Обеспечение экологической безопасности напрямую связано с качественной очисткой сточных вод — как бытовых и промышленных, так и ливневых. Современные фильтрующие установки успешно справляются с удалением широкого спектра загрязнений: химических примесей, органических соединений и взвешенных частиц. Благодаря этому очищенные стоки становятся безопасными для сброса в природные водоемы. Среди множества методов очистки особой эффективностью отличаются сорбционные фильтры, которые обеспечивают глубокую и комплексную фильтрацию.
Назначение и задачи сорбционных фильтров
Сорбционные фильтры предназначены для доведения качества сточных и поверхностных вод до безопасных нормативов, особенно при их сбросе в открытые водоемы. Основной рабочий элемент таких установок — гранулированный сорбент, который способен улавливать и удерживать различные виды загрязнений. К ним относятся:
- минеральные осадки и взвеси;
- растворенное железо;
- ионы тяжелых металлов;
- остатки нефтепродуктов и масел;
- фосфаты;
- аммонийный азот;
- органические соединения.
В бытовых условиях фильтры с угольной засыпкой широко используются для доочистки водопроводной воды, а также воды из колодцев и скважин. Они работают на молекулярном уровне, эффективно удаляя хлор, органику, неприятные запахи и привкусы, а также видимые примеси, нитраты и железо.
Сферы применения сорбционных систем
Сорбционные фильтры могут работать как самостоятельные установки, так и в составе комплексных систем, например, совместно с биологическими методами очистки. Их активно применяют на различных промышленных объектах:
- нефтехимические и нефтеперерабатывающие предприятия;
- целлюлозно-бумажные комбинаты;
- текстильные и красильные производства;
- металлургические заводы;
- фармацевтические и косметические компании;
- объекты жилищно-коммунального хозяйства.
Отдельное важное направление — использование в системах ливневой канализации. Очищенная таким образом вода может быть повторно использована для технических нужд. Важно отметить, что сорбционные блоки наиболее эффективны при концентрации загрязнений не более 100 мг/л.
Конструкция, виды и принцип действия
В основе работы фильтра лежит процесс адсорбции — поглощения примесей поверхностью твердого материала (сорбента). Эффективность этого процесса зависит от структуры сорбента, уровня загрязнения и температуры воды. Наиболее распространенный наполнитель — активированный уголь, который производится из древесины, кокосовой скорлупы или торфа. Также применяются алюмосиликаты, которые особенно хорошо справляются с ионами тяжелых металлов.
Для домашнего использования выпускаются различные форматы фильтров:
- стационарные системы под мойку;
- насадки на водопроводный кран;
- сменные картриджи для фильтров-кувшинов;
- настольные диспенсеры.
Они различаются производительностью, степенью очистки и сроком службы засыпки.
Промышленные установки для глубокой очистки представляют собой прочные цилиндры из стеклопластика или металла, заполненные сорбентом. В качестве загрузки используют:
- активированный уголь (каменный, древесный, кокосовый);
- цеолит;
- синтетические алюмосиликаты.
Конструктивно установка включает корпус, засыпку и обвязку из подводящих и отводящих трубопроводов. Классификация фильтров осуществляется по нескольким параметрам:
- направление потока: прямоточное, противоточное, со смещением;
- тип процесса: непрерывный или периодический;
- гидродинамический режим: смешения, вытеснения или смешанный;
- состояние сорбента: неподвижный слой или подвижная засыпка;
- взаимодействие фаз: непрерывное или ступенчатое.
По конструкции корпуса различают колонные и емкостные фильтры.
Принцип работы промышленной установки включает несколько этапов:
- Предварительная очистка стоков в отстойнике для удаления песка и нефтепродуктов.
- Прохождение воды через слой сорбента, где происходит связывание растворенных загрязнений.
- Вывод очищенной воды через выходной патрубок.
Для восстановления сорбционной способности засыпки проводится ее регенерация — промывка, продукты которой отводятся в канализацию. Процедура занимает 1–2 часа.
Плюсы и минусы технологии
Главное преимущество сорбционных фильтров — высокая степень очистки от разнородных загрязнений. К другим достоинствам относятся:
- относительная простота конструкции и эксплуатации;
- возможность многократной регенерации сорбента;
- широкий выбор засыпных материалов под разные задачи.
Однако у технологии есть и ограничения:
- Необходимость предварительной очистки стоков (например, в пескоуловителях и отстойниках).
- Значительные габариты промышленных установок.
- Затраты на регенерацию и периодическую замену сорбента.
- Образование вторичных стоков при промывке загрузки.
Обзор производителей и моделей
На российском рынке представлено оборудование от нескольких производителей, отличающееся конструктивным исполнением и производительностью:
- Argel S — безнапорные установки, эффективно удаляющие нефтепродукты, тяжелые металлы, красители и поверхностно-активные вещества. Модели для подземного монтажа комплектуются техническими колодцами.
- НПО «Промышленная водоочистка» предлагает вертикальные блоки серии СПП-ФС (производительность до 10 л/с) и горизонтальные СПК-ФС (до 100 л/с). Замена загрузки требуется раз в 3–7 лет.
- Компания «Тэко-фильтр» производит фильтры ФСУ с угольной засыпкой в металлическом корпусе. Они используются для очистки ливневых вод, доочистки промышленных стоков и подготовки питьевой воды.
Стоимость оборудования варьируется: установка ФСУ в среднем обходится в 100 тыс. рублей, а комплекс Argel S с загрузкой — от 505 тыс. рублей.