Напорные фильтры для очистки воды

Применение напорных фильтров обезжелезивания воды

Фильтры напорные (ФН) применяются для станций очистки воды, предназначенных для удаления из воды механических примесей, железа, марганца, сероводорода и небольших концентраций растворенных газов.

Фильтры могут применяться для фильтрования исходной воды, как самостоятельно, так и в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды: упрощенной аэрацией, аэрацией на специальных устройствах (аэраторах), введением реагентов-окислителей.

Принцип работы напорных фильтров обезжелезивания воды

В рабочем состоянии вода поступает из коллектора исходной воды на верхнее распределительное устройство, сверху вниз проходит через фильтрующую загрузку, очищенная от примесей фильтрованная вода собирается в нижнем распределительном устройстве и далее поступает в коллектор очищенной воды. По мере работы фильтра потери давления на фильтрующей загрузке возрастают и при достижении некоторого предельного значения, при котором качество фильтрата близко к ПДК, фильтр требует промывки от загрязнений.

Промывка фильтра осуществляется автоматически интенсивным обратным потоком очищенной воды из резервуаров чистой воды при переключении клапанов управления при помощи промывных насосов. При наличии водонапорной башни промывка осуществляется за счет гидростатического давления. При достаточном для промывки количестве работающих фильтров промывка может осуществляться из коллектора чистой воды работающих фильтров.

Фильтр в исполнении ФН-…..-АМ-ДМФ для обезжелезивания методом упрощенной аэрации с помощью подачи воздуха безмасляным компрессором непосредственно в подающий трубопровод в верхней точке трубопровода исходной воды оборудован автоматическим воздухоотводчиком для предохранения фильтра от избытка воздуха.

Регенерация фильтрующей загрузки в фильтрах напорных происходит автоматически в заданное время под управлением контроллера, либо по сигналу, соответствующему предельным потерям давления на фильтре. Процесс регенерации состоит из обратной промывки. Время начала регенерации и ее продолжительность можно регулировать.

Фильтры можно эксплуатировать и в ручном режиме.

Рисунок 1. Общий вид фильтра.

1. Корпус фильтра с распределительными устройствами и фильтрующей загрузкой.
2. Обвязка из полипропиленовых труб и фитингов, запорно-регулирующей арматуры.

Технологическая схема станции очистки воды на базе напорных фильтров ФН включает в себя следующие основные элементы: корпус фильтра в сборе с распределительными устройствами и фильтрующей загрузкой, обвязку из полипропиленовых труб, фитингов и запорно-регулирующей арматуры, устройства предварительной обработки – компрессоры, аэраторы, аэраторы-дегазаторы, реагентные баки, станции дозирования реагентов, блоки автоматического управления.

Фильтрующая загрузка напорных фильтров обезжелезивания воды

В зависимости от качества исходной воды применяется широкий ряд фильтрующих материалов как однородных, так и мультимедийных.

ПЕСОК КВАРЦЕВЫЙ – природный материал, который характеризуется высоким содержанием оксида кремния и незначительным количеством растворимых соединений кальция, железа и марганца. Высокое качество этих материалов, их химичесике свойства, а также определенный гранулометрический состав удовлетворяют строгим требованиям для систем водоподготовки. Кварцевый песок – наиболее доступный и универсальный материал для решения задач по очистке воды от механических примесей и соединений железа. В сравнении с другими фильтрующими материалами он, несомненно, выигрывает в соотношении цена – качество. Высокая интенсивность отмывки 16-18 л/с*м2 способствует хорошему восстановлению фильтрующих свойств песка.

PIROLOX (AQUAMANDIX, CATALOX, ПИРОЛЮЗИТ, ДИОКСИД МАРГАНЦА) – каталитический материал для удаления железа и марганца. Pyrolox – 80 процентная руда марганца, сильнейший окислитель, способный удалять значительные количества железа. Каталитические материалы на основе диоксида марганца (Aquamandix, Pirolox и др.), как правило, применяются в сочетании с кварцевым песком (до 25%). Их применение сокращает сроки наладочных работ – не нужно время для создания каталитической пленки на зернах загрузки, а также способствуют окислению солей марганца.

BIRM – каталитическая загрузка для окисления соединений железа растворенным в воде кислородом. Нерастворимые соединения железа, являющиеся результатом окисления, осаждаются в слое загрузки и могут быть легко отфильтрованы. Birm не расходуется в процессе удаления железа и является более экономичным по сравнению с другими загрузками. Физические свойства Birm обеспечивают качественную фильтрацию, и фильтр легко очищается от осажденных частиц путем обратной промывки. Birm может использоваться как в напорных, так и в безнапорных системах очистки воды.

MANGANESE GREENSAND – глауконитовый песок, обогащенный оксидами марганца, который способен удалять из воды железо, марганец и сероводород. Он окисляет и осаждает растворенное железо и марганец за счет контакта с высшими оксидами марганца на гранулах Manganese Greensand. Сероводород окисляется до серы. Осадок задерживается слоем фильтрующей загрузки и удаляется посредством обратной промывки. Для восстановления окислительной способности Manganese Greensand следует провести его регенерацию слабым раствором перманганата калия.

MTM – гранулированная фильтрующая загрузка, обогащенная оксидом марганца. Используется для удаления железа, марганца и сероводорода из воды. Активная поверхность гранул МТМ окисляет и осаждает растворенное железо и марганец. Сероводород окисляется до серы. Осадок задерживается слоем фильтрующей загрузки и удаляется при обратной промывке. МТМ состоит из легких гранул с нанесенным на их поверхность оксидом марганца. Это покрытие обеспечивает контактную фильтрацию, где среда сама по себе обладает окислительным потенциалом. Это позволяет расширить границы применения фильтрующей загрузки по сравнению с другими наполнителями для удаления железа.

FILTER AG – безводный оксид кремния, используемый в качестве высокоэффективной фильтрующей загрузки для удаления взвешенных частиц. Гранулы Filter-Ag со значительной поверхностью фильтрации позволяют добиться максимальной эффективности при удалении взвешенных частиц.

АНТРАЦИТ – природный угольный фильтрующий материал, обладающий рядом преимуществ по сравнению с другими фильтрующими загрузками, которые обычно используются для удаления взвешенных частиц. Так, разнородность его состава позволяет взвешенным частицам приникать глубже в слой фильтрующей загрузки, что обеспечивает более длительную работу в режиме фильтрации и снижает потери напора. Скорость потока и расход воды для обратной промывки также снижаются.

Ввиду низкой плотности Антрацит часто используется в мультимедийных фильтрах. Легкие частицы Антрацита обеспечивают его расположение над более тяжелыми загрузками (например, кварцевым песком или марганцевым зеленым песком), обеспечивая тем самым предварительную фильтрацию.

СОРБЕНТ АС – фильтрующая загрузка на основе алюмосиликата, разработанная специалистами компании ЗАО «АЛСИС», производится с 1998 года. Является оптимальным, экономически эффективным решением для удаления широкого спектра загрязнений, включая: железо, стронций, ТЦМ, алюминий, нефтепродукты, фенол, фтор и др. «Сорбент АС» рекомендован для применения, как в напорных, так и в безнапорных системах, в качестве основного или многослойного элемента слоя загрузки.

Дренажная распределительная система напорных фильтров обезжелезивания воды

Является одним из основных конструктивных элементов напорного фильтра. От ее правильной работы – равномерности потока при фильтрации и при промывке фильтра, зависит качество очистки воды, длительность фильтроцикла, отмывка фильтрующей загрузки, надежность работы фильтра в целом. Дренажные распределительные системы представляют собой трубчатый дренаж высокого сопротивления с центральной трубой и боковыми дренами со щелевыми колпачками, выполненные в соответствии с п.6.107 СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Рис.1 Трубчатый дренаж высокого сопротивления с центральной трубой и боковыми дренами со щелевыми колпачками.

Дренажные системы типа «звезда» имеют очень большую неравномерность в распределении потока и могут применяться в напорных фильтрах умягчения, либо в фильтрах обезжелезивания с «легкой» загрузкой (типа Birm, Filter AG, Сорбент АС) диаметром до 600 мм. В более габаритных фильтрах применение таких дренажей недопустимо.

Применяются напорные фильтры для очистки питьевой воды от железа и марганца, тем самым делая воду пригодной, без повышенной жесткости. Также они необходимы, чтобы корректировать кислотность среды.
Применяются они как на больших предприятиях, так и в маленьких производствах. На заводах изготовителях выпускаются с автоматическим и ручным управлением.
Он может быть применен для воды из скважины или из поверхностного источника. Тип установки выбирается только после того, как определено качество исходной воды в лаборатории водоподготовки.

Принцип работы

Принцип работы заключается в том, что исходная вода, проходя через напорные фильтры, а точнее через зернистую загрузку начинает соответствовать нормативным требованиям. В качестве среды используются два вида – каталитические и инертные материалы. Процесс происходит при нагнетании воздушных масс или при помощи добавления химических элементов, все зависит от типа установки и качества воды.

При прохождении исходной воды, марганец и железо из растворенной формы переходят в твердую фазу, а потом задерживаются на фильтрующем слое. Через определенное время производиться промывка фильтра, при этом должен составляется акт, в котором указывается время начала и конца промывки, а также точная дата.
Для подачи воздуха необходимо применять компрессор без наличия масла в нем. Воздух нужен для окисления железа, а также, чтобы подкорректировать кислотность жидкой среды.
Небольшие фильтры в процессе промывки могут обойтись лишь только нагнетанием воздуха, а вот большие фильтры не обойдутся без обратной промывки и нагнетания воздушных масс.

Фильтрующие среды

Фильтрующая среда для ликвидации железа и железобактерий очень важна в технологии водоподготовки, потому что оно придает воде ржавый цвет, образуется осадок и загрязняются трубы. Срок службы загрузки данного слоя не превышает 5 лет, поэтому необходимо производить замену по истечению данного срока.
Среда для удаления марганца также просто необходима, потому, что марганец образует черные и желтые пятна при стирке. Среда адсорбирует и удаляет иона марганца. Такая среда в обычной воде не используется, предназначена только для той жидкости, где очень большое содержание марганца.
Фильтрующая среда, для корректировки кислотности воды. Она предназначена для нейтрализации кислотности. Это не единственная функция слоя, он очень хорошо защищает от коррозии трубопроводы и оборудование.

Стандартные размеры фильтров

Расположение фильтров

Напорные фильтры располагаются перед напорным баком, в случае если должен быть обработана вся жидкость, в полном объеме. Он располагается между баком и насосом. Размер выбирается из того, какой расход у насоса. На напорном баке устанавливается компрессор для подачи воздуха.
Напорные фильтры располагаются после бака, в случае необходимости обработки не всего объема. Фильтр выбирается из того, какое количество воды необходимо. Компрессор устанавливается в том же месте, что и в первом случае.

Типы фильтров

Фильтры с ручным управлением применяются на больших и малых производствах, где происходит постоянное обслуживание оборудования. Очень хороши они в домиках и дачах, там, где нет существующей сети водоснабжения.

Обслуживать установку обязательно надо, а именно это обратная промывка, она должны производить один или два раза в неделю, это зависит от исходной воды. Промывка должна производиться в течение 30 минут.
Напорные фильтры с автоматическим управлением применяется на производствах, где необходим постоянный поток воды без сбоев, без наличия обслуживающего персонала. Вся система полностью автоматизирована, с электронной панелью, на которой происходят все процессы, обратная промывка также происходит автоматически, поэтому вмешательство человека минимальное.

Оборудование для водоемов призвано взять на себя все хлопоты по их обслуживанию. Без этих аппаратов и устройств владельцу пришлось бы самостоятельно выполнять работы по очистке воды и поддержанию экологического баланса. Самый ценный помощник в этом деле – фильтр. Именно он обеспечивает чистоту водоема.

Критерии выбора фильтра

Оснащение водоема оборудованием для обеспечения чистоты – самая затратная статья расходов на его содержание. Правильно выбрать фильтр для пруда – непростая задача. Нужно учесть несколько факторов:

• размеры в плоскости (длина, ширина);
• глубину;
• чистоту дна;
• климатические условия региона;
• экосистему: наличие растений, рыб, моллюсков, ракообразных.

По принципу работы все фильтры для воды можно разделить на две категории:

Сложнее выбрать фильтр для искусственных прудов, в которых водится рыба. Со временем ее численность увеличивается. Пропорционально растет и количество продуктов жизнедеятельности. В этой ситуации требуется установка не одиночного фильтра, а монтаж системы фильтрации. Производители предлагают готовые комплексы оборудования этого профиля. Владельцу потребуется лишь правильно выбрать мощность и производительность.

Модульные системы фильтрации решают целый комплекс задач. Эти автоматизированные устройства способны реагировать на изменения среды и приводить ее в норму. Такие системы состоят из нескольких компонентов:

• насоса;
• УФ-лампы;
• многослойной системы фильтров, каждый из которых заполнен или состоит из определенного материала и решает только свою задачу.

Модульные системы не являются чем-то громоздким. Это мобильные аппараты с быстро заменяемыми расходными материалами.

Фильтрация может осуществляться по нескольким направлениям:

• защита оборудования от проникновения ила;
• улавливание грязи и мусора;
• удаление токсичных веществ;
• удаление органики.

Безнапорные фильтры

Безнапорные фильтры иначе называют «проточными» или «гравитационными». Исходя из этого, становится понятным, что принцип их работы основан на действии сил гравитации и очистка воды осуществляется посредством прохождения потока сквозь специальное устройство. Фильтры этого типа в комплексе с УФ-лампой способны обеспечить кристальную чистоту пруда.

Эти устройства в своей верхней части принимают поток воды, потому не имеют защитной крышки. Такие фильтры устанавливают над поверхностью пруда или заглубляют в воду не более, чем на 1/3 высоты корпуса.

Большинство современных моделей безнапорных фильтров оснащены специальными кранами для слива осадка. Поэтому обслуживать оборудование легко и просто.

Производители аппаратов для очистки воды всегда указывают их производительность. Но для больших водоемов лучше установить два проточных фильтра средней мощности на разных сторонах пруда, чем один мощный. Это позволит быстрее добиваться нужного эффекта: очищения воды.

• небольшие габариты при высокой производительности;
• экономичность (электроэнергия требуется только для работы УФ-ламп);
• высокая эффективность очистки;
• широкий ассортимент расходных материалов. В частности, можно купить маты с разной величиной пор;
• быстрый монтаж.

Рабочие температуры – от +4 до +35°С.

Фильтрующие элементы для самодельных фильтров

Проточный фильтр можно сделать самостоятельно, если с помощью насоса или естественным путем подавать поток воды в емкость с фильтрующими элементами, расположенными последовательно или друг над другом.

1. Щетки с частой жесткой щетиной. Способны задерживать мусор и грязь.
2. Кокосовые маты или циновки. Задерживают мелкий песок, ил, водоросли.
3. Поролоновые губки. Обеспечивают финальную чистку воды от самых мелких частиц.

Особенности выбора УФ-ламп

Все безнапорные аппараты комплектуются ультрафиолетовыми лампами, которые необходимы для обеззараживания воды. Принцип действия основан на биологической активности УФ-лучей, способных оказывать воздействие на тканевые белки и липоиды, вызывать гемолиз. Причем эффективность обеззараживания напрямую зависит от длины волны.

Так, наибольшей биологической активностью обладают волны 280-200 mμ. При выборе безнапорного фильтра необходимо учитывать эти данные и выбрать оптимальную мощность лампы для своего водоема. Ориентируются на следующие показатели активности волн определенной длины:

• 400 до 315 mμ – слабая;
• 315-280 mμ – способность воздействовать на кожу человека.

Чем меньше длина волны, тем выше ее биологическая активность.

Лучшие модели безнапорных фильтров

PondoClear Set 4000

Оптимальный выбор для небольших водоемов объемом до 4 м 3 . Мощности этого аппарата будет достаточно, если в таком пруду нет рыбы. В противном случае он способен эффективно очищать и поддерживать чистоту воды лишь в объеме 2 м 3 . Такие мини пруды чаще всего оборудуют на небольших дачных участках и придомовых территориях. Средняя цена 9700 руб.

Комплектация:

• фильтрация частиц сечением до 4 мм;
• мощность лампы 7 Вт;
• производительность 1000 л/ч.

FiltoMatic CWS Set 25000

Мощный проточный фильтр со встроенной УФ-лампой и инновационной системой интеллектуального управления, регулирующей мощность установки в зависимости от сезона. Площадь обработки – до 25 м 3 . В комплектацию входят приспособления для монтажа. Средняя цена 65500 руб.

• высокая эффективность биомеханической очистки;
• автоматический слив шлама;
• контроль за температурой воды.

Напорные фильтры

Чаще всего для очищения воды в пруду выбирают напорные фильтры. Это установки, оборудованные насосами, УФ-лампами, системой фильтров. В зависимости от конструкции и мощности, оборудование этого типа размещают как над-, так и под водой.

Напорные фильтры являются отличным выбором для прудов с ручьями и горками, перепадами высот.

Все современные модели имеют трехступенчатую систему фильтрации. В большинстве случаев это следующие элементы:

• пористые губки разной плотности;
• биологические шарики;
• УФ-лампы.

Напорный фильтр представляет собой герметично закрывающуюся емкость, в которой находятся фильтрующие элементы. Корпус таких изделий изготавливают из негигроскопичных и устойчивых к перепадам температур, материалов. Чаще всего это высокопрочный пластик или нержавеющая сталь.

Аппарат устанавливают двумя способами:

1. Погружают в воду.
2. Закапывают в грунт на берегу водоема.

По мощности различают два вида напорных фильтров:

Первые отличаются более высокой производительностью и необходимы для больших водоемов. Во всех остальных случаях достаточно бытовых. По конструкции корпуса различают горизонтальные и вертикальные модели. Последние обеспечивают более высокое качество очистки, так как фильтрующие элементы в них уложены друг над другом.

Напорные фильтры могут иметь разное количество камер. Чем их больше, тем более эффективен аппарат. Для небольших водоемов могут использоваться 1-, 2- или 3-х камерные аппараты. В отличие от проточных, напорные перекачивают воду под давлением, создаваемым насосом, поэтому для работы оборудования потребуется подключение к электросети.

При работе комплексов этого типа создается замкнутая система циркуляции воды, которая непрестанно проходит сквозь фильтры и одновременно обеззараживается УФ-лучами. Мощности аппаратов бытового типа достаточно для подачи жидкости на высоту до 150 см. Это позволяет размещать фильтр на возвышенности или берегу.

• Обслуживание оборудования осуществляется без открывания аппарата, так как каждый из них оснащен системой слива стоков, которые отводятся в специально подготовленные дренажные ямы или герметичные емкости.
• Дорогостоящие модели имеют электронное управление и дисплей, на котором отображаются данные о работе систем установки.
• Все патрубки для подключения шлангов и другого оборудования, а также рычаги управления, расположены в верхней части корпуса. Это позволяет заглублять аппарат вглубь земли.
• Обслуживание заключается в своевременной замене фильтров и проверке соединений.
• Все аппараты легко разобрать, промыть и собрать.
• Напорные фильтры можно использовать для устройства каскадов и водяных горок.

Есть модели с функцией подогрева воды, что позволяет обеспечить оптимальную температуру для принятия водных процедур. Это мощные и крупногабаритные установки, потребляющие значительное количество электроэнергии. Некоторые модели оснащены функцией обратной подачи воды, при которой осуществляется промывка фильтров.

Из минусов этого оборудования отмечают только один: большее потребление электроэнергии, чем у безнапорных установок. Большинство недорогих моделей не комплектуются донными насосами, которые нужно покупать отдельно.

Видео-обзор напорного фильтра своими руками

Лучшие модели напорных фильтров

CBF-12000

Предназначен для комплексной очистки водоемов. Для работы установки необходим донный насос мощностью до 6500 л/ч. Аппарат имеет функцию обратной промывки, оснащен индикатором степени загрязненности фильтров. Есть возможность автоматического отжима губок. Биоочистка осуществляется с помощью стартовых бактерий и регулятора фосфатов (покупают отдельно). Средняя цена 14800 руб.

• способен удалять фосфаты, аммиак, нитраты, нитриты;
• нормализует рН воды;
• площадь обработки до 12 м 3 ;
• мощность 18 Вт.

GREEN RESET 100

Напорное оборудование рассчитано на обработку от 30 м 3 (пруд с рыбой) до 60 м 3 (пруд без рыбы). Аппарат способен работать в круглосуточном режиме в течение всего сезона, оснащен насосом производительностью 11500 л/ч. Обеспечивает трехступенчатую систему очистки: механическую, биологическую, обеззараживание УФ-лучами. Средняя цена 48000 руб.

• простое обслуживание;
• удаляет фосфаты, аммиак, нитраты, нитриты;
• нормализует рН воды;
• дополнительно покупают стартовые бактерии и регулятор фосфатов.

Рекомендации по устройству системы фильтрации для пруда

При выборе оборудования для пруда можно ориентироваться на рекомендации специалистов.

Для водоемов до 4 м 3 (также искусственные пруды из ПВХ форм):

• комплекс Smartline, включающий фильтры, насос и шланг;
• фонтанные насосы Heissne или Aqua Jet Eco, производительностью от 3900 л/ч.

Для водоемов до 8 м 3 :

• комплекс Heissner, включающий фильтры, насос и шланг;
• погружной насос производительностью 5-18 тыс л/час;
• комплект сменных насадок.

Для водоемов от 8 м 3 до 35 м 3 :

• на берегу устанавливают напорный или гравитационный фильтр (СВ-550 с УФ 36 Вт), соединяют его с помощью спирального шланга с погружным насосом, размещенном на дне водоема;
• лучшие модели погружных насосов от Heissner, FIAP, OASE.

Для водоемов от 35 м 3 до 70 м 3 :

• устанавливают донный водозабор с аэрацией;
• на берегу размещают комплекс профессиональной фильтрации SK500 «Золотая фильтрация».

Таким образом, при правильном подходе к выбору оборудования для очистки воды в пруду, можно купить недорогие и эффективные аппараты. Кроме того, есть возможность самостоятельного изготовления проточного фильтра, что снизит расходы на обслуживание водоема.