Перспективний метод видалення фітопланктону Ефективність мікрофільтрації на дискових фільтрах при

Інженерно-технологічним центром ВАТ «Мосводоканал» проведено випробування автоматичного самопромивного дискового мікрофільтра DynaDisc з поліефірною сіткою 10 мкм на москворецькій та волзькій воді. Випробування проводилися періоди інтенсивного розвитку фітопланктону, як без реагентів, і з попередньої реагентної обробкою вихідної води. Результати досліджень, проведених на москворецькій та волзькій воді, показали, що мікрофільтрація на дискових фільтрах з попередньою обробкою флокулянтом може бути перспективним та недорогим методом видалення фітопланктону з маломутних евтрофованих вод.

Сезонний розвиток мікроводоростей у Москворецькому та Волзькому вододжерел істотно ускладнює роботу московських станцій водопідготовки. Життєдіяльність мікроводоростей призводить до появи у води різних неприємних присмаків і запахів, що важко видаляються, у боротьбі з якими потрібно застосування сучасних дорогих технологій – порошкового вуглевання і озоносорбції. Разом з цим утруднюється робота стадії освітлення: необхідні підвищені дози реагентів, частіше скидання водопровідного осаду та зменшення тривалості фільтроциклу, що призводить до додаткових витрат.

Одним із методів видалення мікроводоростей є механічна ситова фільтрація. Мікрофільтри, як правило, встановлюються на початку технологічного процесу і призначені для видалення великих зважених частинок, фіто- і зоопланктону. Сучасні мікрофільтри характеризуються простотою конструкції, автоматичною роботою, високою продуктивністю, компактними розмірами та низькою витратою промивної.води. Фільтрування води відбувається під дією гравітаційних сил і не припиняється під час промивання фільтрів. У світовій практиці набуло поширення та розвитку обладнання різних типів:

барабанні сита;
стрічкові сита, що обертаються.
дискові сита;

Барабанні сита виконані у вигляді циліндра (барабану), через бічні поверхні якого відбувається фільтрація. Барабан частково занурений у воду; таким чином, у певний момент часу у процесі фільтрації бере участь лише частина поверхні. Сита оснащені системами очищення від затриманих поверхнею, що фільтрує, зважених частинок. При забрудненні зануреної у воду поверхні, що фільтрує, автоматично включається обертання барабана і система промивається.

Барабанні сита випускаються багатьма провідними компаніями – виробниками обладнання для очищення води від зважених частинок. Залежно від конкретного застосування розмір пір варіюється і становить 0,5-3 мм. Барабанні сита успішно застосовуються на багатьох спорудах очищення води за кордоном. Основним недоліком сит такої конструкції є мале співвідношення робочої поверхні до загальної площі споруд, що ускладнює їхнє застосування на великих станціях водопідготовки.

стрічкові сита, що обертаються

Стрічкові сита являють собою занурену у воду стрічку, що фільтрує, виконану з сегментів різної конфігурації, наприклад, напівциліндрів. Як і у випадку дискових та барабанних сит, передбачена система очищення поверхні сита від затриманих частинок. Залежно від конструкції потік води, що фільтрується, може подаватися як всередину стрічкового сита, так і в зовнішній канал. Розміри отворів у ситах та конфігурація фільтруючої установки визначаються залежно від конкретного застосування.

Дискові сита являють собою сукупність горизонтальних обертових фільтруючих дисків, що розташовуються на центральному валу і частково занурених у воду, що очищається. Потік води надходить у внутрішній простір дискового сегмента, проходить через сито та відводиться у вивідний канал. Спочатку фільтруючі диски у процесі фільтрації перебувають у стані спокою. У міру забруднення матеріалу сит зростає перепад тиску, і при досягненні заданої порогової величини запускається обертання дисків і їх промивання шляхом розпилення чистої води. Змиті з фільтруючого матеріалу частинки потрапляють у розташований нижче жолоб.

Дискові сита виробляються рядом великих компаній: Huber, Hydrotech, Nordic Water. Як правило, дискові сита мають більш дрібні пори порівняно з барабанними ситами та меншу продуктивність, проте компанії пропонують на замовлення варіанти, що найбільш підходять для конкретного застосування.

Аналіз світового досвіду застосування мікрофільтрів для видалення фітопланктону показує, що вони успішно використовуються на багатьох станціях водопідготовки. У той же час зазначається, що навіть однакові фільтри, розміщені у різних частинах світу, показують різну ефективність. Очевидно, це з різницею видового складу мікроводоростей, і навіть відмінністю за умов їх харчування і зростання, що визначає ключовий чинник їх затримання на фільтрі – геометричну форму і розміри. У зв'язку з невизначеністю геометричних розмірів мікроводоростей, а також непрогнозованим впливом різних факторів на процес мікрофільтрації були ініційовані реальні випробування.

Інженерно-технологічним центром ВАТ «Мосводоканал» було проведено випробування на автоматичній пілотній установці Nordic Water з мікрофільтром DynaDisc таможливістю попередньої реагентної обробки. У цій статті представлені результати випробувань на москворецькій та волзькій воді.

Для випробувань мікрофільтрації використовувалася мобільна пілотна установка, представлена на фото 1.

Пілотна установка є стандартним контейнером, в якому розміщено все необхідне технологічне обладнання: змішувач, баки для реагентів (коагулянта і флокулянта), насоси-дозатори (фото 2а), дві послідовно розташовані циліндричні камери хлоп'єутворення з вертикальними рамними мішалками і вертикальною схемою руху води ( фото 2б), блок з дисковим мікрофільтром DynaDisc та промивними форсунками (фото 3а), промивний насос та фільтр промивної води.

Управління установкою здійснюється з допомогою комп'ютеризованої автоматичної системи управління з урахуванням процесора Siemens Simatic (фото 3б).

Принцип роботи технології мікрофільтрації

Початкова річкова вода подається на установку за допомогою зовнішнього насоса. Залежно від режиму обробки в воду, що надходить, вводяться реагенти: коагулянт і флокулянт. Оброблена реагентами вода надходить у дві циліндричні камери пластівців, які оснащені вертикальними мішалками з регульованою швидкістю обертання. У цих двох камерах відбувається «дозрівання» пластівців. З камери пластівця коагульована вода надходить у блок з дисковим мікрофільтром DynaDisc. Принцип роботи дискового мікрофільтра подано на рис. 1.

Мікрофільтр DynaDisc є рядом дисків, закріплених на роторі. Диски складаються з легкознімних касет із фільтрувальною мембраною, зануреною на 60% у воду. Оброблювана (коагульована) вода надходить на фільтр у вхідний отвір наприкінці ротора, досягає дисківчерез отвори в оболонці та фільтрується під дією сили тяжіння. Перепад висот води в процесі фільтрації становить 20-40 см. Зважені речовини, що видаляються, відокремлюються і накопичуються на мембрані з внутрішньої поверхні дисків. Очищена вода (фільтрат) відводиться через переливну стінку трубопровід. У процесі фільтрації рівень води в роторі збільшується. Після досягнення певного рівня води ротор починає обертатися і запускається промивання фільтрувальної мембрани. У процесі промивання вода, що надходить із зовнішньої сторони мембрани під тиском 7,5 бар із шпринклерних колодок з форсунками, які розташовуються над водою вертикально між дисками, змиває забруднення, що накопичилися. Змиті з поверхні мембрани забруднення стікають униз і потрапляють у жолоб, розташований усередині центрального порожнистого валу. Далі стоки самопливом виводяться з установки.

Порядок проведення випробувань технологічного процесу мікрофільтрації.

В ході випробувань використовувалися реагенти, що застосовуються на спорудженнях станцій водопідготовки (коагулянт сульфат алюмінію і флокулянт Praestol 650 TR). Витрата вихідної води на РСВ становив 10-26 м 3 /годину на 1 диск, на ВСВ - 10 м 3 /годину на 1 диск. Коагульована вода, проходячи через камери хлоп'єутворення, надходила на дисковий мікрофільтр DynaDisc з розміром пор 10 мкм.

Якість вихідної та фільтрованої води оцінювалося за такими параметрами: мутність, кольоровість, перманганатна окислюваність, рН, залишковий алюміній (у тому числі розчинений) та чисельність фітопланктону.

Результати та обговорення

Рублівська станція водопідготовки (Москворецький вододжерело)

Отримані результати наведено у таблицях 1а та 1б. Результати ефективності видалення різнихрізновидів (відділів) фітопланктону наведено у таблицях 2а та 2б.