Filtrace je proces, kterým se z vody odstraňují částice nerozpuštěných látek určité velikosti. Jedná se o nejčastěji používaný proces v úpravě vody a řadí se do skupiny procesů s názvem separace.

Obecně jsou rozlišovány dva základní druhy filtrace, a to filtrace přes vrstvu zrnitého materiálu označovaná jako objemová filtrace (téměř výhradně používaná ve vodárenství) a filtrace na filtrační přepážce označovaná jako náplavná či koláčová. Pokud surová voda obsahuje některé z pevných látek ve formě koloidních či rozpuštěných částic, je třeba pro jejich úspěšnou separaci provést jistou předúpravu vody. Pokud je nutné v rámci úpravy vody provádět separaci pevných látek, tak filtrace vždy tvoří jeden ze stupňů separace a to jak při jednostupňové úpravě, kdy je jediným článkem separace, tak při dvoustupňové a vícestupňové úpravě, kdy je zpravidla druhým, resp. posledním článkem separace.

Zachycování částic nerozpuštěných látek probíhá na základě procesů mechanického cezení, kdy částice větších rozměrů nepronikne do menší mezery, adsorpce působením hmotnostních van der Waalsových a elektrostatických Coulombových sil. Kromě toho se uplatňuje chemické působení filtrační vrstvy u aktivních materiálů, např. při odkyselování, odželezování a odmanganování vod a biologické působení oživení na filtrační vrstvě, zejména u pomalé filtrace.

Ve vodárenství se téměř u 100 % případů používá objemová filtrace. Z hlediska technologického je filtrace rozdělována na pomalou a rychlou, přičemž rychlofiltry jsou dnes používány na úpravnách vody zdaleka nejčastěji. Pomalé filtry jsou někdy též označovány jako anglické. Rychlofiltry pak dále rozlišujeme na evropské a americké.

Základním principem rychlofiltrů je zachycování částic nečistot v přirozeném stavu nebo po předchozí předúpravě (oxidaci, koagulaci aj.) ve vrstvě zrnitého materiálu, který tvoří filtrační lože. Jako filtrační materiál se používá obvykle křemičitý písek. Zrnitý filtrační materiál musí splňovat dva významné technické požadavky, kterými jsou dostatečná odolnost proti otěru a chemická stálost. Mezi další sledované parametry filtračních materiálů patří stejnozrnnost, tvar zrn (za optimální se považuje kulový tvar), mezerovitost, či měrná hmotnost zrn.

U menšího počtu úpraven je možné spatřit pomalé anglické filtry. Největší předností pomalé (biologické) filtrace je její analogie s čistícími procesy zejména povrchových vod v přírodě. Proto je snahou vytvořit v prostředí úpravny vody takové umělé podmínky, aby přírodní proces odbourávání nečistot z vody probíhal v podobě co nejvíce odpovídající podmínkám přírodním. Tento způsob filtrace patří mezi nejstarší používané. Kromě fyzikálně chemických procesů probíhají na náplni filtru i procesy biochemické. Technologicky nejúčinnější i nejhodnotnější je horní vrstva písku, tzv. biologická blána, s intenzivním oživením aerobními mikroorganismy, zvláště řasami. Na tuto biologickou blánu se také látky, především koloidní a suspendované, adsorbují. Substrátem mikroorganismů je organická hmota obsažená ve vodě, která je tímto procesem mineralizována. Biologická blána se vytvoří na povrchu jemného písku do hloubky 1 až 2 cm. Po čase je nutná regenerace filtru prováděná sejmutím vrchní vrstvy písku a nakypřením.

Biologický způsob úpravy vody a tomu odpovídající filtrační rychlost limitují výkon pomalé filtrace. Vzrůstající potřeba vody a kvalita surové vody vedly k rychlé filtraci. V současnosti je rychlá filtrace vůbec nejpoužívanější technologií ve vodárenství. Nevyužívá biologického způsobu úpravy, využívá pouze fyzikálního a chemického principu filtrace, což podstatně zvyšuje filtrační rychlost. Jedná se o proces separace suspendovaných částic z vody průtokem přes hlubokou vrstvu zrn písku. Rychlofiltry se liší od pomalých filtrů hrubší zrnitostí filtrační náplně, vyšší filtrační rychlostí a tím i menší potřebnou filtrační plochou. Rychlofiltrace je obvykle závěrečným procesem při čiření vody. Zachytává zbývající vločky, které nebyly odstraněny sedimentací v reaktorech. Náplň rychlofiltrů obvykle tvoří vodárenský písek definované zrnitosti. Rychlofiltry jsou konstruovány jako otevřené, nebo uzavřené.

Na úpravnách vody se můžeme setkat i s filtry s jinými typy náplní, jako např. granulované aktivní uhlí, antracit, křemelina, plastové úlomky, polovypálený dolomit a jiné hmoty.

Zvláštním typem filtračních procesů používaných rovněž ve vodárenství jsou membránové procesy, mezi něž řadíme procesy mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace a reverzní osmózu.

 

Sponzorováno