FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE SVEUČILIŠTA U ZAGREBU

Katedra za ekologiju i tehnologiju vode10000 Zagreb, Ivana Lučića 5

Kolegij Voda, gorivo i mazivo

Seminarski rad

TEORIJSKE OSNOVE FILTRACIJE

THEORETICAL BASIS OF FILTRATION

1

SADRŽAJ

Uvod……………………………………………………………………………………….2

1. Teorijska osnova filtracije………………………………………………………………2

2. Podjela filtara……………………………………………………………………………2

2.1. Tlačni filtri…………………………………………………………………………….4

2.2. Gravitacijski filtri……………………………………………………………………...4

2.3. Višeslojni filtri…………………………………………………………………………5

3. Filtracijski materijali……………………………………………………………………..6

4. Filtracija na granuliranoj ispuni……………………………………………………….....7

4.1. Mjerenja i razvoj kvalitete filtrirane vode………………………………………..……7

4.2.Mjerenja i razvoj pada tlaka………………………………………………………..…..8

4.3. Optimiziranje filtarskog djelovanja……………………………………………….…...8

4.4. Krivulja tlaka………………………………………………………………………..…9

4.5.Maksimalni kapacitet filtra…………………………………………………………......10

5. Porozna ispuna……………………………………………………………………………11

5.1 Fizikalna svojstva…………………………………………………………………….12

5.2. Priroda porozne ispune…………………………………………………………………12

5.3. Izbor veličina zrna za filtarsku ispunu………………………………………………..12

6. Pranje filtra…………………………………………………………………..…15

6.1. Pranje s vodom radi širenja filtarske ispune……………………………………..……15

6.2. Istovremeno zračno i vodeno pranje bez širenje filtra…………………………………15

6.3. Pranje sa zrakom i vodom u nizu………………………………………………..16

6.4. Pranje u sekcijama…………………………………………………………16

6.5. Učestalost pranja i zahtjevi vode za pranje…………………………………………….18

7. Spora i brza filtracija……………………………………………………18

7.1. Spora filtracija…………………………………………………………………………18

7.2. Brza filtracija……………………………………………………………………..…19

8. Smjer fltracije……………………………………………………………………..….20

9. Literatura…………………………………………………………………….21

2

UVOD

Budući da se procesom taloženja ne mogu ukloniti sve suspendirane tvari, voda se mora

dodatno obraditi. Potreban dodatni proces koji smanjuje količinu suspendiranih tvari je filtracija,

kojom se uklanjaju slabo taložive sitnije čestice.

Proces filtracije može i koristiti katalitičke i biološke procese za uklanjanje otopljenih tvari

kao željezo, mangan, biorazgradive organske tvari itd.

Dva osnovna mehanizma filtracije su:

Mehaničko zadržavanje – prosijavanje za veće čestice

Adsorpcijski efekt – stvaranje fizikalnih veza između čestice nečistoća i filtracijskog

materijala. Adsorpcijske veze ne smiju biti presnažne jer se u protivnom događa trajno

zaprljanje filtracijske ispune.

1. Teorijska osnova filtracije

1. Hagen-Poiseuilleov zakon: vrijedi samo za laminarno strujanje i okrugle pore

Gf =d4 ∙ π ∙ ∆ p

Lf

m3/h

3

2. Darcy-Vostričakova formula

Gf =K p ∙ F ∙∆ p

Lf

m3/h

Kp-koeficijent permeabilnosti (propusnosti)

Lf –visina filtracijskog sloja

3. Spillner je proučavao filtracijske materijale koji imaju oblik kuglica

-kroz međukapilarni prostor može proći tijelo iz vode koje ima 6,5 puta manji radijus od

radijusa filtracijskog materjala

r1/ r2 ≈6,5

4

2. PODJELA FILTARA

2.1. Tlačni filtri

2.2. Gravitacijski filtri

5

2.3. Višeslojni filtri

6

3. Filtracijski materijali

a) Kvarcni pijesak

Čestice, zrnca pijeska trebaju biti što sličnije obliku kugle. Filtracijska ispuna koju odabiremo ovisi

o namjeni filtara tj. o vrsti onečišćenja koje želimo uklanjati. Za svaku granulacijsku skupinu propisan

je sadržaj čestica iznad i ispod granulacijskog intervala. Također je propisana raspodjela

granulacijskih faza filtracijske mase – koeficijent uniformnosti U:

U=d60

d10

≤ 1,5

d60 - promjer čestice za koji 60% masenog udjela filtracijske ispune čine čestice manje ili

jednake d60

d10-promjer čestice za koji 10% masenog udjela filtracijske ispune čine čestice manje ili

jednake d10

Granulometrijska ispravnost filtra je vrlo bitna za bolji filtracijski proces. Dobiva se bolji učinak

separacije suspendiranih tvari, duži radni period, veći kapacitet filtra te manji pad tlaka kroz

filtracijsku ispunu.

b) Ostali filtracijski materijali

Osim kvarcnog pijeska upotrebljavaju se: hidroantracit, aktivni ugljen, zeolit…

7

4. Filtracija na granuliranoj ispuni

Voda koja se tretira prolazi kroz filter ispune koja je ispunjena zrnastim materijalom; visina

zrnastog (pješčanog) sloja je bitan parametar koji ovisi o tipu filtera koji se upotrebljava.

Suspendirane čestice su zadržane u međuzrnatom prostoru kroz veći dio dubine sloja. Djelovanje

filtera se obično promatra na dva načina.

4.1. Mjerenja i razvoj kvalitete filtrirane vode

Slika 1. prikazuje razvoj zamućenosti u filtratu i definira tipični period filtarskog djelovanja:

Slika 1. Filtracijske krivulje u granuliranoj ispuni.

P2-Maksimalni dopušteni pad tlaka u pogonu c-punjenje

a-razvoj pada tlaka d-početak probijanja filtara

b- razvoj zamućenosti e-granica zamućenosti

8

c= period razvoja (punjenje filtera)

b=period normalnog djelovanja

d=početak probijanja filtera

e=prihvatljiva razina zamućenosti;

zamućenost filtrirane vode doseže tu vrijednost za vrijeme t1

4.2 Mjerenja i razvoj pada tlaka

Graf na slici 1 prikazuje promjenu pada tlaka P s vremenom. Dizajn pogona dozvoljava

maximalan pad tlaka koji filtar ne smije prekoračiti; npr., P2=150 hPa (150 cm stupca vode). Taj pad

tlaka se postiže nakon vremena t2, koje je važna karakteristika za djelovanje filtera.

4.3 Optimiziranje filtarskog djelovanja

U svrhu zadržavanja optimalnog rada filtera, važno je da filter dosegne pad tlaka P2 za vrijeme

t2 prije prodiranja za vrijeme t1 za koje vrijedi:

t1>t2

Za vodu koaguliranu sa metalnim solima, t1 i t2 su dati formulama (Richard and Croce-

Spinelli), koje naznačuju promjenu t1 i t2 kao funkciju radnih karakteristika:

t1=a * v-0,95 * K0,75 * D-0,45 * L0,95 * V-1,85

t2=b * v-0,75 * K-0,7 * D1,5 * P0,9 * V-0,65

D=efektivna veličina materjala,

L= dubina sloja,

P=povečanje pada tlaka,

V=brzina filtracije

K=kohezija zadržanih flokulanata

v= volumen flokuliranih suspendiranih čestica u vodi koje treba tretirati

Efektivna veličina filterskog materjala i kohezija zadržanih flokulanata su esencijalni faktori u

promjeni t1 i t2. Koeficjenti a i b su eksperimentalni. Poslje jednostavnog filtracijskog testa, formule

omogućavaju predviđanje različitih vremena t1 i t2 u odnosu prema promjeni radnih uvjeta.

9

4.4 Krivulje tlaka

Graf na slici 2 predstavlja otvoreni filter sa visinom pješčanog sloja BD i visinom stupca vode

AB. Na desnom grafu razina tlaka počinje od A, B, C, D na ordinati (y-osi), mjereno od dna filtera D,i

tlak prezentiran kao stupac vode je prikazan na apcisi (x osi) u istom mjerilu kao i tlak na ordinati.

Prema tome na vrhu filterskog sloja u točki B, tlak je uvjek jednak visini stupca vode AB. U točki C

kad filter ne radi tlak ima vrijednost AC. Na isti način statički tlak na dnu iznosi AD.

Sve točke koje predstavljaju statički tlak na različitim razinama filtera su na liniji A 45o

Sa filterom u radu, prema Darcy-jevom zakonu, pad tlaka u homogenom čistom pijesku je

proporcionalan sa dubinom pijeska i sa brzinom protokom koji je konstantan u ovom mjerenju. Tlak u

točki C postaje jednak tlaku C`c1, sa vrijednosti coc1 predstavlja pad tlaka pijeska između B i C; Na isti

način na dnu filtera, tlak u D postaje jednak D`d1 koji odgovara padu tlaka u čistom pijesku.

Slika 2. Distribucija tlaka u filtarskoj ispuni.

Kad je pijesak potpuno popunjen, crtanjem tlaka C`c2 i D`d2 na različitim razinama pijeska,

dobivamo krivulju bc2d2, koja predstavlja tlakove u filteru; ima zaobljeni i ravni dio koji je paralelan sa

linijom bd1 koja predstavlja pad tlaka čistog filtera. Točka C2 koja označuje početak linearnog pada

tlaka, naznačuje razinu C. To je razina do koje su doprijele primjese, zagađenja koje smo izdvojili iz

vode.Ispod razine C nalazi se cisti pijesak. Točka C definira dubinu BC „filtracijske fronte“ koju

razmatramo u tom trenutku. Stoga, minimalna visina pijeska i minimalni očekivani pad tlaka prije

začepljenja je BC i coc2 .

10

Pomicanje točke C tijekom punjenja, označujemo porast filtracijske fronte. Na slici 2, gdje

filter ne daje više čistu vodu jednom kad je dosegnut maksimalni pad tlaka P 2, krivulja bcfdfef označuje

tlakove na različitim dubinama. Krivulja doseže dno bez ravnog dijela tj. cijelim dijelom je zakrivljena

što znači da je filtracijska fronta dosegla dno filtera tj. pojavljuje se probijanje filtera.

Ako koristimo filter sa većom visinom pijeska, krivulja koja označuje tlak na različitim

točkama, za maksimalni pad tlaka trebala bi postati linearna kod točke e f: to odmah daje minimalnu

visinu pijeska DE koju treba dodati da bi postigli t1=t2.

Konačno, iskustvo nam pokazuje da je vrijednost ti, koja odgovara različitim visinama

određenog pijeska, potpuno proporcionalna odgovarajućoj debljini.

4.5 Maksimalni kapacitet uklanjanja filtra

Prostor suspendiranih tvari između zrna filtarskog materijala. Uzaimajući u obzir činjenicu da

dovoljan razmak mora uvijek biti ostavljen da bi voda mogla teći, u prosjeku mulj teško može zapuniti

više od četvrtine cjelokupnog volumena praznina u materijalu filtra.

Za 1 m dubine sloja i 1 m2

filtarske površine, to jest, volumen od 1 m3

materijala, ima približno

450 litara praznog prostora bezobzira na veličinu čestica. Volumen koji je na raspolaganju za

uklanjanje čestica je oko 110 litara, pod pretpostavkom da efektivna veličina filtarskog medija i

očekivani pad tlaka zbog projektiranja sustava je pogodan prirodi tih čestica.

Kada filtri rade na gravitacijskom principu (otvoreni filtri), i suspendirane tvari koje imaju

hidroksidnu flokulnu bazu moraju biti zadržane, njihov DS sadržaj ne prelazi 10 g/l. Količina koja se

može ukloniti po m3 filtarskog materijala je stoga ne veća od 110x10= 1100 g.

Ova brojka se poveća kada flokula sadrži gustu mineralnu građu (glina, kalcijev karbonat). Za mulj

koji sadrži 60 g/l DS, može doseći 110x60= 6600 g.

U slučaju tlačne filtracije industrijskih nečistoća, sloj može doseći dubinu od 2m i pad tlaka od 0,5

bar do 2 bar. Stoga, filtar može zadržavati količinu tvari sve do:

- CaCO3: 4 do 15 kg po m2 filtarske površine

- uljni mulj: 10 do 25 kg

- tvornički kamenac: 20 do 100 kg

Ove vrijednosti pokazuju maksimalni dozvoljeni sadržaj suspendiranih tvari u sirovoj vodi na ulasku

u filtar tijekom filtracije kada je određen rad između dvaju režima pranja.

11

Na primjer, filtar sa 1 m dubokom ispunom radi tempom od 10 m∙h/l koju je potrebno prati svakih 8

sati ( 80 m3 vode po m3 filtarske ispune između režima pranja) ne može se nositi sa više od:

110080

=13 , 75mg

l flokularnih suspendiranih tvari

660080

=82 ,5mgl gustih mineralnih suspendiranih tvari

Za suspendirane tvari u riječnoj vodi, vrijednosti će biti između gore navedenih iznosa.

5. Porozni medij

5.1. Fizikalna svojstva

Filtar materijal je općenito određen različitim faktorima:

- veličina zrna

- efektivna veličina

- koeficijent uniformnosti

- oblik zrna: kutni (zdrobljeni materijal) ili okrugli (riječni ili morski pijesak). Ista kvaliteta

filtrirane vode dobiva se korištenjem kutnog materijala čija efektivna veličina je manja nego

materijala sa okruglim zrnima.

S obzirom na jednaku veličinu, pad tlaka je manji sa krupnim zrnima nego, ispuna sa krupnim

zrnima lakše pada nego ispuna s okruglim zrnima, i ostavlja veće razmake za prolaz vode.

- trošnost: omogućava izbor odgovarajućeg materijala filtra bez rizika da će operacija pranja

proizvesti greške

Materijal koji se previše troši nije prihvatljiv, pogotovo kod nizvodnih filtera gdje pranje

završava sa fazom širenja samo sa vodom, kako greške formuliraju začepljenje površine filtra.

- gubitak u kiselini: očito, velik gubitak kiseline ne može se dopustiti kada je vjerojatnost da

voda može sadržavati korozivni ugljični dioksid ili bilo koju mineralnu kiselost.

- gustoća granula čini filtarski medij

- njihova masena gustoća u zraku i vodi

Postoje i druga svojstva specifična za apsorbirajuće materijale kao aktivni ugljen.

12

5.2. Priroda poroznog medija

Kvarcni pijesak je prvi materijal koji je korišten za filtraciju, i to je još osnovni materijal u mnogim

postojećim filtrima.

Antracit ili mramor može se koristiti umjesto kvarcnog pijeska kada se mora izbjeći pojava silicija u

industrijskim procesima ili kada ih je lakše pribaviti

Za neke metode tretitanja kao što je poliranje, tercijarni tretman otpadnih voda, je prednost koristiti

materijale sa velikom specifičnom površinom. Primjerice, ekspanzijski škriljavci, bolit, pozzoulana i

ostali slični materijali

Neki filtri koriste kombinaciju različitih materijala (multi-media filtri). U tom slučaju, pijesak se

može kombinirati sa antracitom,granatom, škriljavcima različitog poroziteta, u slučaju da ti materijali

imaju malo trošenje i male gubitke kiseline.

U konačnici, filtracija može biti efektivna kroz dovoljno jaku granulaciju aktivnog ugljena u

sljedećim slučajevima:

- u zamijeni pijeska nakon sedimentacije za uklanjanje zaostalih flokula i u borbi protiv

zagađenja adsorpcijom

- u drugom stupnju filtracije samo za poliranje ili deklorizaciju.

5.3. Izbor veličine zrna za filtarsku ispunu

Ovaj izbor se mora donijeti dok se također uzima u obzir dubina sloja i brzina filtracije. Ovisi o

prirodi vode koja se filtrira (direktna filtracija sirove vode, filtracija sedimentirane vode, biološka

filtracija sekundarne ili tercijarne otpadne vode), i o željenoj kvaliteti vode. Također ovisi o tipu

korištenog filtra (tlačni ili gravitacijski filtar) i o dozvoljenom gubitku tlaka. Tablica pokazuje utjecaj

različitih parametara na kvalitetu vode i rad filtra.

promjer zrna dubina sloja brzina filtracije dozvoljen pad tlaka

kvaliteta filtrirane vode

rad filtra

punjenje po m2

↓

↑

=

↑

↑

↑

↓

↓

=

=

↑

↑

13

Tijek filtracije je obično silazan. Ovisno o tipu odabranog sistema pranja, postoje tri tipa filtracije koji

korespondiraju izboru različitih veličina zrna:

- filtracija na sloju homogenog materijala. Ovaj materijal se pere sa zrakom i vodom bez

hidrauličkog širenja tijekom zadnje faze ispiranja. To rezultira savršenom homogenošću

filtarskog sloja; veličina zrna u filtarskom materijalu je ista na dnu i na vrhu. Tijekom

filtracijskog ciklusa, filtracijski val se formira i napreduje normalno; to pomaže kontroli

filtracijskog ciklusa. Slika 3. prikazuje utjecaj tlaka u filtarskoj ispuni.

- filtracija na sloju heterogenog materijala. Kada se za proces pranja koristi samo voda ili

kada je zadnja faza ispiranja sa hidrauličkim širenjem materijala, nastaje klasifikacija matrijala

filtera. Ovdije, krupna zrna su na dnu filtra dok su fina zrna na površini. Tijekom ciklusa

filtracije, fini filtarski materijal prima vodu za proćišćavanje koja sadrži nečistoće koje se

zadržavaju, dok krupni filtar materijal dobiva čišću vodu. Stoga, kontrola filtracijskog ciklusa

je teža; ciklusi su kraći uzimajući u obzir činjenicu da fini materijal prosijava vodu na površini

filtra.

Slika 3. Krivulje tlaka u pojedinoj homogenoj ispuni tipa filtara „Aquazur V“.

14

-filtracija kroz višeslojni filtar (multi- media filter): Ovakva vrsta filtracije se odvija upotrebom

dva filterska sloja(dvoslojni filter-dual media filtration) a moguče je i još više filterskih slojeva(multy-

media filtration).

Slika 4, Krivulje tlaka u filtru s jednim heterogenim slojem (šrafirane površine su pod vakuumom)

Za izbjegavanje efekta prosijavanja- što dolazi kao rezultat najfinijih granula pijeska u

filtraciji u heterogenom sloju te da bi poticao prolaz nečistoča kroz čitavu dubinu filtera,dio finog

pijeska mora biti zamijenjen slojem laganijeg materijala sa efektivnijom veličinom zrna nego što ima

pijesak.

Veličina zrna za svaki od dva sloja mora biti pažljivo odabrana da bi im se omogučio da budu

podvrgnuti sličnim širenjima sa istim protokom ispirne vode stoga omogućujući im da budu na kraju

svakog pranja prekvalificirani ,prije nastavka filtracijskog ciklusa.

Ovo pravilo (koje datira unazad od 1880 koje su upotrijebili Smith,Cuchet i Monfort)dopušta

distribuciju zaostalih suspendirane tvari:- u gornjem sloju su posložena veća zrna –granule , dok u

donjem dijelu finija zrna obavljaju poliranje-finiju filtraciju i osiguravaju proces.

Imamo isto tako filtere koji se sastoje od 3 i više sloja.Oni poboljšavaju dubinski prolaz nečistoća

iako njihovo korištenje nameće raznolike uvjete koji utječu na izbor materijala i primjenjenu tehniku

pranja.

15

6. Pranje filtra

Pranje filtra je iznimno važna operacija koja ako se neadekvatno napravi vodi do trajnog

začepljenja na nekim područjima te je rezultat toga manji prolaz za vodu.To dovodi do bržeg

povečnja gubitaka i filtracija je lokalno brža i manje efektivna.

Filtracijski materijali se ispiru sa vodom strujanjem od dna prema gore kako bi dislocirali prirodne

nečistoće i i prenijeli ih u ispusni kanal.Broj metoda prenosimo iz postignutih rezultata.

6.1. Pranje s vodom radi ekspandiranja filtarske ispune

Struja vode mora biti učinkovita da bi se filterski materijal rastegnuo, tj.da bi povečao

otprilike volumen za bar 15%.

Viskoznost vode varira ovisno o temperaturi te je poželjno da sistem može omogučiti-mjerenje

i regulaciju protoka vode za pranje te je za održavanje visokog stupnja rastegnutosti taj protok

poželjno održavati na maksimalnoj dozvoljenoj vrijednosti.

Tada taj rastegnuti sloj postaje dio konvekcijskih struja.U određenoj zoni filterski materijali se

pomiču nizbrdo a u drugoj susjednoj zoni uzbrdo.Zbog ovog dijelovi kompaktnog sloja sa muljem

otplivavaju na površinu filterskog materijala i duboko dolje nose i formiraju teške i glomazne loptica

blata kao rezultat strujnog vrtloga.

Ovo je djelomično nadvladano probijanjem površinske kore sa jakim mlaznicama visoko tlačne vode

iz rotirajućih mlaznica.(površinski čistači).

Ova metoda zahtjeva znatnu brigu i potrebno je precizno mjeriti ekspanziju –rastezanje

filterskog materijala.Največa mana je što najfiniji filterski materijali su koncentrirani na površinu

stoga je to nezadovoljavajuča metoda za silaznu filtraciju.

6.2. Istovremeno zračno i vodeno pranje bez ekspanzije filtra

Druga metoda koja je danas mnogo raširenija, koristi niskotlačnu protočnu struju koja ne

uzrokuje širenje- ekspanziju filtera te u isto vrijeme mješa pijesak ubrizgavanjem zraka pod pritiskom-

tlakom.

Tako pijesak ostaje stabilan i na površini kora je potpuno slomljena od strane zraka i u ovom slučaju

loptice mulja se ne mogu formirati, te činjenica je da one ne mogu dolaziti u ovom tipu pranja filtera

Za vrijeme ovog perioda čiščenja zrakom što je veći protok vode za pranje to je je ubrzanije i

efektivnije pranje filtera.

Treba paziti minimalanu vrijednost za pranje da bi bilo efektivno i da ne bude premašena maksimalna

vrijednost kako bi se izbjegao gubitak filterskog materijala.Te obje vrijednosti ovise o materijalu i

filterskim parametrima.

16

Kada nečistoće budu uklonjene sa filterskog materijala i skupljene u sloj vode između pijeska i

praznog kanala tada dolazi na red“ ispiranje “ –sloj prljave vode mora bit promijenjen čistom

vodom.

Ispiranje se mora provoditi vani različitim metodama nakon što čiščenje zrakom stane po slijedećim

uputama :

-Nastaviti pranje niskotlačnom strujom konstantnog protoka dok prljava voda se ne

isprazni i postane čista.

-Vrijeme potrebno za ovo je obrnuto proporcionalno protoku vode(koji mora biti uvijek viši od

12m3/hm2) i proporcionalno dubini sloja vode iznad filterskog materijala.

-povečavajući protok vode tijekom ispiranja do barem 15m3/hm2.

-brišuči površinu filtera horizontalnom strujom sa sirovom ili sedimentiranom vodom te

kombinirajući sa ponovnim pranjem.

6.3. Pranje sa zrakom i vodom u nizu

Ova metoda pranja se upotrebljava kada filterski materijali su takve naravi da je nemoguča

upotreba zraka i vode istovremeno bez isključenog rizika da će voda za pranje ponijeti medijski filter u

odvod.

To vrijedi za filterske ispune koje se satoje od finog pijeska ili materijala niske gustoće.

(antracita,akzivnog ugljena,bioliita)Ovaj tip pranja se također upotrebljava za dvoslojne filterske

ispune(dual-media filter).

U prvoj fazi pranja upotrebljava se samo zrak kako bi se odvojile zaostale nečistoće sa

filterskog materijala.

U drugoj fazi struja vode sa velikom brzinom dovodi do rastezanja –ekspanzije filterskog materijala te

omogučava da već odvojene nečistoće u prvoj fazi budu uklonjene i odvedene izvan ispune.

U slučaju da nečistoće koje su teže ili naročito teške za uklanjanje (npr.otpadne vode), tad ovaj ciklus

treba ponoviti nekoliko puta.

6.4. Pranje u sekcijama

Obično pranje filtera uključuje cijelu površinu filterske jedinice no neki tipovi filtera

omogučuju pranje u sekcijama.

U filteru fiksni zidovi označuju jedinicu čelije za pranje.Aparat se pomiče s vremena na

vrijeme iznad mjesta svake čelije-jedinice.Prljava voda koja prolazi kroz sloj pijeska jedne sekcije je

poslana u stranicu kanala za pražnjenje.Voda za pranje čelije dolazi direktno iz susjedne čelije.Čelije

se peru jedna iza druge u nizu.

Ovaj tip pranja je kontinuiran ali velika mana je da se pranje odvija samo vodom bez zraka.

17

Nemoguće je ograničiti protok vode za filtraciju kroz čeliju što nastavlja filtraciju,tako da je brzina

veča jer nema čelijskog regulacijskog sistema, te u određenim slučajevima to je rezultat pogoršanja

kvalitete filtrirane vode.Rizik ovakvog parnja je da izolacija čelije je neučinkovita.

Ovaj tip pranja može bit opravdan u određenim slučajevima(filtracija sustava hlađenja,otpadnih voda

itd.)međutim nije sigurno za filtraciju visoke kvalitete vode.(voda za piće itd.)

Slika 5, Princip pranja filtra u sekcijama

18

Učestalost pranja i zahtjevi vode za pranje

Učestalost pranja ovisi o prirodi vode koja se filtrira, kao i o prirodi i količini suspendiranih

tvari koje trebaju biti zadržane. Pranje mora početi ubrzo nakon što glavni gubitak dostiže svoj

maksimum ili kada se dogodi proboj filtra. U praksi, operacija pranja se često provodi nakon

određenog volumena vode koji je filtriran, prema uvjetima rada i uporabnim iskustvima.

Količina vode za pranje ovisi esencijalno o karakteru i težini čestica zadržanih po metru

kubnom filtarskog materijala. Kombinirano korištenje čistog zraka i pripremljene vode otvara

mogućnost za smanjenje zahtjeva na vodu za nekih 20 do 30% ako se usporedi s pranjem samo s

vodom.

Zahtjevi vode za pranje su veći:

- Ako je dublji sloj vode iznad filtarskog materijala

- Ako je manji protok same vode

- Ako je veća udaljenost koja razdvaja kanale za izlaz mulja

- Ako je veća količina mulja za izdvajanje

- Ako je veća kohezija i gustoća mulja

Zahtjevi vode su također veći kod perača površina.

7. Spora i brza filtracija

7.1. Spora filtracija

Ideja spore filtracije je pročišćavanje površina vode bez prethodne koagulacije i taloženja.

Koloidna tvar je koagulirana s enzimima koje luče alge i s mikroorganizmima koji su zadržani na

pijesku (biološke membrane). Kako bi se došlo do zadovoljavajućih rezultata, uobičajeno su potrebne

tri faze filtracije:

- Grubi filtri rade pri brzinama od 20 do 30 m3/h×m2

- Predfiltri rade pri brzinama od 10 do 20 m3/d×m2

- Filtri rade pri brzinama od 2 do 5 m3/d×m2

Spora brzina filtracije osigurava pristojno niski gubitak svake faze, a filtri su isprani prosječno

jednom na mjesec. Grubi filtri i predfiltri se ispiraju češće, prema razini mutnoće sirove vode.

Nakon pranja, kvaliteta filtrirane vode nije još zadovoljavajuća; filtru mora biti dopušteno

ispuštanje i odvod sve dok se ne formira biološka membrana; za to treba nekoliko dana.

Spora filtracija daje dobre rezultate razjašnjenja koji osiguravaju da voda ne sadržava velike

količine suspendiranih tvari, i da je niska konačna filtracijska brzina održavana. Dakako, kada se

19

suspendirane tvari u vodi povećaju, grubi filtri i predfiltri nisu dovoljno efikasni. Ako se tada dodatno

ne smanji brzina filtracije, mutnoća tretirane vode se povećava iznad vrijednosti dozvoljenih

primjerenim standardima.

Ovi filtri su također djelomično osjetljivi na visoko povećanje planktona koji može začepiti

njihovu površinu.

Štoviše, ako se spori filtri koriste za vodene površine s visokim sadržajem organskih tvari i

kemijskih onečišćujućih tvari, filtrirana voda može i dalje imati neugodan okus.

Osim toga, biološka akcija sporih filtara nije efektivna kada dolazi do izdvajanja svih mikro

onečišćujućih tvari. Na primjer, oni mogu samo ukloniti oko 50% organokloriranih pesticida. Nadalje,

oni nisu uspješni u zadržavanju teških metala.

7.2. Brza filtracija

Brza filtracija uzima mjesto pri brzinama koje se kreću od 4 do 50 m 3/h×m2, ovisno o

aplikaciji.

U tretiranju vode za piće, biološke mjere su slabe; prije svega, dolazi do nitriranja u

slučajevima kada je brzina ograničena, kada je sadržaj kisika primjeren i kada nitrirane bakterije

nalaze povoljne nutritivne uvjete u vodi.

Glavne metode su:

- Direktna filtracija, u tom slučaju nema dodanog reagensa vodi koja se filtrira

- Filtracija u skladu s koagulacijom vode prethodno ne staložene; korišteni reagens može

biti koagulant, flokulant ili oksidirajući agent,

- Filtracija koagulirane i staložene vode

- U daljnjem slučaju, filtri su u idealnoj situaciji kada primaju vodu blizu konstantne

kvalitete koja sadržava niski sadržaj suspendiranih tvari. Brzine filtracije su vezane na

željene kvalitete filtrata; mogu se kretati u granicama od 5 do 20 m3/h×m2, ovisno o

kvaliteti staložene vode i prirodi korištenih filtara.

Također je moguće koristiti dvije uzastopne filtracijske operacije, sa svakom filtracijskom

fazom prethodno koaguliranom u kojoj su dodani pomoćno sredstvo i oksidirajući agent.

U tretiranju otpadne vode (gradske ili industrijske), filtracija je uvijek povezana s biološkom

aktivnošću zbog bitne količine organskih onečišćujućih tvari, mogućem ulazu kisika i

temperaturi.

20

8. Smjer filtracije

Voda za filtriranje uobičajeno prolazi kroz filtarski materijal u silaznom smjeru, gdje je

filtarski materijal u potpunosti potopljen. Voda teče gravitacijski ili pod tlakom.

U nekim filtrima, filtarski materijal nije u potpunosti potopljen, i voda se cijedi u filtarski

medij, ovaj tip se naziva „suhi“ filtar i posebno je koristan za neke biološke tretmane.

Drugi filtri koriste uzlazni filtracijski tok; voda ulazi kroz filtarski materijal od dna prema

vrhu. S ovom metodom pohrana kapaciteta može biti veća, ali glavni gubitak je limitiran težinom

filtarskog materijala. Izvan ovog ograničenja materijal je gurnut uzlazno i događa se proboj. Kako bi

se izbjegao ovaj nedostatak potrebno je osigurati blokirajuću jedinicu u filtarskom materijalu (mreža i

sl.) Ta jedinica dopušta korištenje materijala koji su lakši od vode.

Dupli smjer filtracije može također biti korišten. Voda za filtriranje ulazi u filtracijski

materijal od vrha i istodobno s dna. Oporavak vode je smješten u jezgri filtarskog medija.

Varijacija metode uzlazne filtracije koristi plutajuće materijale. To se još uvijek proučava.

Na kraju, provođeni su testovi za razvijanje filtra koji bi dopuštao vodi da teče kroz filtarski

materijal u horizontalnom smjeru. Poteškoće su nerazdvojive u začepljivanju i ispiranju ovog tipa

filtra, što ograničava korištenje ove metode.

21