En comparación con los filtros de un solo-medio, las principales ventajas de los filtros de múltiples-medios son:
Lograr una distribución ideal del "medio filtrante": el agua fluye de arriba a abajo a través de capas de medios filtrantes con diferentes densidades y tamaños de partículas, formando naturalmente una distribución de poros con material más grueso en la parte superior y material más fino en la parte inferior.
Maximizar la capacidad de filtración: la capa de medio filtrante grueso (p. ej., antracita) intercepta una gran cantidad de sólidos suspendidos más grandes, mientras que la capa de medio filtrante fino (p. ej., arena de cuarzo) filtra partículas más pequeñas, lo que extiende en gran medida el ciclo de filtración y aumenta la capacidad de retención de suciedad-.
Reducción de la resistencia al flujo de agua y prevención de la obstrucción rápida de la superficie: la capa superior de medio filtrante grueso evita eficazmente que los sólidos suspendidos formen una "torta de filtración" densa en la superficie de la capa del filtro, lo que permite que el agua fluya suavemente hacia el interior de la capa del filtro para una filtración profunda.
La selección no se trata sólo de elegir materiales, sino también de elegir sus propiedades físicas y químicas.
1. Medios filtrantes de uso común y sus características
Antracita: normalmente se utiliza como medio filtrante de capa superior. Tiene una densidad baja (~1,6 g/cm³), buena estabilidad química, una superficie rugosa y porosa, una fuerte capacidad de adsorción y una gran capacidad de retención de suciedad-. Sin embargo, su dureza es relativamente baja y experimenta una cierta tasa de desgaste durante el funcionamiento a largo plazo-. Se requiere antracita de alta-densidad, alta-dureza y alta-calidad.
Arena de cuarzo: Medio filtrante de capa central, media o inferior. Densidad moderada (~2,65 g/cm³), alta dureza, resistente al desgaste-y a la corrosión-, económico y ampliamente disponible. Superficie lisa, pero su capacidad de interceptación es ligeramente menor que la antracita. Se clasifica en arena gruesa y fina según el tamaño de las partículas para las diferentes capas.
Gemstone/Ilmenite: Usually used as the bottom layer filter media. High density (>4,5 g/cm³), puede permanecer estable en el fondo durante el retrolavado, evitando eficazmente la pérdida de arena fina y partículas de carbón. Precio más alto, utilizado principalmente en aplicaciones que requieren una estabilidad estricta de las capas del medio filtrante.
Carbón Activado: Capa funcional especial (eliminando materia orgánica, cloro residual y olores). Tiene una enorme superficie específica y una fuerte capacidad de adsorción. Baja densidad, se pierde fácilmente; baja resistencia mecánica, el desgaste producirá polvo. Por lo general, no se usa solo como medio filtrante, sino en combinación con arena de cuarzo y otros medios para formar un lecho filtrante multi-.
Granate: sustituto de la magnetita como medio filtrante de alta-densidad en la capa inferior. Alta densidad (~4,2 g/cm³), alta dureza, bordes de partículas afilados, lo que resulta en poros más pequeños y mayor precisión de filtración.
Bolas de fibra/medios filtrantes: se utilizan para filtración de ultra-alta precisión. Porosidad variable, capacidad de retención de suciedad-altísima. Normalmente se utiliza en filtros finos independientes, rara vez se mezcla con medios filtrantes granulares tradicionales.
Filtros multimedia-_Xinxiang Liefert Filter Co., Ltd.
2. Factores de decisión clave para la selección de medios filtrantes
Calidad del agua afluente: concentración de sólidos suspendidos, distribución del tamaño de partículas, contenido de aceite, contenido de materia orgánica, etc. Alto contenido de sólidos suspendidos: se prefiere la antracita con alta-capacidad de retención de suciedad. Aceitoso: se deben considerar medios filtrantes hidrofóbicos/oleofílicos o de superficie-modificada. Se requiere eliminación de materia orgánica/cloro residual: se puede agregar una capa de carbón activado.
Requisitos de efluentes: turbidez objetivo, contenido de sólidos suspendidos. Los requisitos elevados requieren medios filtrantes de capa inferior más finos (como arena de cuarzo fina) o una configuración multi-capa.
Compatibilidad química: el medio filtrante debe poder resistir el valor de pH y los oxidantes del agua entrante para evitar la disolución o daños estructurales.
Costos de operación y mantenimiento: Esto incluye el costo del medio filtrante, el ciclo de reemplazo y el consumo de agua y electricidad para el retrolavado.
La optimización de la calificación es la clave para el rendimiento de los filtros multimedia-. Su objetivo es lograr una estratificación perfecta de cada capa de medio filtrante después del retrolavado, formando una estructura ideal de "parte superior suelta, fondo denso".
1. Principio fundamental: sinergia entre densidad y diferencias de tamaño de partículas
Principio de densidad: esta es la base para lograr la estratificación. Se debe garantizar que la densidad del medio filtrante de la capa superior < la densidad del medio filtrante de la capa intermedia < la densidad del medio filtrante de la capa inferior. Combinación clásica: Antracita (1,6) < Arena de cuarzo (2,65) < Magnetita (4,5).
Principio del tamaño de partícula: bajo la premisa de garantizar la diferencia de densidad, el tamaño de partícula del medio filtrante de la capa superior > el tamaño de partícula del medio filtrante de la capa intermedia > el tamaño de partícula del medio filtrante de la capa inferior. Esto garantiza que incluso si el flujo de agua de retrolavado perturba el medio filtrante, las partículas más densas y más pequeñas se depositarán en el fondo.
Un concepto clave: relación de tamaño de partícula efectiva
Para evitar que se mezclen diferentes capas de medios filtrantes durante el retrolavado (un fenómeno conocido como "mezcla"), la relación de tamaño de partícula efectiva de las capas de medios filtrantes adyacentes es un parámetro importante. Empíricamente, la relación de tamaño de partícula del medio filtrante superior e inferior debe ser mayor o igual a 2. Por ejemplo, el tamaño de partícula efectivo de la capa superior de antracita debe ser de 1,0 mm y el tamaño de partícula efectivo de la capa inferior de arena de cuarzo debe ser de 0,5 mm.
2. Esquemas de gradación clásicos y estrategias de optimización.
Medio filtrante de doble-capa: capa superior - antracita (tamaño de partícula 0,8-1,2 mm), capa inferior - arena de cuarzo (tamaño de partícula 0,4-0,8 mm). El espesor total es típicamente de 700 a 900 mm, con una relación de espesor de carbón a arena de aproximadamente 1,5:1 o 2:1 (por ejemplo, 600 mm de carbón + 300 mm de arena). Este es el método más utilizado y económico, adecuado para la mayoría de las calidades de agua habituales.
Medio filtrante de tres-capas: capa superior - antracita (1,0-1,6 mm), capa intermedia - arena de cuarzo (0,4-0,8 mm), capa inferior: magnetita/granate (0,2-0,5 mm). El espesor total suele ser de 900 a 1200 mm. Relación de ejemplo: 500 mm (carbón): 300 mm (arena): 100 mm (hierro).
3. Control de optimización de calificaciones
Coeficiente de falta de uniformidad (K80): K80=d80/d10. d10 (tamaño de partícula efectivo) y d80 son parámetros clave.
Seleccione un medio filtrante con el K80 más pequeño posible. Cuanto más pequeño sea el K80, más uniforme será el tamaño de las partículas del medio filtrante, más consistente será la estructura de los poros, mejor será el efecto de filtración y más lento será el aumento de la pérdida de carga.
Intensidad de retrolavado y tasa de expansión: encuentre una intensidad de retrolavado que permita que la capa de antracita se expanda adecuadamente (por ejemplo, 20%-30%), mientras que la capa de arena de cuarzo solo se expande ligeramente o no se expande en absoluto. Al ajustar el volumen de agua y aire del retrolavado (si se utiliza un retrolavado combinado de aire y agua), asegúrese de que el medio filtrante esté completamente limpio y minimice la mezcla de medios.
PD: Problemas comunes encontrados en la práctica.
Problema 1: Intensidad excesiva de retrolavado; dispositivo de drenaje dañado (p. ej., distribuidor hidráulico); Grosor insuficiente de la capa inferior de medio filtrante de alta-densidad.
Solución: Inspeccione el equipo para asegurarse de que la gradación y el espesor de la capa de soporte inferior (guijarros, magnetita) cumplan con los requisitos de diseño.
Problema 2: Causado por algas, sustancias pegajosas, óxidos de hierro y manganeso, etc. en el afluente; retrolavado incompleto.
Solución: Fortalecer el pretratamiento; realice un lavado de aire regular + lavado a contracorriente con agua; Considere el retrolavado mejorado con productos químicos-.
Problema 3: Relación de tamaño de partícula inadecuada, intensidad de retrolavado excesiva, diferencia de densidad del medio filtrante insuficiente.
Solución: Vuelva a calcular la gradación y seleccione medios filtrantes con densidad y tamaño de partícula adecuados; controlar con precisión el procedimiento de retrolavado.