Sprawozdanie z laboratorium

Temat: Filtracja pośpieszna

Filtracja, obok koagulacji czy dezynfekcji, to jeden z ważniejszych procesów stosowanych w technologii oczyszczania wody powierzchniowej. Polega ona na przepuszczeniu wody przez porowate złoże filtracyjne w ustalonym kierunku-zazwyczaj z góry na dół, dzięki wykorzystaniu sił grawitacji. Powoduje to zatrzymanie się zanieczyszczeń, w wyniku czego, po pewnym czasie od rozpoczęcia filtracji, następuje wzrost strat ciśnienia i zmniejszenie się porowatości ziaren budujących złoże filtracyjne. Skutkiem tego jest płukanie filtru.

Na filtrację składa się szereg innych procesów jak cedzenie, sedymentacja, flokulacja, czy oddziaływanie sił kohezji i adhezji, dzięki którym zatrzymywane są zanieczyszczenia na złożu filtracyjnym. Proces ten stosowany jest, aby usunąć zanieczyszczenia nierozpuszczalne w wodzie lub koloidalne, oraz te, które zaadsorbowały się na powierzchni zanieczyszczeń stałych. Dzięki temu,
z oczyszczanej wody usuwana jest mętność oraz zawartość zawiesin.

Wyróżnia się wiele rodzajów filtracji np. ze względu na prędkość filtracji (powolna i pośpieszna), lub ze względu na sposób przepływu cieczy (grawitacyjny
i ciśnieniowy). Jako materiały filtracyjne stosowane jest wiele rozwiązań,
w zależności od wymaganej skuteczności tego procesu. Najpopularniejsze złoże filtracyjne to piasek i antracyt.

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest:

• zapoznanie się z procesem filtracji pośpiesznej,

• określeniem strat hydraulicznych w złożu filtracyjnym na różnych jego głębokościach oraz zmiana tych strat w czasie filtracji,

• określenie zależności pomiędzy intensywnością płukania a ekspansją złoża.

Przed przystąpieniem do właściwej filtracji zmierzono:

• średnicę rury z złożem filtracyjnym (d = 0, 04m),

• wysokością złoża (H = 100cm).

Przepłukano filtr. W czasie płukania pobierano za każdym razem objętość 500cm³, bez względu z jaką intensywnością przeprowadzano płukanie.

Dane dotyczące płukania filtru, w trzech różnych intensywnościach płukania, oraz czasu poboru popłuczyn zawarto w tabeli 1.

Tabela 1 Dane z płukania filtru.

	E1	E2	E3
t1 [s]	13	16	22
t2 [s]	12	15	21
t3[s]	15	17	23
tsr[s]	13	16	22
HE [cm]	147	131	113,5

Do analiz wzięto wodę destylowaną, wodę surową, która była poddawana filtracji, oraz, w odstępach co 15 minut, 4 próby filtratu. Dane z analiz przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2 Dane z analiz wody.

Czas filtracji	Jakość filtratu	Wysokość strat hydraulicznych, $\frac{N}{m^{2}}$
	B	M
min	$$\frac{\text{g\ Pt}}{m^{3}}$$	NTU
woda surowa	25,33	39,6
0	21,31	2,01
15	27,94	2,09
30	25,33	0,087
45	25,65	2,21

Na podstawie przeprowadzonego płukania wyznaczono intensywność płukania oraz intensywność złoża-wyniki zestawiono w tabeli 3.

Tabela 3 Ekspansja złoża i intensywność płukania.

Lp.	Intensywność płukania, $\frac{m^{3}}{\left( m^{2} \bullet s \right)}$	Ekspansja złoża, %
1	5, 10 • 10^−4	47,0%
2	4, 14 • 10^−4	31,0%
3	3, 01 • 10^−4	13,5%

Z powyższych danych z trzech tabel wykonano wykresy:

• zależność mętności filtratu od czasu trwania filtracji,

• zależność zmian wysokości strat hydraulicznych w zależności od głębokości złoża,

• zależność ekspansji złoża od intensywności płukania,

i na podstawie tych zebranych informacji graficznych, oraz uprzednio sporządzonych tabelarycznych, wyciągnięto następujące wnioski odnośnie filtracji pośpiesznej:

Obserwacja	Wniosek
-wraz z trwaniem filtracji mętność spada, aż do pewnego poziomu, po czym ponownie wartość mętności wzrasta	-w czasie filtracji następuje usunięcie zanieczyszczeń, których wskaźnikiem jest mętność aż do momentu gdy niknie zdolność złoża filtracyjnego do adsorpcji ich, i wówczas wskaźnik mętności ponownie wzrasta
-im większa intensywność płukania, tym większa ekspansja	-im większa intensywność, tym woda płucząca podnosi poziom złoża filtru wyżej
-straty hydrauliczne rosną wraz z głębokością złoża	-opory przepływu cieczy są większe, wynikające z trudności przepływu wody przez złoże, gdzie im głębiej złoża tym materiał filtrujący drobniejszy i przestrzenie międzyziarnowe mniejsze
-straty hydrauliczne rosną wraz z czasem trwania procesu filtracji	-podczas trwania procesu filtracji, złoże traci swe własności adsorpcyjne i jego porowatość maleje, cieczy trudniej jest przepływać przez układ, gdzie im głębiej złoża tym materiał filtrujący drobniejszy i przestrzenie międzyziarnowe mniejsze