Uzdatnianie Wody: Komory Filtracyjne i Zasada Działania

Szczegóły: Opublikowano: 10. April 2026

Uzdatnianie wody z rzek i jezior obejmuje filtrację mechaniczną oraz poprawę jej składu fizykochemicznego i czystości mikrobiologicznej. Ze względu na dużą dostępność, woda z rzek i jezior jest wykorzystywana przez zakłady wodociągowe (choć w mniejszym stopniu niż woda podziemna). Zanim jednak trafi do odbiorcy końcowego, musi zostać odpowiednio oczyszczona, aby jej parametry spełniały surowe normy wody pitnej.

Niestabilny skład fizykochemiczny i mikrobiologiczny to największy minus wykorzystywania wody powierzchniowej do celów komunalnych i w aplikacjach przemysłowych. Podstawę poprawnego doboru systemu uzdatniania stanowi zawsze szczegółowa analiza składu wody.

Proces Uzdatniania Wody z Rzek i Jezior

System przeznaczony do uzdatniania wody z rzek i jezior to instalacja, która musi eliminować zanieczyszczenia o różnym pochodzeniu, często stanowiące bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia człowieka. Do wody trafiają także substancje pochodzenia naturalnego, w tym resztki roślin i zwierząt, a także związki mineralne wymywane ze skał i gleby. W tej kategorii zanieczyszczeń największe zagrożenie stanowią mikroorganizmy, będące źródłem groźnych chorób zakaźnych.

Uzdatnianie wody z rzek i jezior odbywa się na trzy sposoby - fizycznie, chemicznie i biologicznie. Jakość wody z rzek i jezior przeznaczonej do celów bytowych reguluje Rozporządzenie Ministra Gospodarki Wodnej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 29 sierpnia 2019 r. w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi.

Rozporządzenie wymienia utlenianie, koagulację, flokulację, dekantację, adsorpcję na węglu aktywnym, dezynfekcję przez ozonowanie oraz chlorowanie końcowe jako optymalne metody uzdatniania wody z rzek i jezior.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Oczyszczanie Osadu

Filtracja jest najbardziej rozpowszechnioną metodą w traktowaniu osadów powstających podczas oczyszczania wody/ ścieków. Zachodzi ona na zasadzie odwadniania przez piaskowy podkład albo może być mechaniczna w warunkach próżniowych średniego lub wysokiego ciśnienia, co wymaga bardziej wyspecjalizowanego sprzętu. Prasy filtracyjne działają poprzez aplikowanie wysokiego ciśnienia do osadu traktowanego (od 5 do 15 bar a czasami nawet wyższego).

Talerzowe Prasy Filtrujące

Ta metoda jest najbardziej rozpowszechniona pomimo nieregularnego działania i wysokich nakładów początkowych (inwestycji). Filtr składa się z zestawu poziomych, ułożonych obok siebie talerzy, ściskanych do siebie przez hydrauliczna dzwignię znajdujacą się na końcu zestawu. Ciśnienie wprowadzane na połączeniu każdego talerza musi oprzeć się ciśnieniu we wnętrzu komory, tworzonemu przez system wypompowywania osadu.

Układ tych poziomych talerzy tworzy komory filtrujące i w prosty sposób umożliwia usuwanie osadu ("ciasta"). Filtrujący materiał o małych oczkach siatki jest przymocowany do powierzchni talerzy po obu ich stronach. Osad jest oczyszczany/filtrowany pod ciśnieniem w komorach filtrujących między talerzami. Usytuowanie otworu wprowadzającego osad jest centralne co zapewnia odpowiednie rozprowadzanie przepływu, odpowiednie ciśnienie i lepsze odwadnianie osadu w komorach.

Substancje stałe z osadu akumulują się w komorach filtrujących do momentu aż powstanie zbity materiał ("ciasto"). Ciecz przefiltrowana jest gromadzona na na tyłach obudowy/komór a następnie odprowadzana przez wewnętrzne kanały.

Cykl Filtracji

Prasowanie filtracyjne to nieregularny proces odwadniania. Każde działanie prasy składa się z następujących faz:

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Zamykanie prasy: Gdy filtr jest całkowicie pusty, poruszająca się głowica aktywowana przez dzwignie zaciska talerze. Ciśnienie zamknięcia reguluje się samodzielnie przez proces filtracji.
Wypełnienie: Podczas tej krótkiej fazy komora jest wypełniana osadem, który ma zostać przefiltrowany. Czas wypełniania zależy od przepływu pompy wproadzajacej materiał. W przypadku osadu dobrze się filtrującego najlepszym jest wypełnienie urządzenia bardzo szybko, aby uniknąć tworzenia się "ciasta" w pierwszej komorze zanim ostatnia zostanie wypełniona.
Filtracja: W momencie gdy komora zostaje wypełniona stały dopływ osadu do oczyszczenia wywołuje wzrost ciśnienia ze względu na tworzenie się coraz to grubszej warstwy przefiltrowanego osadu na materiałach. Ten etap filtracji może zostać ręcznie zatrzymany przez czasomierz lub, bardziej dogodnie, przez indykator przepływu przefiltrowanej cieczy. Indykator ten włącza alarm kiedy odpowiedni stopień filtracji zostaje osiągnięty. W momencie zatrzymania pompy, kanały wypełnione przefiltrowaną cieczą są oczyszczane przez skompresowane powietrze.
Otwarcie filtra/prasy: Poruszająca się głowica jest wycofywana uwalniając pierwsza komorę filtracyjna. Nagromadzone "ciasto" opada samoczynnie pod swoim ciężarem. Zmechanizowany system odsuwa talerze jeden po drugim. Prędkość odseparowywania talerzy może zostać dostosowana w zależności od tekstury "ciasta".
Mycie: Mycie materiałów powinno być prowadzone po każdych 15-30 działaniach prasy. Dla średnich i dużych obiektów zachodzi to na samej prasie używając spryskiwaczy wody pod wysokim ciśnieniem (80-100 bar). Mycie jest zschynchronizowane z odseparowywaniem talerzy.

Pojemność Filtracyjna

Pojemność produkcyjna prasy filtracyjnej wynosi pomiędzy 1.5 a 10 kg substancji stałej na m2 filtrowanego osadu (powierzchni). Dla każdego modelu prasy pojemność komory oraz powierzchni filtrowanej zależy od ilości talerzy w filtrze. W praktyce czas filtracji na prasie to mniej niż 4 godziny.

Czas filtracji zależy od:

gęstości tworzącego się "ciasta"
koncentracji osadu
oporu/tarcia
wspołczynnika kompresji

Jedną z zalet prasy filtracyjnej jest to, że może traktować ona osad o średniej zdolności do przefiltrowania. Jest zawsze korzystne optymalnie zagęścić osad przed wprowadzeniem do prasy filtracyjnej. Mimo tego że osad o lepszej zdolności do przefiltrowania się daje lepsze rezultaty produkcji w prasie, pasy filtracyjne nadal dobrze radzą sobie z osadami o gorszych warunkach przygotowania. Oznacza to że urządzenia te oferują ogólnie wyższe bezpieczeństwo zadziałania.

Zastosowanie i Przygotowanie

Prasa filtracyjna jest odpowiednia do zastosowania do prawie każdego rodzaju osadu:

Hydrofilowy osad organiczny: nieorganiczne przygotowanie jest często zalecane aby umożliwić satysfakcjonujące uwalninianie "ciasta" dzięki minimalnemu przyleganiu do filtracyjnego materiału
Hydrofilowy osad nieorganiczny: filtrowanie w prasie wymaga zwykle tyko dodania wapna
Hydrofobowy osad nieorganiczny: jest bardzo gęsty i idealnie nadaje się do filtracji w prasie; jest odwadniany bez wstępnego przygotowania
Osad oleisty: prasa filtracyjna może być używana do traktowania osadów zawierających oleje lekkie, obecność tłuszczu może czasami przeszkadzać w pracy filtra; materiały filtracje musza być odtłuszczane z duże częstotliwością

Odwadnianie Osadów Ściekowych na Prasach Filtracyjnych

Odwadnianie osadów ściekowych na prasach filtracyjnych polega na ciśnieniowym wyciskaniu wody z osadu, z wykorzystaniem dodatkowo zdolności filtracyjnej warstwy osadu utworzonej na przegrodzie. Osad musi być wcześniej poddany kondycjonowaniu celem zwiększenia jego odporności na siły ściskające i ścinające. Posiada kilka stref pracy: strefę kondycjonowania osadu, grawitacyjnego odwadniania, klinowego ściskania, walcowo-taśmową strefę dociskania placka i na końcu strefę ścinania odwodnionego placka.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Osad surowy w strefie kondycjonowania mieszany jest z polimerem i podawany początkowo odwadnianiu grawitacyjnemu na pierwszym pasie filtracyjnym. Następnie przechodzi do strefy drugiej, gdzie następuje jego stopniowe ściskanie w zmniejszającą się strukturę klina, aż do uzyskania małej grubości podłużnego placka. Placek ten przechodzi następnie przez kolejną sekcję, gdzie dociskany jest pomiędzy dwoma warstwami taśmy filtracyjnej napinanymi przez system wałków o zmniejszającej się średnicy. W ostatniej strefie taśmy filtracyjne rozchodzą się, a placek łamie się i opada grawitacyjnie do podstawionego kontenera.

Ich wydajność waha się od 2-30 m3/h. W ciągu godziny największe jednostki są w stanie wytworzyć do 1000 kg s.m. osadu i więcej, o zawartości wilgoci od 68-80% (osady ze ścieków komunalnych). zaletą pras taśmowych jest ich stosunkowo duża przepustowość i cicha praca.

Prasy Komorowe i Ramowe

Prasy ramowe składają się z pionowo ustawionych płyt i ram o prostokątnej konstrukcji, zamocowanych na wspólnym wale i wyposażonych w tkaninę filtracyjną. Po ściśnięciu płyt, do prasy doprowadzany jest osad w części środkowej płyt i szczelnie wypełnia przestrzenie między nimi. Zawarta w osadzie woda przesącza się jednocześnie przez tkaninę filtracyjną.

Tkanina posiada pory przepuszczające cząstki o wymiarach <0,1mm. Z drugiej strony tkaniny na płytach wykonane są specjalne rowki do odprowadzania filtratu, który ostatecznie odpływa z prasy osobnym zbiorczym kanałem.

Proces filtracji ograniczony jest czasowo, lub za pomocą czujnika ciśnieniowego, który wyłącza pompę osadu. W tym momencie płyty rozstają rozsunięte, a placek osadu opada grawitacyjnie do podstawionego kontenera lub na przenośnik taśmowy. Jego stopień odwodnienia jest bardzo duży, zawartość s.m. waha sie od 35-45%.

Prasy komorowe różnią sie od ramowych tym, że posiadają same płyty bez ram stalowych na obrzeżach. Płyty po dociśnięciu tworzą szczelną zabudowę, wewnątrz której znajdują się komory, do których wprowadzany jest za pomocą pompy osad. Oba typy pras pracują pod ciśnieniem 5-15 barów.

Na rynku występują też pracy komorowo-membranowe, w których uzyskuje się dodatkowe odciśnięcie wody z placka dzięki zastosowaniu drugiego stopnia prasowania, za pomocą membrany. Membrana dociskana jest do wstępnie odwodnionego placka przez sprężone powietrze pod ciśnieniem 15-20 bar. Pozwala to na uzyskanie od 5-8% więcej s.m.

Prasy Ślimakowe (Bębnowo-Ślimakowe, Śrubowe)

Prasy ślimakowe, zwane też bębnowo - ślimakowymi, lub śrubowymi, wykorzystują do odwadniania osadów specjalnie uformowany ślimak o zmiennym skoku, poruszający się z małą prędkością wewnątrz perforowanego bębna.

Powyżej na schemacie i zdjęciu prasa śrubowa z bębnem wykonanym w postaci szeregu talerzy, z których część jest ruchoma, a część zamocowana na stałe. Podczas obrotu śruby, talerze ruchome mają stały kontakt ze zwojami ślimaka i są przez niego wypychane. Powoduje to efekt samoczyszczący bębna (przestrzenie między talerzami są w ciągłym ruchu). Pozostające na ich powierzchni zanieczyszczenia są okresowo spłukiwane wodą pod ciśnieniem, przez szereg zamocowanych dysz.

Prasa taka działa w sposób ciągły, zdolność do odwadniania jest mniejsza niż w przypadku pras taśmowych i komorowych. Prasa śrubowa może pracować w układzie horyzontalnym, lub lekko nachylonym do poziomu.

Prasy Tłokowe Buchera

Jest rozwiązaniem firmy BUCHER i jako jedyna na rynku pozwala usuwać wodę z osadów do granicy ich odwadnialności. Producentem pras jest firma Bucher Unipektin AG ze Szwajcarii, a ich wyłącznym dystrybutorem na terenie Polski firma Proffico.

Głównym elementem prasy jest cylinder oraz tłok. Pomiędzy tłokiem a cylindrem umiejscowione są specjalne dreny odprowadzające filtrat do kanalizacji. Mieszanina osadów z flokulantem doprowadzana jest do cylindra przy użyciu pompy ślimakowej, wypełniając wolną przestrzeń pomiędzy drenami.

Zasada działania jest identyczna jak w silnikach tłokowych, gdzie następują cykliczne fazy sprężu i rozprężu, z tą różnicą, że tłok z cylindrem dodatkowo obraca się wokół własnej osi z prędkością ok. 6 obrotów na minutę a pustą przestrzeń w cylindrze wypełniają osady. Ciśnienie w komorze ściskania wynosi zwykle ok. 5 bar i jest wytwarzane poprzez docisk tłoka, spowodowany pracą siłownika hydraulicznego.

Dreny zostały tak zaprojektowane, aby w trakcie tłoczenia (sprężu) wciskały się w osad, odprowadzając w ten sposób nadmiar odcieku. Każdy z drenów składa się z rowkowanego rdzenia wykonanego z poliuretanu, zapewniając elastyczność przez okres ok. 12 tysięcy godzin pracy. Na rdzeń nasunięta jest tkanina filtracyjna, przez którą odpływa odciek z osadów. Trwałość tkaniny zwykle kształtuje się na poziomie 2,5 tysiąca godzin pracy.

Wymiana tkanin filtracyjnych jest nadzwyczajnie prosta i polega na odłączeniu drenu, naciągnięciu nowej tkaniny i ponownym założeniu drenu.

Całkowity efekt odwadniania na prasach Buchera zależy tylko i wyłącznie od granicy odwadnialności danego osadu, która z kolei jest związana z jego charakterystyką.

Prasy tłokowe Buchera wykazują hałas przy działaniu na poziomie 85dB. Są niemal bezodorowe, z uwagi na zamknięty charakter procesu. Jedyny zapach pojawia się tylko podczas wyładunku suchej masy, który trwa około 8 minut. Nawet wtedy, ze względu na bardzo wysoki proces odwodnienia placki osadu mają zapach ziemisty.

Dodatkowym atutem pras są bardzo niskie zawartości zawiesiny w odcieku na poziomie max 100mg/litr, co jest zdecydowanie najniższą wartością ze wszystkich metod oczyszczania. Pamiętajmy, że w zawiesinie jest zawarte około 90% fosforu. Przy złej jakości odcieku duża ilość fosforu trafia ponownie do oczyszczalni ścieków, co podwyższa ogólne koszty eksploatacyjne oczyszczalni.

Wadą pras tłokowych są ich wysokie koszty zakupu, często niedostępne dla mniejszych oczyszczalni. Innymi problemami są też dość duże gabaryty, konieczność zapewnienia wykwalifikowanej obsługi oraz stabilność procesu flokulacji zapewniająca nadawę o zawartości s.m.

Oczyszczalnia Tunelowa: Zasada Działania

Oczyszczalnia tunelowa działa na zasadzie przepływu ścieków przez specjalne tunele filtracyjne, w których zachodzą procesy biologiczne odpowiedzialne za oczyszczanie wody. Oczyszczalnia tunelowa dzięki wykorzystaniu naturalnych procesów, takich jak rozkład substancji organicznych przez bakterie. Zasada działania oczyszczalni tunelowej opiera się na kilku etapach. Po pierwsze, ścieki wpływają do komory osadnikowej, gdzie następuje separacja stałych zanieczyszczeń od wody. Następnie, oczyszczona woda przepływa przez tunele filtracyjne, w których zachodzą procesy biologiczne.

tags: #uzdatnianie #wody #komory #filtracyjne #zasada #działania