Un método para filtrar rápidamente las aguas residuales
Existen muchos tipos de filtros, y el filtro rápido común que utiliza arena de cuarzo como material filtrante tiene una larga historia de uso. Sobre esta base se han desarrollado otros tipos de filtros rápidos desde diferentes perspectivas de proceso. Sobre esta base, la empresa francesa Deliman desarrolló en los años 1970 el filtro tipo V. El filtro tipo V adopta una capa gruesa de filtro de arena de cuarzo con partículas uniformes; el gas y el agua que no expanden la capa filtrante se usan para lavar a contracorriente y limpiar la superficie a filtrar al mismo tiempo que se usa el colchón de aire para distribuir; el aire, y el cabezal de filtro especial de mango largo se utiliza para distribuir el aire y el agua. Tiene las características de buena calidad del agua, alta tasa de filtración, ciclo operativo largo, buen efecto de retrolavado, ahorro de energía y gestión automática conveniente. Por lo tanto, fue ampliamente utilizado en Europa continental en la década de 1970. A finales de la década de 1980, se introdujo y utilizó en Nanjing, Xi'an, Chongqing y otros lugares. Desde la década de 1990, casi todas las plantas de purificación de agua grandes y medianas construidas recientemente en mi país han adoptado filtros tipo V, especialmente las plantas de purificación de agua recién construidas en la provincia de Guangdong. De 1991 a 1994, nuestra empresa diseñó, construyó e instaló un filtro en forma de V por primera vez durante la construcción de la planta de agua de Shakou (500.000 m3/d). Posteriormente, llevamos a cabo el diseño e instalación del filtro en forma de V. Hemos ayudado a Gaoming, Zhongshan Xiaolan, Zhongshan Dongfeng, Shunde Longjiang, Sanshui, Guangning, Shantou y Huizhou a diseñar e instalar filtros tipo V. En el proceso de diseño, construcción, instalación y control automático de filtros tipo V en los últimos diez años, hemos acumulado cierta experiencia práctica y tenemos la siguiente experiencia laboral:
En primer lugar, aprenda y domine La estructura de los filtros tipo V, principio de funcionamiento y características del proceso.
El filtro es un eslabón importante en el proceso de purificación del agua de la planta de agua. La regeneración de la capacidad del filtro es la clave para el funcionamiento estable y eficiente del filtro. Si se adopta una mejor tecnología de retrolavado, el filtro siempre podrá funcionar en condiciones óptimas de trabajo, lo que no sólo ahorra agua y energía, sino que también mejora la calidad del agua, aumenta la capacidad de interceptación de la capa filtrante, extiende el ciclo de trabajo y aumenta la producción de agua. Se utiliza tecnología avanzada de retrolavado aire-agua y barrido de superficies para regenerar la capacidad de filtración del filtro tipo V. Por lo tanto, el ciclo de filtración de este filtro es aproximadamente un 75 % más largo que el de un filtro de lavado con agua pura, la capacidad de interceptación se puede aumentar en un 118 % y el consumo de agua de retrolavado se puede reducir en más de un 40 % en comparación con el de un Filtro de lavado de agua pura. Cuando el filtro se lava con aire, el soplador fuerza el aire hacia la capa filtrante, mejorando así el rendimiento de filtración del filtro en los siguientes aspectos:
(1) La adición de aire comprimido aumenta la cizallamiento en la superficie del material del filtro La fuerza de cizallamiento permite que la suciedad que no es fácil de despegar durante el lavado con agua se despegue bajo la alta fuerza de cizallamiento causada por el fuerte aumento de las burbujas, mejorando así el efecto de contralavado.
(2) Después de que las burbujas se mueven en la capa filtrante y se mezclan, las partículas del material filtrante pueden continuar formando vórtices y difundiéndose, lo que promueve la mezcla cíclica de las partículas en la capa filtrante, obteniendo así una mezcla uniforme. capa filtrante mixta graduada su porosidad es mayor que la capa filtrante graduada de material filtrante graduado, lo que mejora el rendimiento de filtración y, por lo tanto, mejora la capacidad de interceptación de la capa filtrante.
(3) Con la adición de aire comprimido, las burbujas explotan en el material filtrante granular, lo que intensifica la colisión y la fricción entre las partículas del material filtrante y da pleno juego al corte en la superficie del material filtrante. partículas durante la función de lavado con agua, mejorando así la eficiencia del lavado y la limpieza con agua.
(4) El movimiento de las burbujas en la capa filtrante reduce la resistencia de contacto entre las partículas del filtro durante el lavado con agua, reduciendo en gran medida la intensidad del lavado con agua, ahorrando así el consumo de energía del lavado con agua.
En resumen, cuando el aire y el agua se lavan a contracorriente, debido a la intensa acción de las burbujas, la capacidad de despegar e interceptar la suciedad mejora enormemente. En el retrolavado real del filtro, observamos que cuando el tiempo de retrolavado es de aproximadamente 5 minutos, más del 95% de la suciedad de la capa del filtro se desprende, por lo que el efecto de retrolavado del filtro tipo V es positivo. Además, durante el retrolavado, el agua cruda ingresa al filtro a través de los pequeños orificios en la parte inferior de las dos ranuras en forma de V opuestas al tanque de drenaje del retrolavado, fregando la superficie de la capa filtrante, empujando la suciedad y las impurezas arrastradas hacia arriba del filtro. capa al tanque de drenaje, y Lave algunos lugares donde la velocidad horizontal es igual a cero, y el sedimento flotante en estos lugares se asienta nuevamente. Además, la limpieza de la superficie del filtro acelera la velocidad de lavado del agua de retrolavado, y el uso de agua cruda para alimentar el agua filtrada del retrolavado y la electricidad también ahorra agua de lavado. El suministro de agua de descarga es una ventaja especial de la limpieza de superficies con agua bruta.
De hecho, cuando se lava a contracorriente un filtro, también sirve para evitar que otros filtros funcionen con la carga de salida máxima.
2. Selección razonable de parámetros de diseño
Después de comprender y dominar el principio de funcionamiento del filtro tipo V mencionado anteriormente, el filtro tipo V diseñado puede aprovechar al máximo sus funciones. ventajas. Se deben garantizar estrictamente las dimensiones estructurales requeridas por el proceso. Por lo tanto, es muy importante elegir parámetros de diseño razonables para diseñar el proceso de filtración. En los últimos diez años, se han puesto en funcionamiento muchos filtros en forma de V diseñados por nosotros y los resultados operativos reales son en general buenos. Esto demuestra que los parámetros de diseño que elegimos son ideales. Una breve introducción es la siguiente:
1 Adopción de los parámetros de diseño principales
Material filtrante: arena de mar estacional, preferiblemente proveniente del lavado de agua de mar. Arena de cuarzo para campos de arena de mar fuertes. Tamaño de partícula 0,95 ~ 65438 ± 0,35 mm; coeficiente desigual K80 = 1,0 ~ 1,3; espesor de la capa de filtro 1,2 ~ 1,5 m.
Velocidad de filtración: 7 ~ 15 m/h, profundidad del agua en la superficie de arena 1,2 ~ 1,3 m ..
Intensidad del contralavado: aire comprimido 15 ~ 161/m2 s; contralavado con agua 4 ~ 51/m2 s; limpieza de la superficie del agua 1,5 ~ 1,8/m2.s.
Cabezal de filtro: cabezal de filtro de mango largo tipo QS, la longitud del cabezal del filtro es de 28,5 cm. Hay 36 muescas en la cubierta del filtro, hay un orificio de aire de φ2 mm en la parte superior del mango del filtro y un orificio de 65 mm de largo; Orificio de 1 mm de ancho en la ranura de la parte inferior; el material es plástico de ingeniería ABS. Los cabezales de filtro están distribuidos uniformemente en la placa de filtro, de 48 a 56 por metro cuadrado.
Las placas filtrantes y las vigas filtrantes son piezas prefabricadas de hormigón armado. La placa del filtro está hecha en forma de rectángulo o cuadrado, pero la longitud lateral no debe exceder los 1,2 m, el ancho del haz del filtro es de 10 cm y la altura y la longitud se determinan de acuerdo con la situación real.
2. Determinación del tamaño y elevación de la estructura del filtro.
De acuerdo con las características del flujo de fluido, para garantizar la distribución uniforme del aire y el agua en el plano del filtro durante el retrolavado, la relación de aspecto del plano del filtro es preferiblemente ligeramente mayor. Generalmente: largo: ancho = 4: 1 ~ 3,5: 1 (el ancho no incluye el tanque central de distribución de gas y agua, el ancho del tanque central de distribución de gas y agua es generalmente de 0,7 ~ 0,9 m). En general, la longitud de la piscina no debe ser inferior a 11 m. La caja central de distribución de aire-agua del filtro divide el ancho del filtro en dos mitades, cada mitad no tiene más de 4 metros de ancho.
Para garantizar que la presión en cualquier punto debajo de la placa del filtro sea igual durante el retrolavado y que el aire presionado debajo de la placa del filtro pueda formar una capa de colchón de aire lo antes posible, debe haber un espacio de altura adecuada entre la placa filtrante y el fondo de la piscina. Generalmente diseñamos la altura del tanque de agua limpia debajo de la placa del filtro para que sea de 0,85 a 0,95 metros. Esta altura es suficiente para que el aire se mezcle completamente a través de los poros del cabezal del filtro y se distribuya uniformemente por toda el área del filtro, asegurando así el trabajo de filtrado normal del filtro y el efecto de regeneración del filtro.
El agua a filtrar pasa a través del canal principal de entrada de agua, dos válvulas neumáticas de goma y una válvula de compuerta manual, y luego ingresa a la ranura en forma de V desde los dos orificios laterales a través del vertedero de desbordamiento y fluye hacia la pantalla del filtro. Diseñamos el orificio cuadrado en el medio (indicado por W1) como la entrada de agua controlada por la válvula de compuerta manual. Esta válvula de compuerta normalmente está abierta (se cierra solo cuando se repara el filtro). Cuando se retrolava el filtro, el agua de limpieza de la superficie ingresa a través de este orificio cuadrado a través del vertedero de desbordamiento. Diseñamos dos orificios cuadrados del mismo tamaño (representados por W21 y W22 respectivamente, W1 = W2) y utilizamos una válvula de goma inflable en forma de almohada para controlar la filtración de agua en los orificios cuadrados. Al retrolavar el filtro, estos dos orificios quedan bloqueados por la válvula de goma inflable en forma de almohada. Diseñamos la relación de área de estas tres entradas de agua de la siguiente manera: w 1: w 21 = w 1: W22 = 1: 3; el caudal de la entrada de agua se controla a 0,40 ~ 0,5 m/s para utilizar estos dos principios; corregirse entre sí y finalmente determinar el tamaño del orificio de entrada de aire.
La limpieza de la superficie se logra rociando el pequeño orificio en la parte inferior de la ranura en forma de V. Dependiendo de la naturaleza del chorro, es mejor que esté semisumergido para lograr el mejor efecto de limpieza de la superficie. Por lo tanto, es muy importante determinar la elevación central del pequeño orificio en la parte inferior de la ranura en forma de V. Según nuestra experiencia, la elevación central del pequeño orificio es 0,8 ~ 1,2 cm más baja que el nivel del agua de retrolavado.
Una vez visitamos una planta de agua diseñada por la empresa francesa Deliman. La elevación central del pequeño orificio que diseñaron era 1,3 cm más baja que el nivel del agua de retrolavado. Cuando el filtro se lava a contracorriente, el efecto de limpieza de la superficie no es tan bueno como el del filtro que diseñamos.
Otros aspectos del diseño de filtros son básicamente los mismos que los introducidos en materiales relevantes, por lo que no entraré en detalles aquí.
3. Práctica de construcción e instalación
La calidad de la construcción e instalación del filtro está directamente relacionada con si el filtro puede cumplir con los requisitos de diseño del proceso y funcionar normalmente una vez completado y puesto en funcionamiento. producción. El filtro tipo V tiene requisitos estrictos para la construcción e instalación: el error horizontal de la placa del filtro no debe ser mayor a 2 mm el error horizontal entre filtros no debe ser mayor a 5 mm el error de distancia entre el centro de la viga y la barra de anclaje; es de 2 mm; el error de fabricación del tamaño de la placa es de 2 mm; se requiere que el error de nivel de la parte superior del vertedero del canal de drenaje central no sea superior a 2 mm; todas las dimensiones internas del filtro deben controlarse estrictamente; Por lo tanto, para asegurar los requisitos de calidad de construcción e instalación del filtro, además de una estricta gestión y control de la construcción civil de toda la piscina, lo más importante es controlar estrictamente la producción e instalación de placas filtrantes y vigas filtrantes. . Sólo cuando la placa del filtro y el haz del filtro estén nivelados, el cabezal del filtro estará esencialmente nivelado. Con frecuencia fabricamos elementos prefabricados de placas filtrantes y vigas filtrantes. En el sitio de prefabricación, fabricamos cuidadosamente placas y vigas de filtro utilizando moldes de acero, barras de acero y concreto para garantizar la nivelación y el espesor de las placas y vigas de filtro individuales, y las mantenemos para garantizar una calidad excelente. La instalación de haces filtrantes es la clave para conseguir que toda la superficie filtrante de la piscina sea más alta. Enterraremos las piezas de hierro incrustadas para instalar la viga del filtro de forma precisa y suave en el fondo de la piscina, luego soldaremos un tubo corto de acero DN100 a esta pieza de hierro incrustada y lo soldaremos a las piezas de hierro incrustadas debajo de la viga del filtro prefabricada. Para una tubería de acero DN80, coloque la tubería de acero DN80 en la tubería de acero DN100, nivele con un nivel y luego suelde la tubería en su totalidad. Luego use la tubería DN200 como molde y vierta mortero de cemento en el molde para formar una película protectora en el exterior de las tuberías DN100 y DN80 para evitar que la tubería de acero se oxide y fortalecer su resistencia de soporte. Según la instalación del haz de filtro, utilice un nivel para controlar estrictamente el nivel de la placa de filtro. El error horizontal de toda la superficie del filtro de la piscina no es superior a 5 mm. Utilizamos pegamento para calafateo 905 (mortero 905 preparado según la proporción de cemento: arena: pegamento 905 = 1:1:0,5) desarrollado y producido por el este de China. Instituto de Estudio y Diseño del Ministerio de Energía Eléctrica para sellar el filtro. Los espacios entre las placas y entre la placa filtrante y la pared del tanque. Garantiza un rendimiento de sellado hermético y hermético, garantizando así el éxito del retrolavado aire-agua.
4. Control automático de producción y funcionamiento
El control automático de la filtración y regeneración del filtro tipo V es la garantía de la producción y funcionamiento normal del filtro. Utilizamos un sistema de control distribuido multitarea en tiempo real compuesto por controladores programables y computadoras industriales (PLC IPC) para controlar la filtración y retrolavado del filtro.
1. Control del filtro
Instalamos sensores de nivel de agua y sensores de pérdida de carga en las partes correspondientes del filtro. El filtro se filtra midiendo el nivel de agua y la pérdida de carga del filtro, y enviando el valor del nivel de agua y la apertura de la válvula de agua filtrada a un módulo especial instalado en cada gabinete del PLC. El módulo de ajuste puede ajustar la apertura de la válvula para equilibrar el agua que entra y sale del filtro, logrando así una filtración automática con un nivel de agua constante y una velocidad de filtración constante.
2. Control de retrolavado
El retrolavado de un grupo de filtros se controla mediante un PLC ordinario. Cuando la filtración alcanza el ciclo de filtración o el valor establecido de diferencia de presión del filtro (altura de agua), el filtro realiza una solicitud de retrolavado y el PLC forma una cola de retrolavado de acuerdo con la prioridad del filtro. Una vez que responde a la solicitud del filtro, el PLC realiza todo el proceso de retrolavado. En un juego de placas filtrantes, no se permite el lavado a contracorriente de dos filtros al mismo tiempo. Cuando se retrolava un filtro, las señales de otros filtros que solicitan retrolavado se almacenan en el PLC común y luego los filtros se lavan a contracorriente en secuencia de acuerdo con el orden de almacenamiento.
Cuando el filtro se lava a contracorriente, el proceso de control del PLC público es el siguiente: ①Cierre la válvula de entrada de agua del agua a filtrar cuando el nivel del agua del filtro descienda hasta la parte superior del drenaje de lavado de arena. tanque, cierre la válvula de control de agua filtrada y abra la válvula de drenaje de retrolavado (2) Encienda el soplador, abra la válvula de aire de retrolavado del filtro después de 5 segundos y prelave el filtro durante 1 minuto (3) Abra la válvula de agua de retrolavado; encienda la bomba de agua de retrolavado y lave el aire y el agua al mismo tiempo durante 7 minutos (4) Cierre la válvula de aire de retrolavado. Después de 5 segundos, pare el soplador, abra la válvula de diafragma de aire para expulsar el aire y enjuague con agua limpia durante 5. minutos y luego detenga la bomba de retrolavado. Después de 5 segundos, cierre la válvula de retrolavado de agua, luego cierre la válvula de drenaje de retrolavado, abra la válvula de entrada de agua a filtrar y el tanque de filtrado reanuda la filtración. Todo el proceso de retrolavado dura unos 25 minutos.
Además, el PLC también puede controlar la apertura del filtro. Determina la apertura del filtro en función de la cantidad de agua que ingresa al filtro y determina la apertura y parada de un filtro en función del principio de primera parada, primera parada.
verbo (abreviatura de verbo) Selección del equipo principal del filtro tipo V
La selección de instrumentos especiales y válvulas neumáticas es la clave para realizar el control automático del filtro tipo V. La válvula de agua de retrolavado y la válvula de aire del filtro tipo V funcionan normalmente; utilizamos válvulas de mariposa neumáticas como válvula de agua limpia y válvula de drenaje. Las empresas de agua pueden decidir si utilizan válvulas nacionales o válvulas importadas en función de sus condiciones reales, pero deben elegir buena calidad. En la actualidad, la calidad de algunos fabricantes nacionales ha alcanzado el nivel avanzado del mundo y no es peor que la de las válvulas importadas. Barato y vale la pena intentarlo. Creemos que la válvula neumática de goma tipo almohada tiene un mejor efecto de filtrado en la válvula de entrada de agua, es simple de fabricar y tiene una acción confiable. Otros equipos de soporte: sopladores, compresores de aire, bombas de agua, etc. Los productos nacionales pueden cumplir con los requisitos, no es necesario importarlos.
En resumen, creemos que el avance del filtro en forma de V radica en el uso de materiales filtrantes homogéneos y tecnologías avanzadas de retrolavado aire-agua y purga de superficies. Además de aplicar esta tecnología en nuevas plantas de potabilización de agua, esta tecnología también se puede promover en la renovación de plantas antiguas apoyándose en el progreso científico y tecnológico, adoptando nueva ciencia y tecnología, llevando a cabo la transformación tecnológica, aprovechando al máximo su potencial. Y mejorar enormemente la eficiencia en un corto período de tiempo. La producción de agua es una mejor manera para que la industria del suministro de agua "mejore la calidad del agua, mejore la seguridad y confiabilidad del suministro de agua y reduzca el consumo de productos químicos, el consumo de energía y el consumo de fugas". Sus características principales son: utilizar material filtrante homogéneo de arena de cuarzo con un tamaño de partícula más grueso y una capa filtrante más gruesa para interceptar y absorber la contaminación, extender el ciclo de trabajo del filtro, el retrolavado aire-agua y la limpieza de la superficie evitan que la capa filtrante se expanda o se expanda ligeramente; Su sistema de distribución de agua es un sistema de distribución de agua con cabezal de filtro de mango largo. Mediante su funcionamiento, se realiza el modo de control automático del "PLC de lavado común y de cada filtro PLC". Los principales parámetros de diseño son los siguientes: el tamaño del plano es de 12 mx 7 m; la velocidad de filtración de diseño es de 8,04 metros/hora; la densidad del cabezal del filtro es de 54 piezas/m2; el espesor de la capa del material del filtro es de 1,2 m; tipo filtro Cuando funciona en modo automático, el PLC controla el nivel constante de líquido del filtro controlando la apertura de la puerta de salida del agua filtrada, e inicia el retrolavado cuando se cumple una de las siguientes condiciones: el tiempo de funcionamiento del filtro alcanza el valor establecido; el cabezal del filtro se pierde Alcanzando el valor establecido en el comando de lavado desde el teclado PLC-XBT en la consola o la computadora de monitoreo en la sala de control central;
Los métodos de retrolavado de los filtros tipo V tienen sus propias características. El retrolavado se divide en tres procesos: ① Pre-lavado de aire [un soplador, suministro de aire durante 1 min, Q aire = 22,5 m3/(m2). · h)] (2) Lavado mixto de aire y agua (dos sopladores, una bomba de agua de lavado, lavado durante 6 minutos, Q aire = 55 m3/(m2·h), Q agua = 7,5 m 3/(m2·h). )) ; (3) Enjuague con agua (dos bombas de enjuague, enjuague durante 6 minutos, Q agua = 15 m3/(m2·h)); la intensidad de limpieza de la superficie horizontal constante Q agua es de aproximadamente 5,2 m 3/(m2·h).
Durante la operación y administración, se descubrió que la elevación de escaneo de la superficie horizontal de la piscina en forma de V en la entrada del filtro era demasiado baja y la intensidad del escaneo de la superficie era ligeramente baja, lo que resultaba en un efecto de escaneo horizontal deficiente. , espuma flotante y retención; el cabezal del filtro estaba obstruido. La limpieza es muy inconveniente. A menudo se producen fallas en el ajuste del filtro. Las principales contramedidas son limpiar regularmente el medidor de nivel de agua y el medidor de pérdida de cabezal del filtro para mantener la sensibilidad y controlar adecuadamente la estabilidad del filtro. Entrada del filtro, lo que aumenta la carga de trabajo de mantenimiento y gestión del filtro.
Además, durante la producción se investigaron el rendimiento de la filtración directa del filtro tipo V durante el período de baja turbidez (turbidez del agua bruta < < 20 NTU) y el impacto de la dosificación de aluminio polimérico en la filtración directa. Los resultados muestran que un control razonable de la dosis de PAC producirá los siguientes efectos: ① El aumento de la pérdida de carga de filtración se ralentizará y la curva de cambio de la pérdida de carga de agua con el tiempo será aproximadamente plana, lo que puede prevenir eficazmente la obstrucción prematura del filtro. capa (2) Aumentar la concentración de flóculo en La profundidad de penetración en la capa filtrante aprovecha al máximo el material filtrante homogéneo y el lecho filtrante profundo del filtro en forma de V;
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