водоснабжения [3]. Контактная фильтрация с предварительной реагентной обработкой сточных

Ключевые слова:

поверхностные сточные воды, качество воды, взвешенные вещества, технология очистки, фильтр, пенополистирольная загрузка, промывка История статьи: Дата поступления в редакцию 11.02.21

Дата принятия к печати 12.02.21

вод является важным этапом очистки поверхностного стока, от эффективности которого зависит санитарно-гигиеническая надежность сооружений глубокой доочистки и очистного комплекса в целом.

Специалистами ООО Научно-технический центр «ФОНСВИТ» были разработаны, спроектированы и внедрены в производство технологические схемы очистки поверхностного стока производительностью до 1500 м3/ч, в состав которых входили сооружения контактной фильтрации — различные типы фильтров с плавающей пенополистирольной загрузкой (рис. 1), отличающиеся конструктивными особенностями, направлением фильтрационного потока, характеристиками фильтрующей загрузки и уровнем автоматизации технологического процесса [4, 5]: КФПЗ-1 (ФПЗ-1); АФПЗ-4; ФПЗ-4; КФПЗ (ОС). Продолжительность фильтроцикла таких фильтров для обеспечения стабильного эффекта очистки обычно составляет 12 ч, а скорость фильтрования через слой плавающей загрузки толщиной 0,8-1,3 м и крупностью гранул распределительного и рабочего слоя 4-8 и 1,5-1,8 мм соответственно колеблется в пределах от 4,5 до 5 м/ч.

Восстановление работоспособности фильтрующей загрузки, достигается ее водяной промывкой нисходящим потоком при одновременном расширении слоя загрузки. Процесс промывки оказывает существенное влияние на эксплуатацию фильтра в целом.

Рис. 1. Промышленные фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой

Опыт эксплуатации пенополистирольных фильтров, для которых характерен режим фильтрования по убывающей крупности гранул (тип ФП3-4) показал, что принятая интенсивность промывки 20-25 л/с.м2 и ее продолжительность (менее 5 минут) являются недостаточными, что с течением времени приводит к накоплению загрязнений в толще крупногранульной загрузки и сокращению продолжительности фильтроцикла. Увеличение интенсивности в 1,5-1,6 раза способствует расширению слоя загрузки на 30-40% и повышению эффективности ее отмывки, однако приводит к значительным увеличению объёма промывной воды и диаметров трубопроводов дренажной системы.

Интенсификация процесса промывки плавающей загрузки достигается путем совместного использования сжатого воздуха и воды (водо-воздушная промывка) и кратковременных импульсов с повышенной интенсивностью (импульсная промывка). Исследования были проведены на модельной установке в производственных условиях действующих очистных сооружений поверхностного стока. В качестве исходной использовалась осветлённая вода после резервуара-отстойника. Крупность загрузки составляла от 1 до 8 мм. Суммарная толщина слоя составляла 0,8 м, из них 12% приходилось на крупногранульную загрузку. Продолжительность фильтроцикла не превышала 11 ч. Грязеёмкость загрузки по взвешенным веществам во время опытов составляла 8,3 кг/м3, по нефтепродуктам — 0,011 кг/м3. Как показали результаты исследований при восходящей водо-воз-душной промывке сжатым воздухом (расход — 4-5 л/мин) и очищенной водой с интенсивностью 4,8 л/с.м2 удаляются, в первую очередь, загрязнения из верхнего крупногранульного слоя, а затем

03

г

м О

-I

м

Э СО

I

0 .

с ю к го 5 а

г г

¡е и

5 О в £

1 £

<и з

х©

зк-е

. т

й * О 5

* I

и Э

з

Ш (0

о

00 с

* "

00 ч

о

а

О ей

ш

о

5

X

и

о а с

го и

транспортируются загрязнения выносимые из нижележащих средне- и мелкогранульных слоев загрузки. Было установлено, что основная масса загрязнений выносится в первые 30 с. По окончании промывки продолжительностью 6 минут в промывной воде остаточная концентрация взвешенных веществ и нефтепродуктов не превышает 8 и 0,7 мг/л соответственно.

Опыты по проведению нисходящей импульсной промывки показали, что краткосрочные импульсы интенсивностью 49 и 42 л/с.м2 (рис. 2) обеспечивают увеличение относительного расширения крупногранульных слоев загрузки с плотностью 60-80 кг/м3 в пределах 30-40% и интенсивное перемешивание гранул. Таким образом вначале из крупногранульных слоев выносятся загрязнения, далее они транспортируются через расширенные слои более мелких гранул в течение последующих 3-5 минут промывки и выносятся за пределы модельного фильтра (тип ФПЗ-1).

<

О 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Продолжительность промывки, с

интенсивность промывки, л/с. м2 —»—концентрация нефтепродуктов, мг/л

900

О 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Продолжительность фильтр о цикл а, с

Рис. 2. Кинетика выноса нефтепродуктов и взвешенных веществ при импульсной промывке различной интенсивности

Выводы.

Анализ работы промышленных фильтров в составе схемы очистки поверхностного стока показал, что на эффективность последних существенное влияние оказывает режим промывки фильтрующей загрузки и её параметры

Экспериментально установлено, что применение водо-воздушной промывки интенсивностью 4,8 л/с.м2 и кратковременной импульсной промывки плавающей загрузки интенсивностью 49 и 42 л/с.м2 позволит предотвратить накопление остаточных загрязнений особенно в слоях крупногранульной загрузки, снизить эксплуатационные затраты на 15-20% и в целом обеспечить эффективную и стабильную работу фильтровальных сооружений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев М.И., Курганов А.М. Организация отведения поверхностного (дождевого или талого) стока с урбанизированных территорий. М., АСВ, 2000. 352 с.

2. Кичигин В.И., Быкова П.Г. Исследование физико-химических характеристик поверхностного стока населенных пунктов // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 11. С.28-32.

3. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Дополнение к СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения» (актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85). М., ОАО «НИИ ВОДГЕО». 2014. 89 с.

4. Говорова Ж.М. Регулирование и очистка поверхностных сточных вод // Строительство и архитектура. Сер. Инженерное обеспечение объектов строительства. Обзорная информация. Вып. 2.1-47. М.: ВНИ-ИНТПИ. 2005. 47 с.

5. Журба М.Г., Говорова Ж.М., Говоров О.Б. Технологические и конструктивные решения в области очистки поверхностного стока с применением осветлительно — сорбционных фильтров // Водоочистка. Водопод-готовка. Водоснабжение 2008. № 1. С. 29-34.

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

О.Б. Говоров, А.В. Елсуков. Интенсификация процесса промывки для повышения эффективности работы фильтров с плавающей загрузкой. — Системные технологии. — 2021. — № 38. — С. 18—21.

INTENSIFICATION OF THE FLUSHING PROCESS TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF FLOATING-BED FILTERS

O.B. Govorov*, A.V. Elsukov**

* Scientific-technical center «FONSVIT» JSC, Balashikha ** Russian University of transport (MIIT), Moscow

Abstract.

The article provides an analysis of data on the quality of surface wastewater. The processes of purification of surface runoff and their storage-type facilities are considered. It is shown that the washing of the filter media has a significant effect on the efficiency of the filters, which are an integral element of any technological scheme. An analysis of the operating experience of industrial filters with a floating load showed that water flushing with an intensity of no more than 20-25 l/s.m2 leads over time to the accumulation of residual contaminants in the coarse-grained layers of the load.

The results of a study on the intensification of the washing process of a floating load due to the use of additional compressed air for water washing and the use of alternating pulses with a sharp increase in the intensity of the washing water supply up to 49 l/s.m2 are presented.

Key words:

surface wastewater, water quality, suspended solids, treatment technology, filter, polystyrene foam loading, flushing.

Date of receipt in edition: 11.02.21 Date o f acceptance for printing: 12.02.21

О

z

H Û -I H

D

CÛ

I

0 . J J

с vo

к го

S û

S É

¡e и

s о

в £

s g

1 £

<u £

I &

S-&

. m

Й *

О s

* i

и a

ç 2

ш U

о

CQ С

« S

00 «

о

a

О ca

О i_

LQ

О

s

X

u 2 I о a с

го и