Pemendapan dan pengapungan menyelesaikan masalah pencemar yang "tenggelam" dan "terapung." Tetapi terdapat satu lagi jenis kekotoran dalam air-pepejal terampai halus, zarah koloid dan bahan terlarut-yang tidak tenggelam mahupun terapung. Apa yang perlu dilakukan?
Di sinilah penapisan masuk. Ringkasnya, penapisan melibatkan membiarkan air sisa mengalir melalui lapisan media penapis, bergantung pada pemintasan fizikal, penjerapan dan tindakan kimia media penapis untuk memerangkap sisa pencemar.
Penapisan ialah proses "penjaga pintu" dalam unit rawatan fizikal dan momen tadahan dalam banyak proses rawatan air sisa, menandakan peralihan daripada "prarawatan" kepada "rawatan lanjutan." Banyak proses rawatan air buangan yang bertujuan untuk penggunaan semula air tebus guna dan efluen-kekeruhan yang stabil dan rendah sangat bergantung pada penapisan! Artikel ini membincangkan tiga media penapis yang paling biasa digunakan-pasir kuarza, karbon teraktif dan pasir mangan-apa yang mereka lakukan, cara menggunakannya di-tapak dan cara untuk menjana semula dan mengekalkannya apabila ia tersumbat atau tepu.
I. Prinsip Asas Penapisan
Jangan anggap penapisan hanya sebagai "mengayak pasir"; ia sebenarnya melibatkan beberapa fungsi yang bekerjasama.
Pintasan mekanikal: Zarah yang lebih besar daripada jurang media penapis dipintas secara langsung. Ini adalah kaedah penapisan yang paling intuitif, tetapi tidak berkesan untuk zarah yang lebih kecil daripada jurang.
Hentaman inersia: Apabila air mengalir di sekeliling zarah media penapis, zarah halus menyimpang daripada garis arusnya disebabkan inersia dan berlanggar dengan permukaan media penapis, menjadi melekat. Semakin kuat aliran air, semakin ketara kesan pemintasan.
Penjerapan dan lekatan: Interaksi fizikokimia (daya van der Waals, daya elektrostatik) pada permukaan media penapis menjerap zarah-zarah kecil ke permukaan. Struktur berliang karbon teraktif juga menyediakan kapasiti penjerapan fizikal yang kuat. Ini adalah mekanisme utama untuk menapis dan mengeluarkan zarah halus dan bahan terlarut.
Bioflokulasi: Selepas biofilem terbentuk pada permukaan media penapis, polimer ekstraselular yang dirembeskan oleh mikroorganisma boleh melekat pada pepejal terampai di dalam air, sambil serentak membiodegradasi beberapa bahan organik, meningkatkan kualiti efluen.
Pemendapan: Halaju aliran air sangat perlahan dalam liang lapisan penapis, dan beberapa zarah kecil mendap pada permukaan media penapis kerana graviti.
II. Penapisan pasir kuarza – kaedah pra{1}}penapisan yang biasa digunakan
Pasir kuarza adalah medium penapis yang paling biasa digunakan. Pasir kuarza dicirikan oleh kekerasan tinggi, sifat stabil, kos rendah, dan ketersediaan yang luas.
Sesuai untuk: Mengeluarkan pepejal terampai, kekeruhan, dan beberapa zarah koloid daripada air. Kekeruhan efluen boleh dikurangkan secara stabil kepada di bawah 1 NTU. Ia boleh digunakan sebagai unit rawatan dalam untuk efluen tangki pemendapan sekunder, atau sebagai pra-penapis untuk penapis karbon teraktif dan sistem membran.
Parameter operasi: Saiz zarah berkesan yang biasa digunakan ialah 0.5~1.2 mm, ketebalan lapisan penapis ialah 0.7~1.5 m, dan halaju penapisan ialah 5~10 m/j. Halaju penapisan yang terlalu tinggi membawa kepada peningkatan pesat dalam kehilangan kepala dan masa kitaran yang dipendekkan; halaju yang terlalu rendah mengakibatkan penggunaan peralatan yang rendah.
Jenis biasa: Tangki penapis tekanan (tertutup dan bertekanan, didorong oleh pam) dan penapis graviti (jenis terbuka, bergantung pada perbezaan paras air untuk aliran graviti).
Titik penyelenggaraan utama: Intinya ialah mencuci belakang. Apabila jumlah bahan terperangkap meningkat, kehilangan kepala meningkat dan aliran efluen berkurangan, memerlukan cucian balik-menggunakan aliran air terbalik untuk menyuraikan katil penapis dan membuang kekotoran yang terperangkap. Keamatan cucian belakang biasanya 12-15 liter/(m²·s), dengan kadar pengembangan lebih kurang 25%-45%, berlangsung selama 5-10 minit. Air bersih digunakan untuk mencuci belakang; menggosok udara mungkin perlu untuk meningkatkan kesan pencucian. Semasa operasi, ketinggian katil penapis perlu diperiksa secara berkala untuk penurunan (kerugian atau haus pasir). Jika penurunan melebihi 10%, pasir perlu ditambah untuk mengelakkan penipisan lapisan penapis dan seterusnya penembusan pepejal terampai dalam efluen.
III. Penapisan Karbon Teraktif – Media Penapis Pasukan Khas untuk Penyahwarnaan dan Penyingkiran Bau
Karbon teraktif mempunyai luas permukaan khusus yang besar (500-1500 m² setiap gram) dan struktur berliang mikro yang dibangunkan dengan baik, mempamerkan kapasiti penjerapan yang sangat kuat untuk bahan organik, warna dan bau.
Sesuai untuk: Mengeluarkan bahan organik terlarut (COD), warna, sisa klorin dan bau daripada air. Karbon teraktif mempunyai kapasiti pengurangan pesat untuk klorin bebas dan sering digunakan untuk penyahklorinan untuk melindungi sistem membran hiliran; ia mempunyai kesan penyingkiran yang ketara pada pewarna sintetik, bahan humik dan bahan pembangun warna lain-; ia juga mempunyai kapasiti penjerapan yang ketara untuk-bahan yang menyebabkan bau seperti tiol dan fenol.
Parameter Pengendalian: Jenis karbon teraktif yang biasa digunakan ialah berasaskan arang batu-dan kulit buah-. Ketebalan katil penapis ialah 1-2 meter, kelajuan penapisan ialah 4-10 meter/jam, dan air hendaklah kekal di antara media penapis selama sekurang-kurangnya 6-15 minit; masa sentuhan yang tidak mencukupi mengurangkan kecekapan penjerapan dengan ketara.
Penjanaan Semula dan Penggantian: Karbon teraktif memerlukan rawatan selepas tepu penjerapan. Penjanaan semula haba ialah kaedah yang paling teliti-mengpirolisis dan mengegaskan bahan organik terjerap pada 800-900 darjah memulihkan kapasiti penjerapan, mencapai kadar penjanaan semula 85%-95%. Kaedah ini melibatkan kos pelaburan dan operasi yang tinggi, sesuai untuk penjanaan semula berpusat dalam sistem besar. Penjanaan semula kimia menggunakan asid, alkali, atau pelarut organik untuk menyahserap penjerap; ia mudah dikendalikan tetapi mempunyai kadar penjanaan semula yang rendah (50%-70%) dan menjana cecair sisa penjanaan semula yang memerlukan rawatan. Dalam peralatan rawatan air berskala kecil, secara langsung menggantikan karbon diaktifkan tepu dengan karbon baru adalah lebih menjimatkan; sisa karbon boleh dilupuskan oleh organisasi profesional atau digunakan sebagai bahan api untuk pembakaran.
Mata Penyelenggaraan: Penapis karbon teraktif juga memerlukan pencucian belakang yang kerap pada keamatan 10-12 liter/m²·saat untuk mengelakkan kehausan zarah karbon teraktif yang berlebihan. Pantau COD atau warna efluen secara kerap. Jika tanda-tanda penembusan dikesan, segera tukar kepada tangki karbon teraktif sandaran atau sediakan untuk penjanaan semula. Mikroorganisma mudah tumbuh pada permukaan karbon teraktif; oleh itu, sisa klorin dalam influen mesti dikawal semasa operasi, dan lapisan karbon perlu dinyahjangkit secara berkala jika perlu.
IV. Penapisan Pasir Mangan – Khusus untuk Menanggalkan Ion Besi dan Mangan daripada Air
Pasir mangan ialah media penapis khas, terutamanya terdiri daripada mangan dioksida (MnO₂). Ia tidak bergantung pada pemintasan fizikal tetapi pada pengoksidaan pemangkin kimia.
Sesuai untuk: Secara khusus mengeluarkan ion besi dan mangan daripada air bawah tanah atau air sisa industri. Besi wujud dalam bentuk Fe²⁺ terlarut, dan mangan dalam bentuk Mn²⁺ terlarut, yang tidak boleh dikeluarkan melalui pemendapan dan penapisan konvensional. Filem mangan dioksida aktif pada permukaan media penapis pasir mangan mengoksidakan Fe²⁺ dan Mn²⁺ secara pemangkin, menghasilkan mendakan hidroksida Fe³⁺ dan Mn⁴⁺, yang kemudiannya dikekalkan dan dikeluarkan oleh lapisan penapis.
Parameter Operasi: Saiz zarah berkesan pasir mangan: 0.6~2.0 mm; ketebalan lapisan penapis: umumnya 0.8 ~ 1.2 m. Kelajuan penapisan biasanya dikawal pada 5-8 meter sejam; kelajuan yang terlalu cepat akan mengakibatkan tindak balas pengoksidaan yang tidak mencukupi, membawa kepada penembusan besi dan mangan. pH influen tidak boleh lebih rendah daripada 6.5 (tindak balas pengoksidaan hampir berhenti di bawah pH 6.0), dan oksigen terlarut hendaklah mencukupi (secara amnya, pengudaraan diperlukan sebelum memasuki katil penapis).
Mata Penyelenggaraan: Semasa proses penyingkiran besi dan mangan menggunakan media penapis pasir mangan, hidroksida besi (berwarna-coklat kemerah-merahan) akan terus memendap pada permukaan katil penapis, memerlukan cucian belakang yang kerap untuk mengeluarkannya. Keamatan pencucian belakang biasanya 15-18 liter/(m²·s), lebih tinggi sedikit daripada pasir kuarza, dengan kadar pengembangan dikawal pada 30%-50%. Selepas operasi jangka panjang, filem aktif pada permukaan pasir mangan mungkin menua atau tertanggal, mengurangkan kecekapan rawatan. Penjanaan semula membran boleh dicapai dengan menambahkan sedikit kalium permanganat secara berkala, yang menjana semula membran MnO₂ aktif di bawah kesan pengoksidaan kalium permanganat. Jika kesannya masih tidak memuaskan selepas beberapa penjanaan semula, beberapa atau semua media penapis perlu diganti. Penapis pasir mangan tidak boleh digunakan serentak dengan klorin-klorin akan merosakkan filem pemangkin aktif pada permukaan pasir mangan, menyebabkan kehilangan fungsi penyingkiran besi dan mangan.
V. Di tapak-Rekod Operasi dan Penyelenggaraan Sistem Penapisan
Basuh belakang diperlukan apabila tekanan pembezaan meningkat; jangan tunggu sehingga efluen keruh sebelum bermula.
Kawal keamatan mencuci belakang dengan berhati-hati; basuh belakang yang tidak mencukupi tidak akan membersihkan dengan betul, manakala cucian belakang yang berlebihan akan menyebabkan media penapis hilang.
Periksa ketebalan media penapis secara kerap dan isi semula dengan segera jika perlu. Juga, periksa penutup pengagihan air dan lapisan sokongan berdasarkan keadaan efluen.
Jika peralatan akan ditutup untuk tempoh yang lama, simpan air di dalam tangki untuk mengelakkan media penapis daripada bergumpal dan mengeras.
Semak nilai iodin karbon teraktif semasa ketibaan; jika ia lebih rendah daripada nilai reka bentuk, kesan penjerapan akan dikurangkan, dan karbon teraktif harus ditolak.