Kas ir ātrais smilšu filtrs?

Ātra smilšu filtrēšana notiek tvertnē, kurā ir viens vai vairāki graudainu materiālu slāņi, piemēram, smiltis, antracīts vai akmeņogles, granāts, magnetīts vai citi minerāli. Kopējais datu nesēja dziļums parasti svārstās no 0,61–1,83 m. Daudzās sistēmās ienākošais ūdens vai ieplūde ieplūst tvertnes augšpusē un plūst uz leju caur barotni. Izejošais ūdens vai notekūdeņi izplūst caur drenāžas sistēmu, ko sauc par apakšējo drenāžu, kas atrodas zem filtra materiāla gultas.

Kad ieplūde pārvietojas caur ātro smilšu filtru, daudzas ūdenī esošās suspendētās cietās vielas tiek iesprostoti virs porām vai starp graudiem. Šis saspiešanas process ir galvenais mehānisms, ar kuru cietās vielas tiek noņemtas no ūdens. Turklāt suspendētās cietās vielas tiek adsorbētas uz graudu virsmas starpmolekulāro pievilcības spēku dēļ. Citi fizikāli, ķīmiski un bioloģiski procesi arī uzlabo cieto vielu noņemšanu filtrēšanas laikā.

Ātrā smilšu filtra efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no ieplūstošās un graudainās vides īpašībām. Svarīgas ietekmīgās īpašības ir ūdenī esošo suspendēto vielu koncentrācija, veidi un daļiņu lādiņi. Svarīgs ir arī materiāla pamatnes dziļums un daļiņu lādiņi, graudu izmēri un forma.

Gludi apaļie graudi saspiežas cieši kopā un veido ļoti mazas poras. Rotaināki graudi var radīt lielākas poras, taču tie labāk aizķeras garām ejot. Parasti tiek izmantoti dažādu graudu slāņi, lai izmantotu vairākus noņemšanas mehānismus.

Laika gaitā ātrā smilšu filtra materiāla gultne kļūst aizsērējusi ar uzkrātajām cietajām vielām. Šajā brīdī filtrs tiek iztīrīts, izmantojot procesu, ko sauc par pretmazgāšanu. Mazgāšanas ūdens tiek sūknēts uz augšu caur gultni, lai izspiestu cietās vielas un izskalotu tās no tvertnes. Kad mazgāšanas ūdens tiek iztukšots, granulētais materiāls atkal nosēžas to sākotnējos slāņos, un filtrs ir gatavs atkārtotai lietošanai.