В последние годы «сухое» фильтрование все чаще доказывает свои ресурсосберегающие и функциональные преимущества перед другими видами фильтрования. Ряд внедрений «сухих» фильтров для очистки производственных сточных вод от автомоек и загрязненных дождевых вод продемонстрировал перспективу при удалении нефтепродуктов и взвешенных веществ. В работе [1] показана высокая эффективность применения технологии «сухого» фильтрования (СФ) при инженерном обустройстве загородных объектов типа придорожных кемпингов, гостиниц, автозаправочных станций.
При переносе известных конструкторских решений по сооружениям большой производительности на сооружения малой и средней производительности эффективным оказывается применение методов математического моделирования. Удачно построенные феноменологическая и математическая модели зачастую позволяют прояснить физику процесса, выйти на инженерные методы его расчета или приблизиться к ним. При этом удается избежать грубых ошибок в построении программ экспериментальных исследований, упростить технологию.
Примером применения математического моделирования для обоснования и оптимизации фильтрационного процесса является модель «сухого» секционного фильтрования.
Традиционно для обезжелезивания воды применяют метод упрощенной аэрации и фильтрования через затопленную зернистую загрузку. Известен также метод «сухого» фильтрования, когда верхний слой загрузки фильтра не затоплен, вода стекает под действием силы тяжести тонкой пленкой по крупнозернистой загрузке, затем фильтруется через мелкие фракции затопленной загрузки фильтра (рис. 1).
При разработке модели «сухого» фильтра проработаны три особенности процесса:
1. Фильтрование воды происходит в водовоздушной, т. е. в трехфазной среде (твердое тело – жидкость – газ), и в поровом пространстве не образуется сплошного потока воды. Вода образует пленочное (а не струйное) течение.
2. Фильтрация происходит в пульсационном режиме: подача загрязненной порции воды чередуется паузами без подачи воды, когда пленка воды стекает, осадок и поверхность зерен фильтра оказываются в воздушной среде.