Статьи

Фильтрующие среды

21.06.2017

Все фильтрующие среды представленные на российском рынке водоочистки, можно условно классифицировать по различным параметрам (таблица 1).

Таблица 1: Классификация фильтрующих сред.

Фильтрующие среды

Инертные

Каталитически активные

требующие реагентной регенерации

регенерируемые обратным потоком воды

Кварцевый песок

Greensand

Greensand Plus

MTM

FMH

МЖФ

Birm

Quantum DMI-65

Filox

Pyrolox

Мы хотим рассмотреть лишь каталитически активные среды. Все перечисленные загрузки имеют как общие свойства, так и существенные различия.

Общие свойства каталитически активных сред:

  • Способность катализировать, т.е ускорять химические реакции протекающие на поверхности среды, в результате которых происходит очистка воды
  • Каталитически активный компонент у всех сред один и тот же - диоксид марганца

Различия сред более разнообразны: от материала основы, на которую нанесен катализатор до цены на рынке.

Применение сред с реагентной регенерацией имеет огромный недостаток. Он связан с применением перманганата калия. При регенерации сред этим реагентом существует возможность его передозировки, что может привести к выходу из строя локальных очистных сооружении из-за гибели бактерий, необходимых для переработки бытовых стоков. Проведем сравнение основных фильтрующих сред этого класса (таблица 2).

Таблица 2: Сравнение основных фильтрующих сред требующих реагентной регенерации.

№ п/п

Характеристики,

рабочие условия

MZ Greensand (MGS)

MTM

FMH

1.

Цвет

Лилово-черный

Темно-коричневый

Черный

2.

Насыпной вес, кг/м3

1350

430

1560

3.

Коэффициент однородности

1,4 - 1,6

1,9

1,6

4.

Размер частиц, мм

0,25-1,2

0,5-1,68

0,7-1,25

5.

Сырье для изготовления

Марганцевокислый цеолит обогащенный оксидом марганца

Гранулированный вспененный алюмосиликат с нанесенным на поверхность оксидом марганца (II)

Доломитовая основа с нанесенным на поверхность оксидом марганца (II)

6.

Максимальное содержание Fe и Mn в исходной воде, мг/л

Fe+Mn - 15

Fe+Mn - 15

Fe+Mn - 15

7.

Наличие в воде масла, нефтепродуктов

нет

нет

нет

8.

Наличие в воде H2S

Допустимо (удаляет)

Допустимо (удаляет)

Допустимо (удаляет)

9.

Чувствительность к наличию хлора в исходной воде

нет

нет

нет

10.

Необходимый окислитель

KMnO4

KMnO4

KMnO4 или хлор

11.

Рабочий диапазон pH

6,8 - 8,8

6,2 - 8,8

6,2 - 8,5

12.

Емкость по Fe, (г Fe на дм3 загрузки)

2

 

1,43

13.

Структура цикла регенерации, алгоритм регенерации

Обратная промывка, регенерация (восстановление свойств загрузки с помощью KMnO4), послерегенерационная отмывка; время 1,5 - 2 часа

Обратная промывка, регенерация (восстановление свойств загрузки с помощью KMnO4)

Обратная промывка, регенерация (восстановление свойств загрузки с помощью KMnO4),

14.

Температурный диапазон использования

5 - 27оС

5 - 38оС

5 - 30оС

15.

Страна производитель

США

США

Германия

Рассмотрим так называемые безреагентные среды. К ним относятся Birm, Quantum DMI-65, Pyrolox, МЖФ. Давайте сравним основные (таблица 3).

Таблица 3: Сравнение основных фильтрующих сред регенерируемых обратным потоком воды.

№ п/п

Характеристики, рабочие условия

Birm

МЖФ

QUANTUM DMI-65

Catalox (Pyrolox)

Filox-R

1.

Цвет

Черный

Коричнево-бурый

Черно-коричневый

Черный

Темно-серый

2.

Насыпной вес, кг/м3

700-800

1400

1450

1900-2000

1840

3.

Коэффициент однородности

1,96

1,4 - 1,6

1,34

1,7

1,4-1,6

4.

Размер частиц, мм

0,42-2,0

0,8-1,5

0,48

0,84-2,8

0,42-1,7

5.

Сырье для изготовления

Искусственные гранулы из диоксида кремния, покрытые диоксидом марганца

Доломит

Катализационный песок

Марганцевая руда пиролюзит

Природная руда с большим (80%) содержанием марганца

6.

Максимальное содержание Fe и Mn в исходной воде, мг/л

Fe - 7

Mn - 0,5

Fe - 50

Mn - 2

Fe+Mn - 20



7.

Наличие в воде масла, нефтепродуктов

Недопустимо

Допустимо

Допустимо

Допустимо


8.

Наличие в воде H2S

Недопустимо

Допустимо (удаляет)

Допустимо

Допустимо (удаляет)

Допустимо (удаляет)

9.

Чувствительность к наличию хлора в исходной воде

Резко уменьшается активность

нет

нет

нет

нет

10.

Необходимый окислитель

O2, аэрация

Любой

Непрерывное дозирование гипохлоритом натрия

любой

любой

11.

Рабочий диапазон pH

6,8 - 9,0

5,5 - 9,0

5,8 - 8,6

6,5-9,0

6,0-9,0

12.

Емкость по Fe, (г Fe на дм3 загрузки)

1

2

0,5



13.

Структура цикла регенерации, алгоритм регенерации

Обратная промывка водой

Обратная промывка водой; ориентировочное время 15 минут

Обратная промывка водой; ориентировочное время 15 минут

Обратная промывка водой

Обратная промывка водой

14.

Температурный диапазон использования

5 - 40оС

2 - 100оС

5 - 45оС

5 - 60оС


15.

Страна производитель

США

Россия

Австралия

США

США

Как следует из сравнительных таблиц 2 и 3, среда МЖФ выгодно отличается от других фильтрующих загрузок по многим параметрам:

  • Убирает примеси в концентрации до 50 мг/л
  • Работает в воде со значением рН в диапазоне 5,5 - 9,0, помимо этого можно сказать, что не имеет значения показатель щелочности воды
  • Возможность применения любого доступного окислителя. Можно использовать кислород воздуха, гипохлорит натрия, перманганат калия, перекись водорода, а также озон

Выше перечисленные свойства обуславливаются материалом основы среды. В отличие от остальных загрузок, основой МЖФ является доломит, представляющий собой смешанный карбонат кальция и магния.

Единственная импортная среда, производимая на основе доломита, представленная на нашем рынке - FMH. Однако технологии производства МЖФ и FMH существенно отличаются. Основное отличие технологий состоит в распределении каталитически активного компонента (таблица 4).

Таблица 4: Сравнение фильтрующих сред МЖФ и FMH.

МЖФ

FMH

Каталитически активный компонент равно  распределен по всему объему зерна  среды.


Каталитически активный компонент  нанесен на поверхность зерна среды.

Не требует реагентов для регенерации

Требует реагентной регенерации перманганатом калия для восстановления каталитически активных свойств.


Обеспечивает подщелачивание воды

Не обеспечивает подщелачивание воды из-за блокировки материала основы

Среда QUANTUM DMI-65 более универсальна и регенерируется обратным током воды, однако требует предварительной активации гипохлоритом натрия во время пусконаладочных работ, кроме того, производители рекомендуют применять только один окислитель - тот же гипохлорит натрия.

Пожалуй, самая известная фильтрующая среда - Birm. Эта среда применяется в России уже более двух десятилетий. Нужно сказать, что для очистки слабо загрязненных подземных вод, она достаточно удобна. Среда работает при наличии кислорода воздуха, т.е не требует дополнительных реагентов для окисления. Но имеет и ряд недостатков, таких как концентрации железа не более 5 мг/л и значении рН не менее 6,8. Кроме того, щелочность воды должна быть не менее 2,5 мг-экв/л и еще необходимо добавить, что эта среда очень чувствительна к содержанию в воде сульфатов.

Из всего выше изложенного можно сделать несколько рекомендаций, которые помогут правильно выбрать фильтрующую среду:

  • Необходимо получить протокол исследования состава воды в сертифицированной лаборатории
  • Выбрать основные примеси, от которых необходимо очистить воду, а так же те параметры, которые могут повлиять на качество очистки (например - рН, щелочность)
  • Необходимо решить, какой окислитель удобнее и безопаснее использовать

Исходя из вышеперечисленных параметров нужно выбрать, какая фильтрующая среда наиболее подходит для работы в этих условиях.