Скорый песчаный фильтр или скорый гравитационный фильтр — это тип фильтра, используемый для очистки воды , который обычно применяется в муниципальных системах питьевого водоснабжения как часть многоступенчатой системы очистки. [1] Эти системы сложны и дороги в эксплуатации и обслуживании, поэтому они менее подходят для небольших сообществ и развивающихся стран .
Быстрые песчаные фильтры были впервые разработаны в 1890-х годах, а улучшенные конструкции были разработаны к 1920-м годам. [2] Первая современная установка быстрой песчаной фильтрации была спроектирована и построена Джорджем У. Фуллером в Литл-Фолс, штат Нью-Джерси . [3] Быстрые песчаные фильтры широко использовались в крупных муниципальных системах водоснабжения к 1920-м годам, поскольку они требовали меньших площадей по сравнению с медленными песчаными фильтрами . [4]
Быстрые песчаные фильтры обычно проектируются как часть многоступенчатых систем очистки, используемых крупными муниципалитетами. Эти системы сложны и дороги в эксплуатации и обслуживании, и поэтому менее подходят для небольших сообществ и развивающихся стран. Система фильтрации требует относительно небольшой площади земли по сравнению с обслуживаемым населением, а конструкция менее чувствительна к изменениям качества сырой воды, например, мутности , чем медленные песчаные фильтры.
Быстрые песчаные фильтры используют относительно крупный песок (от 0,5 до 1,0 мм) и другие гранулированные среды, такие как антрацит, в слоях глубиной от 0,6 до 1,2 метра для удаления частиц и примесей, которые были захвачены в хлопья с помощью флокуляционных химикатов — обычно квасцов . Поскольку в таких фильтрах могут использоваться среды, отличные от кварцевого песка, более современным термином является «быстрая фильтрация» вместо «быстрая песчаная фильтрация». [5] [6] Неотфильтрованная вода течет со скоростью около 5 м/ч через фильтрующую среду под действием силы тяжести или под давлением насоса, и хлопья задерживаются в песчаной матрице. [7] [8]
Процессы смешивания, флокуляции и осаждения являются типичными стадиями обработки, которые предшествуют фильтрации. Химические добавки, такие как коагулянты, часто используются в сочетании с системой фильтрации. [1] : 7–9
Существует два типа скорых песчаных фильтров: гравитационный (например, фильтр Патерсона) и напорный (например, фильтр Кэнди).
После фильтрации обычно используется система дезинфекции (обычно с использованием хлора или озона). [ 1 ] : 9–11 Быстрая фильтрация через песок оказывает очень малое влияние на вкус и запах, а также на растворенные примеси питьевой воды, если только в фильтрующую среду не включен активированный уголь .
Быстрые песчаные фильтры необходимо очищать часто, часто несколько раз в день, путем обратной промывки , которая включает в себя изменение направления воды и добавление сжатого воздуха . Во время обратной промывки слой псевдоожижается , и необходимо соблюдать осторожность, чтобы не смыть наполнитель.
Последовательность обратной промывки обычно выглядит следующим образом: [8]
Побочным продуктом обратной промывки является ил. Большинство очистных сооружений используют процесс сгущения ила, за исключением установок, которые сбрасывают необработанный ил в канализацию, если его состав находится в допустимых пределах. [8] Процесс сгущения включает в себя отстойники периодического действия или непрерывные сгустители с частоколом. Полиэлектролиты добавляются выше по потоку для повышения осаждаемости. Жидкость из процесса направляется на вход в сооружения. За сгущением следует либо отстой, либо сушильные слои, либо фильтр-пресс. Сгущенный ил может быть сброшен в канализационную систему, вывезен на свалку или в мусоросжигательную печь. [8]