Filtri a sabbia a gravità rapida: sviluppi nella progettazione del pavimento filtrante

Esistono diversi design per i drenaggi, importanti quando si rimuovono i solidi sospesi dall'acqua potabile. David Shepherd di Severn Trent Services Ltd ci illustra alcuni sviluppi recenti.

Le prestazioni dei filtri per l'acqua potabile nella rimozione dei solidi sospesi dipendono in modo cruciale dal design del drenaggio inferiore del filtro e dal supporto del mezzo filtrante. Attualmente sono disponibili diverse tecnologie per pavimenti filtranti a gravità rapida, tra cui TETRA LP Block (a basso profilo), che ha installazioni in aumento in tutta Europa.

La pulizia totale del mezzo è il requisito fondamentale affinché un filtro a gravità rapida funzioni in modo efficace ed efficiente in tutte le condizioni di carico. Il controlavaggio dei filtri a gravità è necessario per rimuovere i solidi raccolti dal mezzo durante il ciclo di filtrazione. È necessario un flusso d'acqua verso l'alto o una combinazione di aria e acqua per fluidificare e sgrassare il supporto.

Sebbene il mezzo filtrante adeguato sia importante per le prestazioni dei filtri a gravità rapida, l'evidenza suggerisce che le prestazioni di filtrazione e controlavaggio dipendono fortemente dalla progettazione del drenaggio inferiore del filtro e dal supporto del mezzo filtrante. È stato dimostrato che il recente sviluppo di un doppio scarico laterale parallelo garantisce una distribuzione uniforme dell'acqua e dell'aria del controlavaggio. Nel doppio drenaggio laterale parallelo, vengono utilizzate piastre di plastica sinterizzata per sostituire gli strati di supporto di ghiaia nei filtri. Vengono utilizzate anche piastre composite di diverse porosità.

Il filtro underdrain: funzioni e tipologie

I componenti principali di un filtro a sabbia a gravità rapida sono il media filtrante, gli strati di supporto della ghiaia e il drenaggio inferiore del filtro. Il sottodrenaggio serve a sostenere il mezzo filtrante e la ghiaia; raccogliere uniformemente l'acqua filtrata dal fondo del filtro; e per distribuire uniformemente l'aria e l'acqua sul fondo del filtro durante il controlavaggio. Fondamentale per queste funzioni è l'uniformità della filtrazione e della distribuzione dell'aria e dell'acqua di controlavaggio. Di particolare importanza è l'uniformità di distribuzione dell'acqua di controlavaggio. L'efficienza del filtro dipende dall'efficacia del ciclo di controlavaggio.

Nel Regno Unito, i principali tipi di drenaggio inferiore utilizzati sono il tipo con testata e laterale, il tipo a pavimento o con ugello in plenum e il drenaggio inferiore a doppio blocco laterale parallelo. Quest'ultimo è uno sviluppo relativamente nuovo sul mercato che viene sempre più utilizzato.

Tipo di intestazione e laterale

Il tipo più semplice di drenaggio inferiore è quello con testata e laterale (Figura 1). In questo tipo di drenaggio l'acqua di controlavaggio entra nel fondo del filtro attraverso un tubo o un canale pressurizzato chiamato collettore. I tubi detti laterali sono collegati ad angolo retto al collettore e sono interrati nelle ghiaie del filtro. Le laterali distribuiscono l'acqua di controlavaggio attraverso una serie di orifizi.

Il più grande svantaggio del collettore e del drenaggio laterale è la difficoltà di ottenere una distribuzione uniforme dell'acqua di controlavaggio. L'elevata velocità dell'acqua di controlavaggio nella testata fa sì che la pressione statica della testata sia più alta alla fine. Per questo motivo, i laterali all'estremità del collettore ricevono la maggior parte del flusso. Questo può essere superato ridistribuendo la perdita di carico dal collettore agli orifizi laterali. Affinché ciò sia efficace, la perdita di carico attraverso gli orifizi deve essere dell'ordine di 2-3 m, un tasso che aumenta i costi di pompaggio. Un altro problema con questo tipo di drenaggio è che non sono presenti orifizi nell'intestazione. Senza flusso di controlavaggio, quest'area non viene pulita adeguatamente.

Tipo di pavimento in plenum

I sottodrenaggi a pavimento plenum o a ugelli sono costituiti da un falso pavimento attraversato da ugelli o filtri (Figura 2). I sistemi con ugelli hanno orifizi di grandi dimensioni e richiedono l'uso di ghiaie per mantenere il materiale fuori dall'ugello. I sistemi di filtraggio utilizzano aperture sottili per trattenere il mezzo filtrante. I progetti del pavimento del plenum possono soffrire di problemi di distribuzione idraulica simili a quelli della testata e dei progetti laterali. La velocità dell'acqua in entrata è tale che il flusso è maggiore all'ingresso e in prossimità dei lati, a meno che il plenum non sia molto grande. Inoltre, la spaziatura degli ugelli è spesso piuttosto ampia (fino a 200 mm), comprendendo da 40 a 60 per m3 di superficie filtrante e durante il controlavaggio possono verificarsi punti morti.