89965

Filtracja wgłębna

W procesach filtracji zawiesin o niewielkim stężeniu ciała stałego wykorzystuje się przegrody filtracyjne, które gromadzą cząstki stałe w swoim wnętrzu, jest to tak zwana filtracja wgłębna. Przegrodę filtrującą stanowi wówczas warstwa zbudowana z porowatego materiału, na przykład gruba tkanina czy warstwa dużych cząstek stałych. W trakcie procesu na wewnętrznej powierzchni przegrody (w porach tkaniny, na powierzchni cząstek stałych) osadzają się drobiny zawiesiny, które z czasem zamykają drogę przepływu oczyszczonej cieczy (czy gazu). Zatem przegrody filtracyjne muszą być okresowo oczyszczane. Najbardziej popularnym procesem filtracji wgłębnej jest oczyszczanie wody z osadów powstających w czasie natleniania surowej wody w komunalnych zakładach produkcji wody pitnej. Przegrodę filtracyjną stanowi wówczas warstwa usypanych żwirów o różnej granulacji.

Można przyjąć, że czas pracy warstwy o dostatecznie wielkiej objętości jest na tyle długi, że jej właściwości, a szczególnie opory przepływu są stałe. Schemat takiego procesu przedstawia rysunek.

Jeśli proces filtracji zachodzi pod wpływem sił grawitacji, to ciśnienie nad zawiesiną i pod podporą warstwy filtrującej jest jednakowe (atmosferyczne). Wówczas siłą napędowa procesu jest tylko różnica ciśnień wywołana przez słup cieczy. Jeśli zawiesina podawana jest okresowo, to wysokość warstwy filtrującej maleje w sposób ciągły, natomiast jeśli strumień dopływu zawiesiny równy jest strumieniowi odbioru filtratu, to wysokość warstwy cieczy nad warstwą filtrującą jest stała i wynosi H. W tym ostatnim przypadku równanie Bemoulliego dla przekrojów 1 i 2 ma postać:

Pi +(H + L) p g = p_A + Ap,

gdzie: ^p, spadek ciśnienia związany z oporami filtracji.

Wprowadźmy następujące oznaczenie:

P. -Pa =AP„

Wówczas:

Ap„ + (H + L) p g = Ap,

Opory przepływu filtratu przez warstwę usypanego złoża w warunkach przepływu laminamego można opisać za pomocą równania Mc Leva:

IV n

W

Ap, =

200 (1 — e₀

2