РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ УСТАНОВКИ ФІЛЬТРА ТА МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ФІЛЬТРУВАННЯ ДЕКАРБОНІЗОВАНОЇ ВОДИ І УМОВ ВОДОПОВІТРЯНОЇ ПРОМИВКИ ФІЛЬТРУЮЧОГО ШАРУ
2.1. Пілотна установка та методика досліджень технологічних параметрів очистки декарбонізованої води фільтруванням
Виходячи з того, що процес моделювання декарбонізованої води пов'язаний зі значними труднощами, а результати досліджень процесу фільтрування й промивки фільтруючого шару в лабораторних умовах потребує певного уточнення, нами було виготовлено напіввиробничу експериментальну установку фільтра із плаваючим фільтруючим шаром, яку встановлено в цеху декарбонізації ВАТ "Рівнеазот". Розміри в плані такої установки 1000?1000 мм, висота - 4200 мм. У верхній частині установки, над фільтруючим шаром, розташовано надфільтровий простір висотою 2500 мм (рис.2.1). Для запобігання виносу гранул фільтруючого шару в надфільтровий простір, у нижній його частині цього простору розташовано утримуючу полістирол систему, яка виконана у вигляді сітки із квадратними вічками розміром 1,5 мм.
Параметри фільтруючого шару
Еквівалентний діаметр гранул фільтруючого шару (мм)Товщина фільтруючого шару (м)2,631,42,181,41,761,2 Висота підфільтрового простору становить 0,7...0,9 м.
Для рівномірного розподілу повітря під фільтруючим шаром розташовано систему з 5-ти повітропроводів, виконаних у вигляді труб діаметром 25 мм, з отворами по їх довжині діаметром 5 мм. Для запобігання проникнення гранул полістиролу в систему повітропроводів їх обмотано сіткою із квадратними вічками розміром 1 мм.
Рис. 2.1. Пілотна установка експериментального фільтра із плаваючим фільтруючим шаром обладнаного системою водоповітряної промивки в схемі декарбонізації води на ВАТ "Рівнеазот" а - загальний вигляд фільтра, б - схема пілотної установки фільтра
1 - дошка п'єзометрів; 2 - система розподілу вихідної води; 3 - корпус фільтра; 4 - трубопровід подачі стисненого повітря; 5 - верхня розподільча система; 6 - пробовідбірники; 7, 17, 20 - службові містки; 8 - фільтруючий шар зі спінених гранул полістиролу; 9 - система розподілу повітря; 10 - нижня збірно-розподільча система; 11 - трубопровід відводу промивної води; 12 - фундамент фільтра; 13 - трубопровід відводу профільтрованої води; 14 - трубопровід подачі вихідної води на фільтр; 15 - пробовідбірник вихідної води; 16 - зливний трап; 18 - колектор подачі води від прояснювачів з завислим шаром в фільтрувальний зал станції декарбонізації; 19 - колектор відводу промивної води з фільтрувального залу станції декарбонізації.
Експериментальну установку для відведення промивної й профільтрованої води обладнано системою гідрозатворів. Висота сифону відводу профільтрованої води - 2,5 м, діаметр висхідної гілки сифону 150 мм, а низхідної - 80 мм. Висота сифону відводу промивної води - 2,7 м, діаметр висхідної гілки сифону 150 мм, а низхідної 125 мм. Промивна вода з установки відводиться в колектор промивної води фільтрувальної станції, профільтрована - у колектор профільтрованої води.
Для контролю за показами втрат напору в товщі фільтруючого шару в одній зі стінок установки змонтовано п'єзометричні трубки, поєднані з відбірниками проб шару. До п'єзометричних трубок, розташованих по висоті фільтруючого шару через 20 см, через трійник приєднано прозорі шланги, які виведено на щит п'єзометрів.
З метою вивчення кінетики затримки домішок по висоті фільтруючого шару в зоні п'єзометрів було влаштовано пробовідбірники для забору проб.
Вихідна вода подавалась у верхню частину корпуса фільтра. Розподіл вихідної води по площі фільтра забезпечувався розташованою у верхній частині корпусу фільтра розподільчою системою з перфорованих труб. Для контролю витрат води на подавальному трубопроводі встановлено турбінний водомір ВВ-80. Контроль витрат повітря здійснювався за допомогою ВРСГ-1.
На установку вода подавалась з виробничого прояснювача із завислим шаром цеху декарбонізації. Якість води за завислими частками була нестабільною й коливалась в межах 2,2...8 (в окремих випадках до 12) мг/л. Усереднені значення фізико-хімічних показників якості води, що потрапляла на експериментальну, установку фільтра наведено в табл. 2.1.
Контроль виводу фільтра в режим промивки здійснювався за погіршенням якості профільтрованої води.
Таблиця 2.1
Фізико-хімічні показники якості вихідної води
АналізОдиниця виміруЗначення параметру Загальна твердістьммоль/дм31,6Лужністьммоль/дм30,9Са2+ммоль/дм31,2Mg2+ммоль/дм30,4Завислі речовинимг/дм32,2...8Солевмістмг/дм32342.2. Експериментальні установки та методика досліджень технологічних параметрів водоповітряної промивки фільтруючого шару
Промивка фільтрів із плаваючим фільтруючим шаром здійснювалась виключно водою [15, 42, 43, 80]. Проте при розмірах гранул 3 мм для створення умов проектної величини відносного розширення фільтруючого шару необхідно забезпечити інтенсивність промивки 40...50 л/(с·м2). За такої величини інтенсивності промивки фільтрувальна станція втрачає зводяться нанівець переваги в цілому прогресивних фільтрів із плаваючим фільтруючим шаром.
Водоповітряна промивка зернистих фільтрів дозволяє скороти витрати води на промивку фільтрів, зменшити розміри технологічних споруд, трубопроводів, обладнання та габаритів фільтрувальної станції [57, 70, 73, 74, 99, 102].
Водоповітряна промивка плаваючого фільтруючого шару досягається за умови забезпечення вільного руху гранул під час промивки фільтра. Для цього рівень води в корпусі фільтра повинен бути на такій висоті, за якої верхня межа фільтруючого шару не контактує з верхньою розподільчою системою. Проте при зниженні рівня води в корпусі фільтра частина фільтруючого шару під дією своєї ваги та ваги затриманих домішок частково затоплена. За цих умов до висоти підфільтрового простору поряд із відомими вимогами постає ще одна - бути достатньою, щоб нижня межа зануреного фільтруючого шару була на достатній відстані від нижньої збірно-