Filtrarea apei Filtrarea apei este operaţia finala a procesului de limpezire a apei. Tehnic vorbind filtrarea înseamna trecerea apei printr-un corp poros: nisip, roci macinate, antracit granulat, granule de carbune activ etc. de o anumita compoziţie granulometrica, în scopul reţinerii particulelor aflate în suspensie naturala sau particulele sunt în suspensie în urma unui proces artificial de coagulare. Pe masura ce suspensiile sunt reţinute de catre filtru, acestuia îi scade permeabilitatea, respectiv se colmateaza, astfel ca în timp caracteristicile de filtrare scad. Aceasta colmatare se exprima prin pierderea de sarcina a filtrului, care reprezinta diferenţa de presiune dintre punctele de intrare si de iesire a apei din filtru.
Caracteristicile apei ce trebuie filtrata este elementul primordial pentru calitatea apei filtrate. Este cunoscut faptul ca o apa bruta nu poate fi caracterizata din punct de al filtrabilitaţii, deocamdata, numai prin caracterizarea turbiditaţii sale, sau a transparenţei. Trebuie menţionat faptul cǎ, cu cât apa conţine mai multe substanţe în suspensie cu atât mai des trebuie sa se procedeze la spalarea si curaţirea stratului de filtrare, sau înlocuirea lui.
Cel mai utilizat material pentru stratul filtrant este nisipul cuarţos, ce conţine peste 98% cristale de nisip cuarţos si maximum 0,5% substanţe organice. Pentru cazuri deosebite se pot folosi si alte materiale, cum sunt: antracit granule, dolomita granulata, marmura granulata, cocsul concasat, precum si kiselgurul macinat (roca sedimentara silicioasa). Tipuri de instalaţii de filtrare Filtrele sunt de o mare diversitate, dar se pot clasifica dupa mai multe criterii, dintre care amintim:
Dupa viteza de filtrare : filtre lente, rapide si ultrarapide ;
Dupa compoziţia granulometrica a stratului filtrant si a numarului de sorturi de material granular: filtre cu sort unic de granule (monogranular ), filtre cu straturi multiple de material (din acelasi material, dar cu granulaţii diferite), filtre cu doua straturi de materiale diferite;
Dupa sensul filtrarii apei: filtre normale cu sens de parcurgere descendent, filtre de contact cu filtrare cu curent ascendent, filtru cu dublu sens de filtrare;
Dupa modul de spalare: cu spalare cu apa, cu spalare cu apa si aer; cu spalare manuala, cu spalare automata, cu spalare permanenta;
Dupa presiunea de lucru: filtre deschise ( fara presiune) si filtre sub presiune;
Dupa scopul tehnologic al filtrului: pentru limpezirea apei, pentru deferitizarea apei, pentru demanganizarea apei, filtre cu carbune activ pentru ape cu destinaNii speciale etc.
Filtrele lente sunt cele mai simple construcţii si au în componenţǎ urmatoarele:
Un rezervor de apa, de regula plasat mai sus decât elementul filtrant, având rolul de a asigura o presiune constanta a apei deasupra materialului filtrant. Înalţime de plasare a rezervorului trebuie sa fie suficient de mare pentru a asigura astfel presiunea necesara patrunderii apei prin filtru;
Un strat filtrant de obicei constituit din nisip cuarţos;
Un sistem de vane pentru reglarea debitului apei. Se poate regla nivelul apei în filtru, dar se si închide apa atunci când se curaţa filtrul.
Elementele componente ale unui filtru sunt de regula reunite în aceeasi construcţie, care poate fi acoperita sau nu. Bazinul de lucru este o construcţie din beton armat, de forma dreptunghiulara, cu o adâncime de 2,5–4 m, de regula sub nivelul solului. Pe fundul bazinului se gaseste sistemul de drenaj, care poate fi constituit dintr-un beton poros, sau un altfel de dren, respectiv conducte cu diuze speciale, pe care se aseaza pietris de diferite granulaţii, peste care se aseaza stratul de nisip cuarţos de o înalţime de 0,6 – 1,2 m, care de altfel este elementul filtrant. Stratul de apa aflat deasupra filtrului are o înalţime de 1,0 – 1,5 m.
Mecanismul procesului de filtrare: Apa staţioneaza deasupra filtrului lent între 3 si 12 ore. Cele mai grele particule aflate în suspensie încep sa se sedimenteze, iar cele mai mici si mai usoare se aglomereaza. Prezenţa oxigenului în apa faciliteaza oxigenarea substanţelor organice. Cu timpul pe suprafaţa nisipului din stratul filtrant, se formeaza o pelicula subţire de origine organica numita membrana biologica sau membrana filtranta, pe care apa trebuie sa o traverseze pentru a ajunge la stratul filtrant de nisip. Aceasta membrana biologica este compusa din alge microscopice si numeroase forme de organisme vii. Este un strat foarte activ care digera si dezagrega materiile organice aflate în apa, contribuind astfel la distrugerea substanţelor organice din apa. În continuare apa strabate foarte lent, pe parcursul a câteva ore, stratul de nisip ce formeaza filtru, trecând foarte greu prin spaţiile intergranulare.
Dispunând de proprietatea de adsorţie fizica, bazata pe forţele electrostatice, forţe de natura chimica si de atracţie de masa. Pentru a putea aprecia marimea mare a suprafeţei de adsorţie, precizam faptul ca un metru cub de nisip folosit în filtre are o suprafaţa de contact cu apa de 15.000 m2 (1,5ha). Între granulele de nisip se formeaza micro–spaţii, care constituie bazine de decantare a impuritaţilor, respectiv zone de decantare a sedimentelor.
Spalarea filtrelor este necesara pentru refacerea capacitaţii de filtrare. Aceasta operaţie se efectueaza atunci când avem o valoare minima a vitezei de filtrare, respectiv a debitului apei sau când se constata o crestere a turbiditaţii apei filtrate. Cea mai utilizata metoda pentru spalarea filtrelor colmatate, este cea care utilizeaza spalarea filtrului în contracurent cu apa si aer sub presiune, mai ales în cazul filtrelor rapide.