Главная > Статьи > Страница13
Вы точно знаете, что хотите адсорбировать из воды с помощью активированного угля. Вы выбрали тип угля (например, гранулированyый битуминозный), выбрали размер гранул (например, 12 х 40), выбрали типоразмер фильтра (например, 1054), выбрали производителя и уголь (например, Calgon Carbon, битуминозный Filtrasorb 300), определились с местом установки – на входе воды в дом (point—on—entry, POE). Осталось несколько неразрешенных вопросов: «Какую конфигурацию угольного фильтра выбрать — без промывки с восходящим потоком (снизу-вверх) и полностью заполненным резервуаром или с противоточной промывкой, нисходящим потоком (сверху-вниз) и свободным пространством в резервуаре?».
Фильтры без промывки. Преимущества и недостатки.
- Фильтр с направлением потока через уголь «снизу-вверх».
Эта максимально простая система состоит из емкости с гравием и углем, центральной трубы и простого клапана In-Out с щелевым экраном. Вода поступает через впускной порт клапана по центральной трубе в нижнюю часть емкости и поднимается вверх через слой гравия и угля к экрану и далее через выпускной порт клапана в трубопровод.
Преимущества.
Простая система без подключения к источнику электропитания, без дренажной линии, без промывки. Поток «снизу-вверх» предотвращает слеживание и завоздушивание загрузки, снижает вероятность каналообразования, снижает потери давления.
Недостатки.
С ростом скорости потока увеличивается проскок адсорбируемых веществ из-за расширения слоя (в фильтрах с неполностью заполненным резервуаром), снижения времени контакта и сокращения зоны массообмена. Повышается вероятность поступления в водопроводную систему угольной пыли, что требует установки фильтра тонкой очистки.
Фильтр с направлением потока через уголь «сверху-вниз».
Это типичная система фильтрации, которая также состоит из емкости с гравием и углем, центральной трубы и простого клапана In-Out. Вода поступает через порт клапана и щелевой экран в верхнюю часть емкости, двигается «сверху-вниз» через слой угля и гравия к экрану центральной трубы, поднимается вверх по центральной трубе к выпускному порту клапана.
Преимущества.
Простая, компактная и не сложная в установке система фильтрации, не требующая подключения к дренажной системе и источнику электроэнергии. Вероятность проскока адсорбируемых частиц меньше и время контакта больше, так как емкость заполнена полностью и отсутствует свободное пространство, необходимое для обратной промывки. Такие системы характеризуются увеличенным объемом загрузки и большей скоростью фильтрации.
Недостатки.
Наибольший недостаток такой системы в том, что в отсутствии адекватной системы предварительного удаления механических частиц и биоорганических включений, уголь будет в короткий срок подвержен биообрастанию и загрязнению взвешенными частицами. Это приведет к росту перепада давлению и образованию каналов. Вода, обрабатываемая такими системами не должна содержать кислород и окисляемые примеси, такие как железо или марганец. Такие системы должны комплектоваться воздухоотделительными клапанами, как минимум, для осуществления первого заполнения фильтра и устранения захваченного воздуха из верхней части резервуара в процессе работы.
Фильтры с противоточной промывкой. Преимущества и недостатки.
Этот тип фильтрующих систем чаще всего включает микропроцессорный клапан управления (с таймером или водосчетчиком), распределительную систему и емкость, частично заполненную гравием и углем (наличие свободного пространства обязательно для промывки). Вода поступает через порт клапана управления в верхнюю часть емкости и движется нисходящим потоком через слой угля и гравия к экрану центральной трубы и далее в выпускной порт клапана. Периодически клапан управления переключает фильтр из режима сервиса в режим обратной промывки. В цикле промывки вода двигается через контроллер вниз емкости по центральной трубе, далее восходящим потоком через слой гравий и угля в дренажный порт клапана управления. Цикл противоточной промывки обычно сопровождается последующим коротким циклом прямой промывки. Качественно спроектированная система промывается как по заданному времени, так и по заданному объему отфильтрованной воды, в зависимости от того, какое из событий наступило быстрее. Водосчетчик в системе фильтрации с обратной промывкой важен, так как позволяет снизить потенциальную вероятность десорбции ранее адсорбированных веществ и поступления их в обработанную воду.
Преимущества.
Системы с обратной промывкой менее подвержены проблемам потери давления или каналообразования, десорбции веществ, биообрастанию, обрастанию взвешенными частицами, накоплению ила, образованию воздушных мешков. Такие системы очень универсальны и могут применяться для решения самых разнообразных задач в водоподготовке, связанных с применением GAC.
Недостатки.
При неправильном проектировании в таких системах может снижаться время контакта и сокращаться зона массопереноса (снижение фильтроцикла). Также эти системы расходуют технологическую воду для промывки и требуют подключения к электропитанию. Эту воду можно накапливать и повторно использовать (например, для полива, но не для систем питьевой воды). Такие системы требуют больше времени контакта (EBCT) в сравнении с системами аналогичного типоразмера с плотным слоем (полным заполнением резервуара).
Некоторые детали о противоточной промывке угольных фильтров.
Нужно быть осторожным в определении термина «противоточная промывка». Есть существенная разница между обратной промывкой и пульсирующей промывкой. Типичное максимальное расширение слоя активированного угля при обратной промывке составляет 25-30%. Обратная промывка должна поддерживать такое расширение на протяжении 20-30 минут. Пульсирующей называют промывку, которая осуществляется короткими циклами обратной промывки (5-6 минут) и циклами быстрой прямой промывки (2-3 минуты). Этот вариант промывки обеспечивает расширение слоя угля, вымывание взвешенных частиц и биомассы без значительной реклассификации слоя и нарушения зоны массопереноса (из-за перемешивания). В угольных фильтрах с обратной промывкой при недостаточно точном проектировании режимов промывки зона массопереноса может нарушаться.
Угольные фильтры с противоточным способом промывки снижают общие затраты на обслуживание в сравнении с фильтрами без промывки: нет необходимости часто менять загрузку, подверженную загрязнению взвешенными частицами и биообрастанию, потеря емкости угля минимизирована. Существуют некоторые недостатки в нарушении зоны массопереноса ( из-за перемешивания) и десорбции ранее накопленных примесей. Однако, эта проблема устраняется корректно спроектированной промывкой, обеспечивающей незначительное перемешивание слоя угля.
Что я должен выбрать?
Каждая из угольных систем обладает преимуществами и недостатками. Если необходимо удалить из воды остаточный хлор или хлорамин приемлем любой вариант конфигурации угольной системы. Если необходимо удалить из воды органические вещества или токсичные органические вещества (например, PFAS) конфигурация угольной системы должна быть очень точно спланирована. При правильной инженерии преимущества систем с противоточной промывкой делают их максимально приемлемым вариантов для удаления токсичной органики из воды. Если доступно ограниченное пространство для монтажа, отсутствует канализация или электропитание фильтр с нисходящим потоком и полной загрузкой резервуара будет приемлемым решением. Применение такой конфигурации угольного фильтра зависит от целевого адсорбируемого вещества, требует проведения частых тестов воды и замены загрузки. В большинстве ситуаций угольные фильтры с восходящим потоком не обеспечивают достаточное время контакта з загрязняющим веществом, чтобы считаться предпочтительной конфигурацией.
Различные ситуации, доступное окружающее пространство, исходное состояние воды будут диктовать какую конфигурацию угольной системы можно будет установить. Водоподготовка на основе применения активированного угля не имеет универсальных решений. Недостаточно просто выбрать правильный типоразмер резервуара и тип угля. Качество воды будет определять какую конфигурацию угольных систем можно будет применить – с восходящим потоком, с нисходящим потоком, полностью заполненный резервуар или резервуар с противоточной промывкой. И нужно ли в итоге промывать угольный фильтр или не промывать и чаще заменять уголь?
