15 января 2018

Фильтры для бассейнов — основа чистой воды

Основой систем очистки воды в плавательных бассейнах являются напорные фильтры. От их правильного подбора и эксплуатации в основном и зависит качество воды в бассейне. Какие разновидности фильтров существуют? В чем их сходство и отличие? Как правильно рассчитывать фильтровальные установки? Об этом мы и поговорим в цикле статей посвященном фильтровальному оборудованию.

Общие понятия о фильтровании воды

Фильтрованием называется процесс прохождения очищаемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование применяют для осветления воды, то есть для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами. В технологии водоподготовки бассейнов в качестве основного фильтрующего материала применяют кварцевый песок крупностью 0,4–0,8 мм. В водопроводной практике фильтры с такой крупностью зерен загрузки называют среднезернистыми.

Скорость фильтрации

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части которого расположено дренажное устройство той или иной конструкции для отвода профильтрованной воды и для подачи воды на обратную промывку фильтра. Пропускная способность фильтра определяется скоростью фильтрации. Под скоростью фильтрования следует понимать не скорость движения воды в порах, а скорость вертикального движения воды над фильтрующим слоем.

Скорость фильтрования определяют по соотношению V = Q/F (м/час)

Q – количество воды, проходящей через фильтр в единицу времени (м³/час);

F – площадь фильтра (м²).

Фильтрующий слой может быть однородным и неоднородным. К фильтрам с неоднородным фильтрующим слоем относятся двухслойные (песок, антрацит) и многослойные. При фильтровании задержание частиц, загрязняющих воду, происходит в толще слоя фильтрующей песчаной загрузки, где эти частицы извлекаются из воды и удерживаются на зернах песка.

Агрегативная устойчивость и коагуляция

Не всякие частицы способны прилипать к зернам песка при фильтровании. Частицы, загрязняющие воду, обладают в естественном состоянии так называемой агрегативной устойчивостью, препятствующей как их взаимному слипанию, так и прилипанию к какой-либо поверхности. Однако после обработки воды коагулянтами агрегативная устойчивость взвешенных и коллоидных частиц падает, вследствие чего их способность к взаимному слипанию и прилипанию к зернам песка возрастает. В фильтровании агрегативно неустойчивой, способной к прилипанию взвеси и состоит принцип скорого фильтрования. Только после предварительной химической обработки воды коагулянтами, в результате которой взвесь теряет агрегативную устойчивость, можно получить на скорых фильтрах весьма высокий эффект осветления воды при высоких скоростях фильтрования.

Нормы скорости фильтрации для бассейна

В практике очистки питьевой воды зернистые фильтры разделяют по скорости фильтрации на медленные – со скоростью фильтрования до 0,3 м/час и скорые напорные и безнапорные фильтры со скоростью фильтрования от 2-х до 15-ти м/час. Напорные фильтры, работающие по принципу скорого фильтрования, или «скорые напорные фильтры», весьма широко применяются при очистке воды в плавательных бассейнах.

Скорость фильтрования в этих фильтрах не должна превышать 30 м/час в бассейнах для взрослых и 20 м/час в бассейнах для детей (см. ГОСТ Р 53491.1-2009 «Бассейны. Подготовка воды.»).

Норматив скорости фильтрования 30 м/час, представляется довольно спорным. Тут требуется разъяснение. Ранее в Российской Федерации действовало справочное пособие к СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения» ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАССЕЙНОВ, которое было разработано ЦНИИЭП имени Б.С. Мезенцева (ныне отменено). Согласно этому документу скорость фильтрования не должна превышать 18 м/час. До появления этого документа при расчете скорости фильтрования проектировщик был обязан пользоваться СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Согласно СНиП 2.04.02-84 максимально допустимая скорость фильтрования на фильтрах с среднезернистой загрузкой не должна превышать 6 м/час (см. Таблицу № 21). Этим объясняются огромные размеры фильтров в бассейнах, построенных до 1989 г.

Коротко хотелось бы остановиться на нормативе скорости фильтрации - не более 18 м/час. Эта цифра появилась в результате научных исследований и моделирования процессов фильтрования бассейновой воды. Исследования показали, что если скорость фильтрования превышает 18 м/час, то количество загрязнений, которые проходят сквозь слой фильтрующей загрузки и не задерживаются в нем резко возрастает. Так же было определено, что при снижении скорости фильтрации с 30 м/час до 15 м/час, качество фильтрования увеличивается в 4 раза!

Фильтрующие материалы и загрузка фильтров для бассейна

Фильтрующий материал для загрузки фильтров должен обладать требуемой пористостью, достаточной механической прочностью против истирания в процессе промывки и достаточной химической устойчивостью. Этим требованиям хорошо удовлетворяет кварцевый песок, который и является основным фильтрующим материалом, употребляемым при осветлении воды. Существует взаимосвязь между крупностью зерен фильтрующей загрузки, скоростью фильтрования и толщиной слоя загрузки. При этом следует учитывать, что длительность периода работы фильтра между промывками уменьшается с увеличением скорости фильтрования и уменьшением крупности загрузки.

Обычно бассейновые фильтры выводят на промывку при достижении разницы давления воды до и после фильтра 3 м водяного столба (0,3 бара).

В процессе фильтрации верхние слои загрузки загрязняются быстрее всего и потери напора в фильтре, при которых он выводится на промывку, достигаются еще до того, как использована вся грязеемкость загрузки. Однако, при этом следует учитывать, что в процессе промывки происходит измельчение зерен фильтрующей загрузки и ее постепенный унос вместе с промывной водой. При этом толщина слоя загрузки постепенно уменьшается. Если фильтр не оборудован специальным смотровым окном для наблюдения за уровнем загрузки, то увидеть это можно только открыв верхний загрузочный люк фильтра. Открывают загрузочный люк не часто: обычно один раз в год. Поэтому высота фильтрующего слоя должна быть такой, чтобы обеспечить эффективную фильтрацию даже при некотором уменьшении толщины загрузки. Согласно ГОСТ Р высота слоя загрузки фильтра не должна быть меньше 1,2 м.

Дренажные распределительные системы скорых фильтров

Наиболее распространенный тип дренажа – дренаж большого сопротивления. Этот тип дренажа обеспечивает равномерность распределения воды по площади фильтра как при фильтровании, так и при обратной промывке. Дренажная система фильтра является одним из важнейших его элементов. Неравномерное поступление промывной воды, подаваемой с большими скоростями, может привести к неравномерной и неудовлетворительной промывке фильтра, вызвать сдвиг поддерживающих слоев и нарушить правильную работу фильтра. Достаточная степень равномерности промывки может быть достигнута при устройстве дренажей большого сопротивления. Рассмотрим некоторые наиболее широко применяемые конструкции таких дренажей.

Трубчатый дренаж

Представляет собой систему пластиковых труб, установленную в нижней части фильтра. Это, так называемая, рамочная коллекторная система. Щели в ответвлениях магистральных труб выполняются шириной 0,3 мм.

Колпачковый дренаж (дюзовое дно)

При этой системе дренажа для распределения воды используются колпачки с щелями шириной 0,5 мм установленные в так называемое «ложное дно» (пластина с соплами). Колпачковый дренаж обеспечивает более равномерное распределение воды по площади фильтра как при фильтрации, так и при промывке фильтра. При этом значительно возрастает как качество фильтрации, так и степень очищения фильтрующей загрузки при промывке. Колпачковый дренаж обладает большей механической прочностью и более ремонтопригоден. Фильтры оборудованные колпачковым дренажом стоят дороже фильтров с традиционной рамочной коллекторной системой. Однако, это удорожание можно признать вполне оправданным и применение таких фильтров является предпочтительным.

Промывка фильтров

Очистку скорых фильтров производят путем промывки фильтрующего материала обратным током чистой воды, подаваемой снизу через дренажную систему. Перед промывкой фильтр выключается из работы. Скорость прохождения через фильтр промывной воды в несколько раз больше скорости фильтрования. Вода взмучивает песок и интенсивно отмывает его от поступивших в процессе фильтрования загрязнений. Промывная вода отводится в канализацию через верхнее дренажное устройство фильтра. При расчете фильтровального оборудования крайне важно правильно подобрать промывной насос иначе промывка фильтра будет неэффективной или же песок будет уноситься в канализацию вместе с промывной водой. Согласно СП 31.13330.2012 Таблица № 16 интенсивность подачи промывной воды на среднезернистый фильтр должна находиться в пределах от 12 до 14 л/с на 1 м 2 площади фильтра.

Боковые люки и смотровые окна

Как дополнительные опции производителями фильтров предлагаются боковые люки и смотровые окна. Хотя их не часто заказывают, эти опции крайне важны. В первую очередь конечно для службы эксплуатации бассейна. Смотровое окно служит для наблюдения за состоянием и высотой слоя фильтрующей загрузки. А нижний люк предназначен для выгрузки песка и легкого доступа к дренажной системе при необходимости выполнения ее ремонта. Важность бокового люка вы поймете если представите себе на минуту, что такое выгрузка нескольких тонн песка через верхний загрузочный люк фильтра. Для этой цели можно рекомендовать использовать древко от швабры с привязанным к нему дуршлагом.

Горизонтальные фильтры

Наибольший диаметр обычных вертикальных фильтров 3000 мм, что соответствует фильтрующей площади около 7 м2 . Для перевозки таких фильтров требуется спецтранспорт, что увеличивает и без того немалую стоимость таких фильтров. Кроме того, не всегда существует возможность занести такие фильтры в техпомещение бассейна. Трудности с заносом оборудования чаще всего возникают при реконструкции старых бассейнов, где отсутствуют технологические проемы, обычно оставляемые при новом строительстве. Иногда, препятствием для размещения вертикальных фильтров в имеющемся техпомещении, является недостаточная высота потолка в последнем. В этом случае применение горизонтальныхфильтров вполне оправдано. Стоимость их выше, но при этом надо иметь ввиду, что при одинаковых геометрических размерах, площадь фильтрации таких фильтров в два раза больше чем у обычных вертикальных.

Сравнение вертикальных и горизонтальных фильтров

Вертикальные фильтры (традиционные)

Достоинства:

  • возможность устройства дюзового дна;
  • конструкция фильтра позволяет сделать фильтрующий слой высотой 1,2 м и более.

Недостатки:

  • большие габариты.

Горизонтальные фильтры

Достоинства:

  • большая площадь фильтрования при относительно небольших габаритах.

Недостатки:

  • невозможность устройства дюзового дна (только коллекторная дренажная система);
  • в фильтрах относительно небольшого размера невозможно обеспечить толщину слоя загрузки в 1,2 м;
  • неравномерная по площади фильтра скорость фильтрования (она увеличивается по мере проникновения воды в толщу фильтрующей загрузки).

Гибридные фильтры

Гибридный фильтр, как следует из названия, является, по сути, гибридом обычного вертикального и горизонтального фильтров. При этом он сочетает в себе достоинства того и другого, но исключает их недостатки:

  • большая площадь фильтрации;
  • высота фильтрующего слоя 1,2 м;
  • дюзовое дно;
  • равномерная по площади фильтра скорость фильтрования;
  • отсутствие верхнего загрузочного люка, что позволяет съэкономить на высоте технического помещения;
  • относительно небольшая фронтальная ширина фильтра, что позволяет легко заносить его в техническое помещение даже при отсутствии монтажного проема;
  • наличие двух загрузочных люков большого диаметра (верхнего и нижнего), что позволяет легко загружать и обслуживать фильтр;
  • наличие смотрового окна.

За более подробной информацией о гибридных фильтрах обращайтесь в компанию «ОЛПУЛС».

Автор: Технический директор «ОЛПУЛС» Пен Е. Э.
Галерея