Homokszűrő
A homokszűrő előkezelésként szolgál minden olyan szuszpendált anyag eltávolítására, amely a tervezett folyamat fő szakaszát képező szűrőmembránok gyors eltömődését okozhatja. A szűrőközeg a szűrési célnak megfelelően meghatározandó típusú és méretű részecskékből áll.
1. ábra - Homokszűrő vázlata
A szűrés előrehaladtával a visszatartott részecskék az ágy eltömődéséhez, és ezáltal a nyomásesések növekedéséhez és a szűrési hatékonyság csökkenéséhez vezetnek. A chage bizonyos elvesztése után visszamosási szakaszra lesz szükség.
A visszamosási szakasz a homokágy fluidizálásából áll, víz és levegő befecskendezésével az áram ellen. A fluidizáció a szűrőközeg tágulását, így a részecskék elválását és a közeg porozitásának növekedését eredményezi. A szűrőközegben a szűrési fázisban visszatartott kis részecskéket, amelyek ülepedési sebessége (vagy végső szabad esési sebessége) alacsonyabb, mint a homokszemeké, a felszínre viszik. Az ezekkel a szuszpendált részecskékkel feltöltött mosóvizet a homokágy felett elhelyezkedő csúszda gyűjti össze.
A lassú homokszűrő egység méretezéséhez használt módszer:
1) Állítsa be a kívánt gyártási sebességet
2) Számítsa ki a szükséges ágyfelületet a szűrési sebesség (vagy egy üres dob sebessége) és a kívánt áramlási sebesség szerint a következő képlet szerint:
3) Határozza meg az áramlási rendszert a porózus közegben a részecske Reynolds-szám kiszámításával:
4) Számítsa ki a homokszűrő által generált nyomáseséseket az áramlási módnak megfelelő módszerrel. Az Ergun összefüggés lehetővé teszi a nyomásesés kiszámítását az áramlási rendtől függetlenül:
A visszamosás körülményeinek meghatározásához használt módszer:
1) Határozza meg a szűrőközeg ülepedési sebességét. Ezt a lamináris és turbulens körülmények között érvényes Haider és Levenspiel egyszerűsített relációval lehet kiszámítani:
2) Határozza meg a víz és a mosó levegő áramlását, tudván, hogy a víz felfelé irányuló sebességének meg kell egyeznie a szűrőközeg ülepedési sebességének körülbelül 10% -ával (Hubert Cabana, 2013):
3) Határozza meg a szűrőközeg által generált nyomásesést. Ez megegyezik az ágyban lévő közegek tömegével:
$$ \ Delta P = L * g * (1- \ epsilon _) * (\ rho_p- \ rho_f) $$
4) Állítsa be a visszamosási fázisok időtartamát és gyakoriságát a kezelendő víz minőségének megfelelően
5) Határozza meg a visszamosási fázishoz szükséges vízmennyiséget:
A szivattyúk méretezéséhez használt módszer:
A módszertan itt kerül kidolgozásra.
A homokágyas szűrési folyamat egyszerűsített diagramja:
1. ábra - A lassú homokszűrés egyszerűsített diagramja
A szűrőközeg jellemzői és működési körülményei:
A választott szűrőközeg gömb alakú homogén szemcsékből áll, homogén szemcsemérettel.
| A homokszemcsék átlagos átmérője (dp) | 1 mm |
| Homok sűrűsége ($ \ rho $) | 2610 kg/m 3 |
| Homokszemcsék alakja ($ \ phi $) | 1 |
| Kezdeti ágyporozitás ($ \ epsilon $) | 0.4 |
| Szűrési sebesség (U) | 10 m/h |
| Termelési ráta (Q) | 35 m 3/h |
Ezen felül többet kell tudni róla. A homokszűrő mérete és működési körülményei:
A kívánt termelési sebesség 35 m 3/h, és a szűrési sebességet 10 m/h értékre állítottuk be. A szükséges ágyfelület tehát 3,5 m 2. Három homokszűrési egységet vázlatosan mutatunk be az alábbiakban (2. ábra). Ezért mindegyiknek 12 m 3/h sebességet kell produkálnia, és szűrőfelületének 1,2 m 2, azaz átmérője 1,24 m, figyelembe véve a körmetszetet.
2. ábra - Homokszűrő mérete
Ergun viszonya szerint és a beállított üzemi körülmények között a homokszűrőben a nyomásesést 0,036 barra becsülik a szűrőágy mélységének méterére. Tudva, hogy 1 bar nyomás felel meg a 10 méteres vízoszlop által kifejtett erőnek, kompenzálni fogja őket a homokmeder felett 36 cm-es vízmagasság.