Пешчани филтери за воду
Пешчани филтери за воду су врста филтера са зрнастим неповезаним филтерским средством, који се користе у системима за кондиционирање воде. Обично се састоје од слојева кварцног песка (понекад са слојем шљунка и антрацита).
Историја[уреди | уреди извор]
Током 19. и 20. века, пречишћавање питке воде у домаћинствима обављало се углавном спорим филтерима или нешто касније и брзим филтерима. Споро филтрирање вршено је кроз биолошку мембрану коју стварају микроорганизми на површини филтерског слоја, често је називано и површинско филтирање. Брзо пречишћавање за разлику од спорог вршено је кроз цели филтарски слој, зато је добило назив дубинско пречишћавање.
Иако је у појединим историјским раздобљима било мањих система за пречишћавање питке воде, град Паислеy у Шкотској, 1804. године био је први град који је имао систем за пречишћавање воде за пиће (системом спорог пречишћавања). Убрзо широм Европе настаје више стотина система за пречићвање воде за пиће. Већ тада је откривено да додавањем алуминијум сулфата у сирову воду побољшава квалитет воде и убрзава сам поступак. Тако је настало брзо пречишћвање воде које је убрзало сам поступак пречишћвања и до 60 пута.
Врсте пешчаних филтера[уреди | уреди извор]
Пешчани филтера се могу поделити на споре и брзе филтере. Брзи филтера се могу даље поделити на отворене (брзи гравитацијски филтери) и затворене (филтери под притиском). Код отвореног гравитацијског филтера филтрација настаје због деловања силе теже због висинске разлике измешђу довода и одвода воде на филтеру, а то је обично од 1 до 1,5 метра Код филтера под притиском филтрирање настаје због разлике у притисцима који се обично постижу пумпа, а притисак је обично од 1,5 до 2 бара изнад атмосферског притиска.[1]
Спори филтери[уреди | уреди извор]
Споро филтрирање настаје филтерацијом под притиском кроз биолошку мембрану коју образују микроорганизми на површини филтерског слоја. Зато се овај обил филтрација назива и површинско филтерирање. Поступак спорог филтрирања се одвија на спорим филтерима, који се примењују за филтрирање некоагулисане воде која садржи ниску мутноћу (ретко преко 8°НТУ). Раде при малим брзинама филтрирања, обично 0,1 до 0,3 м/х (најчешће 0,2 м/х) и волумна протока до 1.000 м3/дан]. Зато им је потребна велика површина, а то утиче на високе инвестиционе трошкове. Одлика им је врло високо сманење мутноће и велика проценат задржавања бактерија (од 98 до 99%).[2]
Цистерне[уреди | уреди извор]
Цистерна је углавном такозвани спори пешчани филтар, који омогућава филтрацију, адсорпцију, биолошку разградњу органских материја и друго. Њиме се из воде издвајају ситне распршене супстанце, неке растворене органске материје и бактерије. На површини се задржавају све веће дисперковане материје, а филтерске испуне задржавају ситне распршене и колоидне материје. Осим тога, на површини се и, на потповршинскому слоју, разграђују органске материје. Уместо једнослојног филтера, може се обликовати вишеслојни филтер са испунама, који побољшавају физичко-хемијско и бактериолошко филтрирање воде.[3]
Брзи филтери[уреди | уреди извор]
Брзи филтери за пречишћавање воде су врста пешћаног филтера који се користи за кондиционирање воде за пиће.
Брзо филтрирање настаје проласком воде кроз цели филтерски слој за разлику од спорог филтера који користи филтрирање кроз биолошку мембрану коју образују микроорганизми на површини филтерског слоја. Поступак брзог филтрирања се одвија у брзим филтерима тек након што је вода прошла поступак таложења и има мутноћу највише 8°НТУ.
Ови филтери раде при релативно великим брзинама филтрирања, обично 5 до 7 м/х (изнимно 15 м/х), зависно од гранулометријских особина филтерског слоја и врсте филтера. Због велике брзине филтрирања, потребна површина код ових филтера је вишеструко мања у односу на споре филтера. Међутим, са друге стране, код брзих филтара присутно знатно брже прљање, а тиме и потреба за њиховим чешћим испирањем (у просеку 1 до 2 пута дневно).
Посредством доводног жлеба вода намењена пречишчавању равномерно се распоређује изнад филтерског слоја и тиме се филтрирају пролази тим слојем. Филтерски је слој положен на носиву конструкцију, најчешће монтажне армиранобетонске плоче, у које је уграђен систем млазница обично 64 млазнице по м2]]. Кроз млазнице се вода доспева у доњи део базена. Филтрирана вода се затим сакупља у сабирном каналу и одводи главним каналом (цевоводом) према резервоару чисте вод
Испирање брзих филтера[уреди | уреди извор]
Испирање брзих филтера обично траје 5 до 7 минута. Најпе се пусти вода у трајању од 2 минута, затим заједно вода и ваздух у трајању од 2 до 3 минуте, и на крају, ради испирања, вода у трајању од 1 до 2 мин. Вода од прања одводи се сабирним жлебом и испушта у канализацију. Преливна ивица жлеба мора бити смештен на таквој висини изнад површине филтерског слоја да се песак приликом прања не може водом за испирање плелити у жлеб.
Ради непрекидности рада уређаја за прећишћавање воде, увек се изводи више филтерских јединица које се перу одвојено. Ваздух за прање даје компресор, чији учинак зависи од броја сапница на филтарским јединицама при њиховом истовременом прању, док је потребан притисак ваздуха око 0,5 бар, мерено од површине филтерског слоја. Чиста вода за прање филтера осигурава се у посебном спремишту, одакле се под притиском од око 0,5 бар (у односу на површину филтерског слоја) доводи засебним цјвоводом до филтерског базена.
Филтери на притисак[уреди | уреди извор]
Филтери на притисак врста брзих филтера, смештених у затворени челични цилиндрични резервоар испуњен кварцним песком у који се вода доводи под притиском. Филтрирање настаје због разлике притиска на доводу и одводу воде.
Материјали за пешчане филтере[уреди | уреди извор]
Најраширенији филтрациони материјал за пешчане филтере су кварцни песак, хидроантрацит, активни угаљ, специјални минерали као што је зеолити и други заштићени производи разних произвођача.
Кварцни песак[уреди | уреди извор]
Честице или зрнца кварцног песка требају бити што сличније облику кугле. Зависно од намени филтера (квалитет чистоће) бира се и филтрацијска испуна, која одговара једној од гранулационих испуна. За сваку гранулациону групу према стандарду, прописује се дозвољени садржај честица изнад и испод гранулационог распона. Осим учешћа финијих и крупнијих честица, прописана је и расподела гранулационих фаза филтрационе масе ,а уводи се и коефицијент униформности У:
- У = д60 / д10 ≤ 1,5
где је:
- д60 – величине честице филтрацијске испуне у мм 60% масеног удела филтарцијске испуне чине честице мање или једнаке д60;
- д10 – величине честице филтрацијске испуне у мм 10% масеног удела филтарцијске испуне чине честице мање или једнаке д10.
Гранулометријска исправност филтра је врло битна за квалитет филтрационог процеса. Постижу се већи учинци одвајања (сепарације) суспендованих материја, дужи радни век између два прања, већи учинак (капацитет) филтра, и мањи пад притиска преко филтерске испуне. Садржај, односно масени удео кварца (СиО2) мора бити минимално 96%. Филтрациони материјал за припрему воде за пиће не сме бити закађен супстанцама, чије би растварање погоршавало квалитет филтриране воде. Густоћа кварцног песка мора бити у распону од 2.500 до 2.670 кг/м3. Насипна густоћа сувог кварцног песка је око 1.600 кг/м3.
Вишеслојна филтерска испуна[уреди | уреди извор]
Примена вишеслојних филтерских испуна доноси знатна побољшања у процесу филтрације, јер се заснива на примени различити материјала као што су кварцни песак, хидроантрацит, кокс и други. Једна од најчешћих комбинација је хидроантрацит/кварцни песак.
Хидроантрацит је чврсти, сјајно-црни, оштроугаони минерал мање специфичне тежине, па се у филтер ставља као горњи слој испуне. По свом саставу је готово чисти угљеник, а по пореклу најстарији угаљ, односно последњи у низу трансформације биљних остатака. Важно својство ових филтера је да је гранулација хидроантрацита увек већа од гранулације песка. Као доњи, носиви слој користи се кварцни песак гранулације од 2,0 до 3,15 мм.
Гравитацијски, односно отворени филтери се пројектују са минималним висинама слоја од 600 мм за кварцни песак, или 400 мм за хидроантрацит. Уз то се препоручује и носиви слој кварцног песка већи од 200 мм.
Приликом прања филтера специфично лакши антрацит хидрауличком сепарацијом остаје као горњи слој филтарске масе. Како је хидроантрцит састављен од честица веће гранулације (у односу на песак) задржавају се само крупније нечистоће, а финије пролазе кроз антрацит до финије гранулираног кварцног песка односно до другог филтрацијског слоја. Тиме се омогућује дубинска филтрација, која има за последицу одређене предности:
- бољи ефекат филтрације,
- повећање брзине филтрације,
- повећање учинка филтера,
- повећање сигурности против продора нечистоћа,
- смањење специфичног утрошка воде за прање,
- продужење трајања радног периода филтера.
Постоје, међутим извесни захтеви код ситема за прање филтера, а тиме посредно и за конструкцију саме филтрирнице. Док се за једнослојне пешчане филтере поступак прања састоји од противпрања водом од око 20 м3 воде/м2х и озрачивање ваздухом са око 50 м3/м2х. Код вишеслојних филтера користе се већи волумни протока од 40 до 70 м3 воде/м2х уз краће трајање самог прања.
Пешчана филтрација базена[уреди | уреди извор]
При пешчаној филтрацији базена због обавезне присутности дезинфекционог средства (на пример хлора) потпуно отпада биолошко чишћење. Нечистоћу односно прљавштину задржавају само зрнца песка, односно посебног филтерског стакла у облику неправилних зрнца или правилних куглица.
На усисном делу испред пумпе убацује се одређена количина флокуланта, како би се добро промиешао са сировом водом и проузрокао формирање флокула (пахуљица). Сирова вода улази у пешчани филтер на горњој страни филтерске посуде изнад филтерског средства, па се помоћу улазног левка једнакомерно прелива по целој филтерској површини. Сирова вода због створеног притиска изнад филтерског средства струји према доњем делу филтерске посуде кроз слојеве филтерског средства па се тако очисти. Захваљујући адсорпцијским особинама филтерског средства се настале флокуле (пахуљице) хватају за површину зрна па се тимн проступко одстрањују из воденог тока.
Најприје се на зрна хватају највеће пахуљице а за тим све мање. Тако расте учинак хватања нечистоћа за филтерски слој, а истовремено се смањује волумни проток воде због повећаног отпора. Ако се филтрација настави, у одређеном тренутку се пахуљице одлепе од горњих слојева зрна, па воденим током продиру у ниже слојеве. Ту се поново хватају за још незасићена филтрирна једра одакле их је већ теже испрати. Ако би се филтрирање још наставило, вода би себи нашла пут кроз најмање отпорна места у филтерском средству па би остварила канале по којих би протицала без да би се очистила и филтар би значи био „пробијен“. Због повећаног отпора филтера и као последице вишег тлака, филтерска посуда би могла у крајњем случају пукнути. Значи када се због наталожених нечистоћа на филтерској површини смањује се пропусност филтера због отпора филтера којег не смемо никако прећи, па је потребно приступити испирању филтра. Тако филтрирана вода излази на доњем диелу филтера и затим у базен. Пре улаза у сам базен филтрирана вода се дезинфикује и по потреби греје.
Извори[уреди | уреди извор]
- ^ 10.6 Санд Филтерс. Ин: Аллен П. Давис, Рицхард Х. МцЦуен: Стормwатер Манагемент фор Смарт Гроwтх. Спрингер 2005, Сеитен 192 бис 197
- ^ „Слоw Санд Филтратион” (ПДФ). Натионал Дринкинг Wатер Цлеарингхоусе. Архивирано из оригинала (ПДФ) 13. 07. 2019. г. Приступљено 25. 02. 2020.
- ^ „Хоусехолд Санд Филтерс фор Арсениц Ремовал” (ПДФ). ЕАWАГ. Архивирано из оригинала (ПДФ) 18. 09. 2017. г. Приступљено 25. 02. 2020.
Литература[уреди | уреди извор]
- Др.Мунир Јахић, Урбани водоводни системи, Удружење за технологију воде и санитарно инжењерство, Београд, 1988.
- Др. Мунир Јахић, Припрема воде за пиће, Пољопривредни факултет, Нови Сад, 1990.