В промышленности применяют микрофильтры различных конструкций. Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи барабана. Полотно сетки не закреплено, а лишь охватывает барабан в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов.
Микросетки изготовляют из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой бронзы, нейлона и др.
Характеристика задерживаемых частиц зависит от различных параметров (характеристики сточных вод и фильтра, гидродинамических параметров и др.)
Таблица 3. Сравнительная характеристика тканей и микросеток
| Ткань и микросетка | Размер ячеек, мкм | Число ячеек на 1 см2 |
| Ткань:капроноваяиз волокнистого стекла | 58х7020х60 | 350-400100-500 |
| Микросетка:латунная № 006из фосфористой бронзы № 004никелевая № 004никелевая плющеная № 002 | 57-5835-4535-4018-22 | 10000-1300018000-2100018000-2200020000 |
Таблица 4. Крупность задерживаемых частиц различными фильтровальными тканями
| Ткань | Крупность частиц, мм | Ткань | Крупность частиц, мм |
| Капрон | 5-30 | Лавсан | 10 |
| Фильтродиагональ | 20 | Фильтромиткаль | 3 |
| Поливинилхлорид | 20 | Хлорин | 3 |
| Хлопчатобумажный бельтинг | 10 | Поливинилхлорид | 3 |
| Фторлон | 10 | Нитрон | 3 |
Таблица 5. Техническая характеристика микрофильтров барабанных сеток[1]
| Размер микрофильтра и барабанной сетки, м | Расчетная производительность, м3/сут | |
| Микрофильтр | Барабанная сетка | |
| 1,5х1 | 4000 | 10000 |
| 1,5х2 | 8000 | 20000 |
| 1,5х3 | 12000 | 30000 |
| 3х1,5 | 15000 | 35000 |
| 3х3х | 30000 | 70000 |
| 3х4,5 | 45000 | 105000 |
Таблица 6. Техническая характеристика микросеток
| № сетки | Номинальный размер стороны ячейки, мм | Диаметр проволоки, мм | Число ячеек на 1 см2 | Живое сечение, % | Масса 1 см2, кг | |
| латунная | фосфористая бронза | |||||
| 01 | 0,1 | 0,07 | 3460 | 35 | 0,4 | 0,4 |
| 009 | 0,09 | 0,07 | 3900 | 32 | 0,43 | 0,43 |
| 0085 | 0,085 | 0,065 | 4450 | 32 | 0,4 | 0,39 |
| 008 | 0,08 | 0,055 | 5476 | 30 | 0,3 | 0,3 |
| 0071 | 0,071 | 0,065 | 6400 | 32 | - | 0,33 |
| 0063 | 0,063 | 0,045 | 8270 | 35 | - | 0,25 |
| 0056 | 0,056 | 0,04 | 10000 | 36 | - | 0,22 |
| 005 | 0,05 | 0,035 | 13900 | 31 | - | 0,21 |
| 0045 | 0,045 | 0,035 | 15000 | 30 | - | 0,22 |
| 004 | 0,04 | 0,03 | 20450 | 28 | - | 0,21 |
Фильтровальные процессы на каркасных фильтрах можно разделить на три большие группы: фильтрование через пористые зернистые материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);
фильтрование через волокнистые и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефтеемкостью (нетканые синтетические материалы, пенополиуретан и др.);
фильтрование через пористые зернистые и волокнистые материалы для укрупнения эмульгированных частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).
Два первых метода близки по основным технологическим принципам, лежащим в основе процесса изъятия нефтепродуктов из воды, и отличаются нефтеемкостью, регенерацией фильтрующей загрузки и конструктивным оформлением. По мере насыщения загрузки нефтепродуктами их фронт перемещается в глубь слоя к его нижней границе, и концентрация нефтепродуктов в фильтрате возрастает. При этом фильтр отключается и производится регенерация загрузочного материала. Имеются конструкции фильтров с непрерывной регенерацией загрузки.
Третий метод принципиально отличается от рассмотренных. Период фильтроцикла, характерный для первых двух методов, завершает этап «зарядки» коалесцирующего фильтра. После этого пленка нефтепродуктов отрывается от поверхности фильтрующего слоя в виде капель с диаметром несколько миллиметров. Капли быстро всплывают и легко отделяются от воды.
До недавнего времени в основном применяли каркасные фильтры с засыпкой из пористых материалов.
В качестве фильтрующего материала используют гравий, песок, дробленый антрацит, кварц, мрамор, керамическую крошку, хворост, древесный уголь, синтетические и полимерные материалы.
Фильтры разделяются по скорости движения воды в них на фильтры с постоянной и переменной скоростью.
При переменной скорости фильтрования (постоянной разности давления до и после фильтра) по мере увеличения объема фильтрата, т.е. продолжительности фильтрования, скорость фильтрования уменьшается.
При постоянной скорости фильтрования разность давления до и после фильтра увеличивается.
При фильтровании сточных вод через зернистые материалы протекают следующие процессы:
отложение взвешенных веществ в виде тонкого слоя на поверхности фильтрующего слоя (пленочное фильтрование);
отложение взвешенных веществ в порах фильтрующего слоя;
отложение взвешенных веществ на поверхности фильтрующего слоя и в его порах.
Под действием сил прилипания взвешенные вещества закрепляются на зернистом материале. Явление прилипания и отрыва частиц определяет ход процесса осветления воды.
В нефтяной и нефтехимической промышленности обычно применяют фильтры с зернистой загрузкой, которые по скорости фильтрования делятся на медленные, скорые и сверхскоростные. Зернистую загрузку размещают в определенном порядке и во избежание выноса ее из фильтра применяют специальные дренажные системы и поддерживающие слои.
Таблица 7. Характеристика некоторых фильтрующих материалов
| Показатель | Речной песок | Дробленый шлак | Гранитный щебень | Горелая порода | Шунгизит |
| Плотность, кг/м3 | 2460 | 2500 | 2500 | - | - |
| Пористость, % | 36,5-44,5 | 39,5-54 | 46,4-54,3 | 44-48 | 56-58 |
| Измельчаемость, % масс. | 3,93 | 7,7 | 8,35 | 3 | 5,67 |
| Истираемость, % масс. | 0,7 | 2,22 | 6,88 | 0,5 | 0,017 |
| Хим. стойкость в кислой среде, мг: | |||||
| Сухой остаток | 188 | 252 | 198 | - | - |
| Плотный остаток | - | - | - | 49,6-35,3 | - |
| Кремниевая кислота | 2,5 | 10 | 5 | 0,21-0,17 | - |
| окисляемость | 4,2 | 7,5 | 8,4 | 5,7-3,7 | - |
| То же в щелочной среде, мг: | |||||
| сухой остаток | 0 | 32 | 166 | - | - |
| плотный остаток | - | - | - | 3,1-3,2 | - |
| кремниевая кислота | 5 | 2,5 | 2,5 | 2,1-2,2 | - |
| окисляемость | 9,7 | 2,9 | 14,7 | 0,05-0,15 | - |
| То же в нейтр. среде, мг: | |||||
| сухой остаток | 0 | 0 | 0 | - | - |
| плотный остаток | - | - | - | 7,8-4,6 | - |
| кремниевая кислота | 2,5 | 10 | 25 | 0,4 | - |
| окисляемость | 2,9 | 7,1 | 2,1 | 0,04-0,05 | - |
Скорость фильтрации и качество очистки зависят от характера загрузки. Использование крупного фильтрующего материала приводит к увеличению пропускной способности фильтра и снижению качества фильтрата. Мелкий фильтрующий материал улучшает качество фильтрата, но снижает скорость движения воды в фильтре и продолжительность работы фильтра, а также вызывает перерасход промывочной воды.
При конструировании фильтров нельзя использовать механические характеристики фильтров, работающих по очистке от одних примесей, для фильтров, работающих с водами, содержащими другие примеси.
Таблица 8. Основные параметры однослойных фильтров, применяемых для дополнительной очистки
| Фильтр | Крупность загрузки, мм | Высота загрузки, мм | Скорость фильтрации, м/ч |
| После механической очистки | |||
| Грубозернистый | 2-3 | 2000 | 10 |
| Крупнозернистый | 1-2 | 1500-2000 | 7-10 |
| Среднезернистый | 0,8-1,6 | 1000-1200 | 5-7 |
| Мелкозернистый | 0,4-1,2 | 1000 | 5 |
| После биологической очистки | |||
| Крупнозернистый | 1-2 | 1000-1500 | 5-7 |
К конструкциям зернистых фильтров предъявляются следующие основные требования:
фильтрация должна идти в направлении убывающей крупности загрузки с целью предотвращения образования малопроницаемых и трудноразрушаемых при промывке пленок осадка на поверхности загрузки;
необходима интенсивная промывка загрузки, обеспечивающая максимальное удаление загрязняющих веществ из загрузки;
фильтры должны обладать малой чувствительностью к колебаниям качества воды и расхода;
фильтрующих материал должен обладать высокой прочностью и химической стойкостью, а также минимальной стоимостью при прочих равных физико-химических свойствах. Открытые фильтры применяют одно-, двух- и многослойные.
Открытый фильтр представляет собой обычно прямоугольный (в плане) резервуар, загруженный фильтрующим слоем зернистого материала и поддерживающими слоями, под которыми размещена дренажная система, предназначенная для отвода фильтрованной воды и равномерного распределения промывочной воды. В верхней части фильтра укреплены желоба для подачи чистой и отвода грязной воды. Фильтр снабжен регуляторами расхода воды, расходомерами и другим оборудованием. Высота слоя воды над загрузкой фильтра обычно составляет 2 м. В нижней части фильтра (при направлении фильтрации сверху вниз) расположены трубы для отвода очищенной воды.