Пінополістирольні фільтри: огляд технології за роботами В.О. Орлова

Що таке пінополістирольні фільтри

Пінополістирольний фільтр — це швидкий безнапірний або напірний фільтр, у якому роль фільтрувального шару відіграє плаваюча засипка зі спіненого полістиролу. На відміну від класичного піску, гранули пінополістиролу легші за воду, тому засипка «спливає» і утримується зверху спеціальною решіткою, а вода фільтрується знизу вгору.

Саме ця, здавалося б, дрібна відмінність змінює всю економіку фільтра — і робить його особливо привабливим для невеликих водопроводів, сіл та ОТГ.

Трохи історії: винахід із Рівного

Плаваюча пінополістирольна засипка — українська розробка. Її запропонували ще 1965 року в Українському інституті інженерів водного господарства (нині — Національний університет водного господарства та природокористування, НУВГП, м. Рівне). Того ж року видано авторське свідоцтво на «Фільтр для очищення води» з засипкою зі спученого полістиролу марок ПСВ (ПСБ) та ПСВ-с діаметром від 0,2 до 3,0 мм.

Відтоді технологію розвивали дослідники України, а також Росії, Японії, Чехії та США. Найповніше вітчизняний досвід узагальнено в монографії за редакцією професора В.О. Орлова «Очищення природної води на пінополістирольних фільтрах» (НУВГП, 2012) — саме на неї спирається цей огляд.

Як влаштований фільтр і чому вода йде знизу вгору

Конструкція проста й водночас елегантна. Вихідна (за потреби — попередньо аерована) вода подається у нижню розподільну зону й піднімається крізь шар плаваючої засипки. Завислі частинки та пластівці гідроксидів затримуються між гранулами, а очищена вода збирається у надфільтровому просторі над утримуючою решіткою й відводиться споживачеві.

З чого роблять плаваючу засипку

Сировина — полістирол, що спінюється, марок ПСВ-с, ПСВ-б, ПСВ: дрібні сферичні безбарвні гранули, які містять близько 4–4,5% спінюючого агента. Їх обробляють гарячою водою (100–105 °C) або парою (до 180 °C): агент інтенсивно випаровується, всередині гранули утворюється замкнута коміркова структура, діаметр зростає, а щільність падає до 0,02–0,1 т/м³ — гранула стає плавучою.

• Постачальники сировини: «Стирол» (Горлівка, марки М3/М4), Польща (серія FS), Китай і Тайвань.
• Засипка може бути одно- або двошаровою (нижній шар — з більших гранул).
• На застосування пінополістиролу в питному водопостачанні є дозвіл МОЗ.
• Нову засипку перед подачею води споживачеві промивають — тоді ж відбувається гідравлічне сортування гранул за крупністю.

Головна перевага — промивка власною водою

Оскільки засипка легка й плаває, фільтр не потребує потужних промивних насосів і окремих резервуарів промивної води. Промивка виконується самопливом — очищеною водою, накопиченою у надфільтровому просторі, яка під час зворотного руху інтенсивно розширює й відмиває засипку. Це різко спрощує станцію та здешевлює її експлуатацію.

Інші сильні сторони технології:

• Мінімум обладнання й енергії — часто досяжна повна гідроавтоматика без насосів на промивку.
• Засипка не злежується, механічно й хімічно стійка, довговічна — на відміну від цеоліту, що стирається.
• Пористість (~0,45) на рівні кварцового піску, тобто хороша брудомісткість.
• Легкість монтажу й обслуговування — зручно для малих станцій, башт-колон і віддалених об'єктів.

Плаваюча засипка перетворює найдорожчу операцію звичайного фільтра — промивку — на майже безкоштовну. Саме тут пінополістирол дає головну економію.

Де застосовують

Пінополістирольні фільтри використовують у трьох основних процесах: прояснення (видалення каламутності), знебарвлення та знезалізнення води. Особливо вдало вони працюють на знезалізненні підземних вод: вихідну воду насичують киснем спрощеною аерацією, залізо окиснюється, а пластівці гідроксиду заліза затримуються у плаваючій засипці.

Реально працюючі об’єкти в Україні

Це не лабораторна екзотика, а перевірена практикою технологія. За роботами Орлова та колег в Україні збудовано й експлуатуються, зокрема:

• Станція знезалізнення у Рівному — вихідне залізо 0,6–1,2 (з піками до 5) мг/дм³, знезалізнення за спрощеною аерацією.
• смт Гоща (Рівненщина), 2011 р. — повітрявідділювач і чотири пінополістирольні фільтри висхідного руху, швидкість ~7 м/год, продуктивність ~840 м³/добу, з наступним знезараженням.
• Станція у с. Баришівка — знезалізнення підземної води.
• Баштові установки у сс. Бохоники та Плужне — фільтр, суміщений з водонапірною баштою-колоною.

Пінополістирольні фільтри та підхід МВК

Для МВК ця технологія — не абстракція, а частина інженерного інструментарію. Коли ми проєктуємо знезалізнення підземних вод для виробництва, громади чи приватного об’єкта, ми виходимо не з «модного» обладнання, а з аналізу вашої води та економіки експлуатації. Там, де це доречно — зокрема на малих станціях і водонапірних баштах — рішення на кшталт пінополістирольних фільтрів дають надійний результат за мінімуму витрат на обслуговування.

Хочете зрозуміти, яка схема оптимальна саме для вашої води? Надішліть аналіз — інженер МВК підбере рішення й прорахує його.