Zapowietrzanie filtrów otwartych - przyczyny, sposoby zapobiegania

Jak rozpoznać czy złoże się zapowietrza?

Eksploatatorzy Stacji Uzdatniania Wody pracujących w oparciu o filtry otwarte są w tej dobrej sytuacji, że jeśli filtr się zapowietrza, to można to wyraźnie zaobserwować między innymi po powierzchni lustra wody w komorze filtracyjnej.

Objawy zapowietrzania filtrów otwartych są następujące:

• pojawianie się pęcherzy powietrza na powierzchni zwierciadła wody w komorze filtracyjnej w trakcie trwania cyklu filtracyjnego, zwłaszcza podczas zmniejszania obciążenia złoża filtracyjnego (wyłączenia studni głębinowych)

• nierównomierne ułożenie złoża w filtrze (pojawiające się na złożu filtracyjnym otwory, przez które wydostawało się powietrze),

• brak możliwości poboru wody z rurociągu wody uzdatnionej (zwłaszcza, jeśli woda uzdatniona jest odprowadzana rurociągiem do zbiorników podfiltrowyc)

• intensywne odgazowanie złoża filtracyjnego całą powierzchnią szczególnie w momencie wyłączenia filtra do płukania.

W czym przeszkadza zapowietrzanie filtrów?

Zapowietrzanie filtrów w trakcie pracy zakłóca mocno efektywność uzdatniania wody i pogarsza osiągane wyniki. Zwłaszcza, jeśli na Stacji raz wyniki są bardzo dobre, a innym razem, z niewiadomych przyczyn (często zrzucanych na laboratorium i pobór wody) są bardzo złe - można podejrzewać, że filtr się zapowietrza.

Samo zapowietrzanie powoduje:

• szybsze zwiększanie oporów filtracji (strat ciśnienia),
• ograniczanie rzeczywistej powierzchni filtracji - przez co zwiększa się prędkość filtracji
• utrudnianie dostępu uzdatnianej wody do powłok katalitycznych ziaren złoża filtracyjnego.

Dodatkowo, na skutek samorzutnego odgazowania złoża (np przy wyłączeniu studni głębinowych) następuje:

• zerwanie zatrzymanych na filtrze zanieczyszczeń - i w prostej linii przekroczenie norm żelaza, manganu, barwy, mętności, w przypadku koagulacji również np glinu,

• naruszenie struktury złoża filtracyjnego, co pogarsza już do końca cyklu filtracyjnego efekty uzdatniania wody.

  Właściwie po samorzutnym odpowietrzeniu filtra wskazane jest płukanie złoża filtracyjnego, by utrzymać dobre wyniki uzdatnianej wody. Dlaczego filtry otwarte się zapowietrzają? W środowisku eksploatatorów SUW panuje powszechne przekonanie, że za zapowietrzanie złóż filtracyjnych odpowiedzialne jest przesycenie wody powietrzem w układzie napowietrzania wody. W większości przypadków nie jest to jednak bezpośrednia przyczyna problemów. Zapowietrzanie wskutek przesycenia wody podczas napowietrzania występuje tylko wtedy, gdy woda przed filtracją otwartą jest napowietrzana ciśnieniowo i to jeszcze przy użyciu dyfuzorów membranowych (znanych m.in. w technologii oczyszczania ścieków). Z uwagi na fakt, że systemy takie są stosowane sporadycznie, a i tak woda po aeratorach ciśnieniowych jest rozprężana w przestrzeni nad złożem w komorze filtra otwartego - gdzie może się całą powierzchnią odgazować i ustabilizować przyczyna zapowietrzania złóż w filtrach otwartych leży w innym miejscu. Podstawową przyczyną zapowietrzania filtrów otwartych jest podciśnienie, jakie tworzy się w złożu filtracyjnym. W warunkach podciśnienia, z wody napowietrzonej (nawet w otwarty sposób) wydzielają się gazy, które gromadzą się w porach złoża filtracyjnego.Podciśnienie w złożu filtra otwartego może tworzyć się wtedy gdy:

• mocno kolmatuje się (zapycha) wierzchnia warstwa złoża filtracyjnego - zazwyczaj jest to warstwa o najdrobniejszym uziarnieniu, które szybko się uszczelnia zatrzymanymi zawiesinami i tworzy opór większy niż słup wody nad złożem filtracyjnym,

• eksploatatorzy utrzymują na filtrze otwartym niski słup wody (z przyczyn technicznych albo eksploatacyjnych) - wiąże się to ściśle z pierwszą przyczyną,
• zastosowano zbyt drobne złoże filtracyjne, albo pogorszyła się jakość wody i na złoże trafia więcej niż zazwyczaj zawiesin, co powoduje szybką kolmatację i tworzenie podciśnienia
• przeciąganie cyklu filtracyjnego - zwłaszcza jeśli nie ma wypracowanych metod sterowania pracą filtra,

Zapowietrzaniu złoża może też sprzyjać źle rozwiązany system automatycznego sterowania pracą filtrów - są to jednak indywidualne przypadki, które wymagają oddzielnej analizy. W rozpoznaniu dokładnej przyczyny leżą metody przeciwdziałaniu samemu zapowietrzeniu filtrów, a tym samym negatywnym skutkom tego zjawiska. Należą do nich:

• skracanie cyklu filtracyjnego do momentu, gdy pojawią się pierwsze oznaki zapowietrzania (pęcherze powietrza na powierzchni złoża, brak możliwości poboru prób wody z rurociągu wody uzdatnionej),
• wymiana złoża filtracyjnego na złoże o większym uziarnieniu, lub lepszej charakterystyce hydraulicznej - często stosowane są w takiej sytuacji złoża chalcedonitowe wprowadzające znacznie mniejsze opory hydrauliczne niż piaski kwarcowe, czy nawet złoża antracytowo - kwarcowe, co skutkuje wydłużeniem cyklu filtracyjnego, przy zdecydowanie niższych stratach ciśnienia (porównanie trzech złóż na wykresie poniżej)
• zwiększanie wysokości słupa wody nad złożem filtracyjnym do wartości maksymalne

Porównanie przyrostu strat ciśnienia na złożach: kwarcowym, chalcedonitowym i antracytowo - kwarcowym, przy tej samej ilości zatrzymanego żelaza (prędkość filtracji 6,0 m/h)
Ostatni element jest na tyle ważny, że czasami nawet zwiększenie wysokości warstwy wody nad złożem filtracyjnym, przy zmniejszeniu wysokości samego złoża daje znaczną poprawę efektywności uzdatniania wody i eliminuje ryzyko zapowietrzania złóż. Zadaj pytanie, skomentuj artykuł, przedstaw swoje doświadczenia na forum Autor: Łukasz Weber