Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Podstawy teoretyczne płukania filtrów pospiesznych wody

Theoretical principles of rapid water filter backwashing
Na zdjęciu: hala filtrów w Toruńskich Wodociągach, gdzie zachodzi proces filtracji wody uzdatnianej na filtrach grawitacyjnych i węglowych. Filtry są cyklicznie płukane dla usunięcia ze złóż filtracyjnych zanieczyszczeń zgromadzonych podczas ich pracy.
Na zdjęciu: hala filtrów w Toruńskich Wodociągach, gdzie zachodzi proces filtracji wody uzdatnianej na filtrach grawitacyjnych i węglowych. Filtry są cyklicznie płukane dla usunięcia ze złóż filtracyjnych zanieczyszczeń zgromadzonych podczas ich pracy.
Fot. archiwum redakcji RI

W procesie płukania filtrów pospiesznych wody można uzyskiwać oszczędności wody i redukować ryzyko utraty ziaren. Dla tej samej ekspansji złoża w czasie płukania w warunkach zimowych wymagana jest bowiem znacznie mniejsza intensywność płukania niż w warunkach letnich. Pozwala to na uzyskanie oszczędności wody płucznej oraz zmniejszenie niebezpieczeństwa utraty ziaren w warunkach zimowych. Zaprezentowane w artykule równania mogą być zastosowane do obliczania minimalnej prędkości fluidyzacji oraz ekspansji złoża filtracyjnego w czasie płukania wodą.

W artykule:

• Obliczanie ekspansji złóż filtracyjnych według równania Richardson–Zaki
• Płukanie samą wodą
• Ekspansja złoża
• Minimalna prędkość fluidyzacji

streszczenie

W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący płukania filtrów pospiesznych wody. Przegląd dotyczy wyznaczania parametrów złóż filtracyjnych, takich jak współczynnik kształtu ziaren, początkowa porowatość, porowatość złoża na początku fluidyzacji, prędkość swobodnej sedymentacji ziaren, porowatość na początku fluidyzacji, wielkości ekspansji złoża i innych.



abstract

A literature review concerning rapid water filter backwashing is presented. The review includes predicting parameters of filter media, such as: grain shape factors, initial bed porosity, bed porosity at the beginning of fluidization, grain shape, grain sedimentation velocity, porosity at the beginning of fluidization, expansion of filter media and others.

Wraz ze wzrostem temperatury współczynnik lepkości dynamicznej cieczy maleje, a gazów rośnie.

Zmiany gęstości wody w porównaniu ze zmianami jej lepkości są nieporównywalnie małe [12], gdyż o ile współczynnik dynamicznej lepkości wody w zakresie temperatur od 0 do 25°C maleje o jedną trzecią, to gęstość zmniejsza się o mniej niż jeden promil [13].

Nieduże zmiany mogą wywoływać istotne konsekwencje i anomalia dotycząca gęstości wody powoduje, że w zimie przy dnie stawów gromadzi się woda o temperaturze ok. 4°C, co pozwala przetrwać florze i faunie. Niemniej nie ulega wątpliwości, że o ile wpływ zmiany gęstości wody na parametry płukania granulowanych złóż filtracyjnych jest pomijalny, o tyle wpływ zmian lepkości już absolutnie nie [19, 30].

Siły lepkości mają tym większe znaczenie w kreowaniu oporów ruchu, im liczba Reynoldsa jest mniejsza, a więc w czasie płukania złóż ogólnie im mniejszy jest wymiar ziaren i ciężar właściwy ich materiału, tym większe znaczenie ma temperatura wody płucznej w ustaleniu intensywności płukania, które zapewnia zadaną ekspansję złoża.

Podobnie jest z wielkością swobodnej prędkości sedymentacji ziaren oraz z minimalną prędkością fluidyzacji.

W jednym i w drugim przypadku wyraźny wpływ ma ponadto kształt ziaren opisywany przez współczynnik kulistości.

W artykule [13] opisano możliwość zaoszczędzenia wody płucznej w zimie na płukanie złóż adsorpcyjnych granulowanego węgla aktywnego jako materiału o wyjątkowo małej gęstości.

Poniżej omówione zostaną możliwości zmniejszenia intensywności płukania zimą złóż filtracyjnych wykonanych z materiałów o znacznie większym ciężarze właściwym.

(...)

Literatura

1. Amburgey J.E., Amirtharajah A., Strategic filter backwashing techniques and resulting particle passage, „Journal of Environmental Engineering”, 2005, April, 131, 4, p. 535–547.
2. Amirtharajah A., Cleasby J.L., Predicting expansion of filters during backwashing, „Journal AWWA”, 1972, January, p. 52–59.
3. Amirtharajah A., Optimum backwashing of sand filters, „Journal of the Environmental Engineering Division”, ASCE, 1978, Vol. 104, No. EE5, October, p. 917–931.
4. Amirtharajah A., Some theoretical and conceptual views of filtration, „Journal AWWA”, 1988, December, p. 34–46.
5. Amirtharajah A., The interface between filtration and backwashing, „Water Research”, 1985, Vol. 19, No. 5, p. 581–588.
6. Amirtharajah A., Wetstein D.P., Initial degradation of effluent quality during filtration, „Journal AWWA”, 1980, 72, 10, p. 518–524.
7. Amirtharajah A., Fundamentals and theory of air scour, „Journal of Environmental Engineering”, ASCE, 1984, Vol. 110, No. 3, June, p. 573–590.
8. Cleasby J.L, Logsdon G.S, Granular bed and precoat filtration. Water Quality and treatment, wydanie 5, McGraw-Hill, New York, 1999.
9. Cleasby J.L., Fan K.S., Closure Predicting fluidization and expansion of filter media, „Journal of the Environmental Engineering Division”, ASCE, 1982, Vol. 108, No. EE5, p. 1083–1087.
10. Cleasby J.L., Kuo-Shuh Fan, 1981, Predicting fluidization and expansion of filter media, „Journal Sanitary Engineering Division”, ACSE, Vol. 107.
11. Clements M., Changes in the mechanical behaviour of filter media due to biological growth, thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree Doctor Ingeneriae, Rand Afrikaans University, November 2004.
12. Dąbrowski W., Korczak P., Strategia płukania filtrów w ujęciu monograficznym, Politechnika Krakowska, Kraków 2008.
13. Dąbrowski W., Spaczyńska M., Mackie R.I., A model to predict Granular Activated Carbon backwash curves, „Clean-Soil, Air, Water”, 2008, 36, 1, p. 103–110.
14. Di Felice R., Hydrodynamics of liquid fluidization, „Chemical Engineering Science”, 1995, Vol. 50, No. 8, p. 1213–1245.
15. Di Felice R., The void function for fluid-particle interaction systems, „International Journal of Multiphase Flow”, 1994, Vol. 20, p. 153–159.
16. Epstein N., Teetering, „Powder Technology”, 2005, Vol. 151, p. 2–14.
17. Fair G.M., Geyer J.C., Okun D.A, Water and Wastewater Engineering, John Willey & Sons, Inc., New York 1968.
18. Fitzpatrick C.S.B., Observations of particle detachment during filter backwashing, „Water Science and Technology”, 1993, Vol. 27, No. 10, p. 213–221.
19. Grabarczyk C., Hydromechanika filtrowania wody, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2010.
20. Hemmings D.G., Fitzpatrick C.S.B., Pressure signal analysis of combined water and air backwash of rapid gravity filters, „Water Research”, 1997, Vol. 31, No. 2, p. 356–361.
21. Humby M.S., Fitzpatrick C.S.B., Attrition of granular filter media during backwashing with combined air and water, „Water Research”, 1996, Vol. 30, No. 2, p. 291–294.
22. Kawamura S., Najm N.N., Gramith K., Modifying a backwash through to reduce media loss, „Journal AWWA”, 1997, December, p. 47–59.
23. Limtrakul S., Chen J., Remachandran P.A, Duduković M.P., Solid motion and holdup profiles in liquid fluidized beds, „Chemical Engineering Science”, 2005, Vol. 60, p. 1889–1900.
24. Logsdon G.S., Effective management and operation of coagulation and filtration, „Water, Air and Soil Pollution”, 2000, Vol. 123, p. 159–166.
25. Mazzei L., Lettieri P., Elson T., Colman D., A revised mono-dimensional particle bed model for fluidized beds, „Chemical Engineering Science”, 2006, Vol. 61, p. 1958–1972.
26. Mazzei L., Lettieri P., Elson T., Colman D., A revised mono-dimensional particle bed model for fluidized beds, „Chemical Engineering Science”, 2006, Vol. 61, p. 1958–1972.
27. Montgomery J.M., Water treatment. Principles and design, John Willey & Sons, Inc., New York 1985.
28. Muslu Y., A new approach to the prediction of fluidization of filter media, Water Research, 1987, Vol. 21, No. 9, p. 1053–1060.
29. Muslu Y., Shape factor and degree packing in fluidization, „Journal of Environmental Engineering”, 1987, Vol. 113, No. 2, April, p. 311–329.
30. Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Mechanika płynów w inżynierii środowiska, WNT, Warszawa 1997.
31. Richardson J.F., Zaki W.N., Sedimentation and fluidization – Part I, „Trans. Instn. Chem. Engrs.“, 1954, Vol. 32, p. 35–53.
32. Rowe P.N., Drag forces in a hydraulic model of a fluidized bed – part II, „Trans. Instn. Chem. Engrs.“, 1961, Vol. 39, p. 175–180.
33. Sholij J., Johnson F.A., Coparison of backwash models for granular media, „Journal of Environmental Engineering”, ASCE, 1987, Vol. 113, No. 3, June, p. 532–549.
34. Siwiec T., The experimental verification of Richardson-Zaki law on example of selected beds used in water treatment, „Electronic Journal of Polish Agricultural Universities”, Vol. 10, issue 2, 2007.
35. Siwiec T., The sphericity of grains of filtration beds applied for water treatment on example of selected minerals, „Electronic Journal of Polish Agricultural Universities”, Vol. 10, issue 1, 2007.
36. Siwiec T., Warunki płukania filtrów jednowarstwowych i wielowarstwowych wybranych złóż filtracyjnych, Wydawnictwo SGGW, 2007.
37. Snowball M., Reducing backwash with air scouring, „Filtration&Separation”, 2006, Dec., p. 39-40.
38. Van Zessen E., Tramper J., Rinzema A., Beefitink H.H., Fluidized-bed and packed-bed characteristics of gel beads, „Chemical Engineering Journal”, 2005, Vol. 115, p. 103–111.
39. Wandrasz J., Zieliński J., Procesy fluidalne utylizacji odpadów. Cz. I. Podstawy teoretyczne, PAN, 1984.
40. Wen C.Y., Yu Y.H., Mechanics of fluidization, „Chemical Engineering Progress”, Symposium Series, 1966, 62, p. 100–111.
41. Yang J., Renken A., A generalized correlation for equilibrium of forces in liquid-solid fluidized beds, „Chemical Engineering Journal”, 2003, Vol. 92, issues 1–3, p. 7–14.|
42. Yun J., Yao S-J., Lin D.Q., Lu M.H., Zhao W.T., Modeling axial distributions of adsorbent particle size and local voidage in expanded bed, „Chemical Engineering Scien­ce”, 2004, Vol. 59, p. 449–457.

Czytaj też: Sposoby uzdatniania wody >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[woda, uzdatnianie wody, filtry do wody, filtry pospieszne]

   21.06.2018
Dostęp do pełnej treści tego artykułu jest BEZPŁATNY, wymaga jednak zalogowania.
Logowanie
zapomniałem hasła
Załóż konto
Jeśli nie masz jeszcze Konta Użytkownika - prosimy o wypełnienie formularza rejestracyjnego. Czas potrzebny na założenie Konta Użytkownika to max. 1 minuta.
Chcę założyć konto użytkownika
Dlaczego warto założyć konto użytkownika?
otrzymujesz bezpłatny dostęp do wielu przydatnych informacji: artykułów znanych ekspertów, przeglądów produktów, porad i raportów
co tydzień otrzymasz bezpłatny Newsletter informujący o nowych artykułach, produktach i wydarzeniach związanych z izolacjami i rynkiem budowlanym
będziesz miał możliość brania udziału w konkursach z cennymi nagrodami
utworzysz swój Profil, dzięki któremu będziesz mógł brać udział w dyskusjach na Forum, wymieniać się poglądami z innymi użytkownikami oraz pisać opinie i komentarze
będziesz otrzymywać powiadomienia o promocjach i rabatach w naszej Księgarni Technicznej oraz zniżkach w sklepach naszych partnerów biznesowych.
Jednocześnie zapewniamy Cię, iż podczas rejestracji nie zbieramy żadnych szczegółowych danych personalnych i teleadresowych. W każdej chwili możesz zmienić swoje dane lub zażądać usunięcia konta.
Przed założeniem Konta sugerujemy zapoznać się z regulaminem.

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak zapewnić bezpieczeństwo prac serwisowych » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl