Zpracované otázky - CHEMIJE

33. Charakteristika filtračních materiálů – mezerovitost, křivka zrnitosti, koeficient stejnozrnnosti, filtrační rychlost

Filtrace vrstvou zrnitého materiálu se uplatňuje ve vodárenství nejčastěji, např. pro zachycení hydroxidů železa a hliníku, tedy produktů koagulace nebo v prvém případě i odželezování. Filtrace se používá po předchozí sedimentaci, kterou se zachytí větší část suspendovaných látek, nebo jako jediný separační proces. Filtrační prostředí tvoří v tomto případě vrstva zrnitého materiálu, kterou protéká suspenze. Suspendované částice jsou v ní zachycovány, přičemž k separaci dochází v celé vrstvě nebo alespoň v její části. Suspendované látky pronikají do náplně filtru tím hlouběji, čím je větší filtrační rychlost a zrnitost materiálu. Záchytem těchto částic se zmenšují volné prostory mezi zrny filtračního materiálu, a tím se vytváří jemnější filtrační prostředí. Po určité době vzroste vlivem zanášení pórů filtrační odpor natolik, že je nutno filtr regenerovat. Děje se tak zpětným proudem vody, případně vodou a vzduchem. Při posledně uvedeném způsobu praní se přivádí pod filtrační vrstvu nejdříve vzduch, kterým se vytvoří ve vrstvě kanálky, pak se přivádí se vzduchem voda a nakonec samotná voda. V průběhu praní je uvedena filtrační vrstva do vznosu, což umožňuje vyplavení zachycených suspendovaných látek. Délka filtračního cyklu závisí na znečistění upravované vody, na kapacitě filtru a na filtrační rychlosti. Filtrační materiál spočívá na filtračním dně s filtračními hlavicemi (tryskami, cedníčky), které umožňují průtok vody, ale zabraňují jeho vyplavení. Nejobvyklejším filtračním materiálem používaným ve vodárenství je křemenný písek.

Faktory ovlivňující výsledek filtrace ve vrstvě zrnitého materiálu jsou následující:

• obsah částic ve filtrované vodě a jejich charakter, zejména velikost,

• vlastnosti filtračního materiálu,

• hloubka filtrační vrstvy,

• způsob filtrace - zatížení filtru, tlakové poměry, provozní režim aj.

Při použití obvyklých filtračních materiálů se zachytí částice větší než cca 1 μm. Vzhledem k filtračním rychlostem, které bývají řádově v m.h-1, se tento proces nazývá také rychlofiltrací a filtrační zařízení rychlofiltry. Podle konstrukce se rozlišují rychlofiltry otevřené (beztlakové) a uzavřené (tlakové).

Základní pojmy

Mezerovitost je poměr mezi objemem volného prostoru ve filtrační vrstvě a celkovým objemem této filtrační vrstvy.

Rozsah zrnitosti vyjadřuje velikost částic (d) v tomto rozsahu, jejichž hmotnostní podíl z celkového množství musí převýšit stanovený limit. Obvykle se stanovuje pro d10 a pro d90, což je velikost ok síta, kterým projde více než 10 %, resp. 90 % materiálu.

Křivka zrnitosti vystihuje zastoupení zrn určité velikosti ve směsi. Zobrazuje závislost hmotnostních procent zrn (p - %) na velikosti ok síta (d - mm), kterým tento podíl při přesívání prošel.