MÉLYSÉGI SZŰRŐK Mélységi szűrés: Szemcsés anyagon (halmazon) végzett szűrés (mint technológiai művelet), a víztisztításban döntő jelentőségű. Szennyvíz tisztítási technológiákban a harmadlagos tisztítási eljárás. Célja: Vízben vagy szennyvízben levő (viszonylag kis koncentrációjú : 0,4…2 kg/m2d ) finom lebegőanyagok eltávolítása, beleértve a kellemetlen szag, íz eltávolítását is. Mélységi szűrők => szemcsés halmazon végzett szűrés => HOMOKSZŰRŐK

Mélységi szűrők típusai nyitott zárt állóhengeres fekvőhengeres Állandó vízhozamú Szűrési irány szerint Csökkenő vízhozamú -Lefelé -Felfelé -Radiális Emelkedő felvízszintű Állandó felvízszintű kétrétegű egyrétegű -kétlépcsős -kétáramú -egylépcsős -emeletes Lassúszűrők (biológiai ~) Talajszűrők

~ üzemmenete : szűrés tisztítás szűrés Vízzel. Levegővel. (ellenáram, fluid állapot ) Lengetéssel (mechanikus, hidraulikus) Felső (elszennyeződött) réteg cseréje

Emelkedő vízszintű, nyitott homok gyorsszűrő működése: Emelkedő vízszint (ΔpMAX )

Tisztítás Öblítővíz + levegő

Hatékony ellenáramú tisztítás vízzel, a bolygatás levegő hozzáadásával hatékonyabb szűrés Szétrétegződés: -alul nagyobb szemcsék -felül kisebb szemcsék A szűrés szempontjából kedvezőtlen

Szétrétegződés csökkentése: Eltérő sűrűségű szűrőrétegek alkalmazása: ØdSZEMCSE=0,9..1,1mm (hidroantracit) ØdSZEMCSE=0,4..0,6mm (homok) ØdSZEMCSE=0,2..0,3mm (gránát) Ellenáramú tisztítás

Szűrés „alulról” szűrés szűrőréteg Megtámasztás !

Kétáramú szűrés: Hidroantracit (finomszemcsés) homok szűrlet Kavics (nagy ε ) Felfelé szűrés => töltetfellazulás => felső, hamar eltömődő réteg nagy ellenállása, (megtámasztás) szükséges => gyakorlatilag csak az alsó rész szűr

Egyrétegű gyorsszűrő:

Előszűrős-sorbakapcsolt- zárt gyorsszűrő:

Emeletes-párhuzamosan kapcsolt zárt gyorsszűrő:

Zárt fekvőszűrő:

Legkisebb szemcsézet Legnagyobb szemcsézet -Szűrés alulról felfelé -nagyobb szűrési sebesség -hosszabb ciklusidő, jobb kihasználhatóság

-Δp kisebb -a „szűrőfelület” az átáramlás során nő

A gyorsszűrők termelékenyebbek mint a lassú szűrők, de elmarad a baktériumpusztító hatás

lesodródás rögzülés vFOLYADÉK szállítás A mélységi szűrés elmélete, a szűrés bonyolult folyamatának egyszerűsített vizsgálata: (A szűrés közben fizikai, kémiai és biológiai folyamatok játszódhatnak le. ) A szűrés fő mechanizmusai szállítás rögzülés Lesodródás ? vFOLYADÉK szűrőközeg szállítás rögzülés lesodródás

Szállítás: a kiszűrendő részecskék hézagtérben való mozgása A mozgást befolyásoló tényezők: az áramlás jellege (Re) ülepedés tehetetlenség => ütközés diffúziós mozgás vFOLYADÉK szállítás szűrőközeg

A szállító mechanizmusok hatékonyságának változása a szemcseméret függvényében : Diffúzió Gravitációs ülepedés, és ütközés A szállítás hatékonysága d

Rögzülés: A részecskék a szűrőszemcsékhez tapadnak (kémiai, fiz-kémiai, elektokinetikai jelenségek okozzák), vagy a holt terekben gyűlnek össze. szűrőközeg rögzülés Negatív előjelű kettősréteg! Gátolhatja a rögzülést! „+”töltésű fémionok, polielektrolitok adalékolása A rögzülés, szűrés hatékonysága növelhető

ετ = ε0 - σ Lesodródás: a már megkötött szennyeződés leválása A szűrési idő előre haladtával a pórustérfogat csökken! (=> pl. A pórusokban az áramlási sebesség növekedik) A póruscsökkenés: Pórustérfogat a szűrés kezdetekor ετ = ε0 - σ Az egységnyi szűrőtérfogatban kiszűrődött iszaptérfogat [m3/m3]

A szennyezőanyag koncentrációja ( c ) ; a szűrőréteg egy tetszőleges rétegében ( l ) és időpontjában ( τ ) : C = f( l , τ ) A koncentráció változás teljes differenciálhányadosa: vSZŰRÉSI A közeg áramlási sebessége a pórusokban

Feltételezzük, hogy a koncentráció változás (csökkenés) arányos a térrész aktuális (kiszűrendő anyag) koncentrációjával. Az arányossági tényező; λ [1/s] : szűrési hatékonyság (λ=f (ετ ) ! )

Egy adott időpillanatban ( τ = állandó Egy adott időpillanatban ( τ = állandó! ), a szűrendő komponens koncentráció változása a szűrőágy hossza mentén:

Az összefüggés megoldása a kezdeti értékek – τ0 ; λ0 , c0 - figyelembevételével:

a szűrendő komponens koncentráció változása a szűrőágy hossza mentén (a szűrés kezdetén): Kezdeti szűrési hatékonyság Behatolási mélység Belépő szennyező koncentráció cKI L τ0 , c0 c L

A szűrő gazdaságos működésének legfontosabb tényezői Áttörési idő (τÁ) Eltömődési idő ( „ε „ csökken => ΔpSZŰRŐRÉTEG növekedik! =>ΔpMAX) Mindkét paraméter külön – külön megszabja a szűrési ciklus maximális hatékony idejét

cMEGENGEDETT cKILÉPŐ τ0 , c0 c L Áttörési idő (τÁ) cKILÉPŐ L c τ0 , c0 cMEGENGEDETT Áttörés: a cKI = cMEGENGEDETT esthez tartozó (maximális) szűrési idő (τÁ) A szűrőréteg vastagsága meghatározza =f(τ)

A tapasztalat oka? cKI L

λ = f ( η, vSZ , dSZŰRŐ , dSZ.SZEMCSE , ρFOLY , …) A szűrési hatékonyság a szűrés során nem állandó! A szűrési idő előrehaladtával változik ( λ = f ( τ ) ? ) λ = f ( η, vSZ , dSZŰRŐ , dSZ.SZEMCSE , ρFOLY , …)

λ = f ( η, vSZ , dSZŰRŐ , dSZ.SZEMCSE , ρFOLY , …) Az összefüggés méréssel meghatározható. Közelítő összefüggés ( Ives ): a , b ; kísérleti állandók Fajlagos lerakódás

Kis σ értékeknél (szűrés kezdeti szakasza) σ növekedése javítja a szűrőképességet Nagyobb σ-nál romlik a szűrőképesség (lesodródás)

A C réteg szennyeződik (ε csökken, „v” növekedik, „p” csökken Vákuum zóna Az elnyelt gáz felszabadulása, buborékképződés, a leválási mechanizmus növekedése

A szűrés optimalizálása Többlépcsős kialakítás: Egyszerűbb,olcsóbb durva előszűrővel tehermentesítjük a finomabb, költségesebb szűrőfokozatot. Az optimális szűrőréteg kialakítása: A szűrő gazdaságos működésének legfontosabb tényezői Áttörési idő (τÁ) Eltömődési idő ( „ε „ csökken => ΔpSZŰRŐRÉTEG növekedik! =>ΔpMAX)

τSZŰRÉS cKI cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) Optimális a szűrőréteg kialakítása, ha: τÁTTÖRÉS = τΔP MEGENGEDETT cKI ΔpSZŰRŐ τSZŰRÉS ΔpMEGENGEDETT cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) „eltömődési idő” Áttörési idő

τSZ cKI cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) Áttörési idő „eltömődési idő” ΔpMEGENGEDETT cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) cKI ΔpSZŰR τSZ Áttörési idő „eltömődési idő” Kihasználatlan szűrési idő! A szűrési ciklus vége

Optimális a szűrőréteg kialakítása mérésekkel határozható meg: Állandó szűrési sebességet ( vSZ = állandó ) beállítva, változtatjuk a szűrőréteg vastagságát „ L”, és mérjük a ΔpMEGENGEDETT és a cÁTTÖRÉS eléréséig eltelt szűrési időket. Diagramon:

( vSZ = állandó ) τ L τΔpMEGENGEDETT τÁTTÖRÉS τOPT. LOPTIMÁLIS

A szűrőanyag szemcseméret ( dSZ ) változtatásának hatása a szűrési időre :

τSZ cKI τÁTTÖRÉS = τΔP MEGENGEDETT cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) Az optimális működés közelítése: pl: „L” növelése ΔpMEGENGEDETT cMEGENGEDETT (ÁTTÖRÉS) cKI ΔpSZŰRŐ τSZ Növekedik! τÁTTÖRÉS = τΔP MEGENGEDETT

folyadék Rácsszűrők (Gerebek) A rács keresztrácsozat nélküli, hosszanti elhelyezkedésű, egymástól meghatározott távolságra összeerősített, azonos keresztmetszetű pálcákból készített szűrő. Δh folyadék

azonos keresztmetszetű pálcákból készített szűrő:

A rácson való áthaladás veszteségmagassága ( Δh ), visszaduzzasztása: rácsszemét Δh = veszteségmagasság

Aprítórácsok: Barbitudorok: A rácson fennakadt szemetet az „U” keresztmetszetű pálcák között fel-le mozgó fogazattal ellátott forgodob aprítja fel. Komminutorok: A fogazott aprítóelem a rácsszemetet addig aprítja, amíg azok a komminutor nyílásain átférnek.

Barbitudor:

Komminutor:

A rácsok feladata: -a rács utáni technológia védelme: mechanikai károsodás, eldugulás stb. a további műveletek tehermentesítése. A rácsok durva leválasztók: -uszadékok, szálas anyagok, fa, rongy stb. leválasztására alkalmasak. Téli üzem-befagyás elleni védelemről gondoskodni kell: - pálcafűtés, melegvíz recirk., légbuborékoltatás

Szitaszűrők A szűrőelem alakja szerint Ív sík szalag dob A szűrőelem mérete szerint: Mikrosziták < 0,1μm < közönséges szitaszűrők

-átmenet a rácsoktól -vízszintes tengelyű pálcák -íves felületet képeznek -jó öntisztuló képesség (pálcák hullámosítása)

Mikroszita –dobszűrőszűrő (finom lyukméretű szitaszövettel) !

Vibrációs szitaszűrők (rezonanciális üzemmód): Előszűrő, durva lebegőanyag eltávolítására (pl. híg trágya)

Mechanikus préselési műveletek:

kép