Vandens filtro sandara

Užpilamieji filtrai – tai būtent tie vandens valymo įrenginiai (dažniausiai automatiniai), kurie yra naudojami kotedžuose, o taip pat komerciniais bei gamybos tikslais, t.y. ten, kur piko metu reikalingas našumas yra 0,7 m3/h (palyginimui – tai vienas iki galo atsuktas, arba du iš dalies atsukti čiaupai) ir daugiau, o vandens paskirstymo režimas numato didelę filtro apkrovą.

Visų užpilamųjų vandens filtrų, nepriklausomai nuo jų gamintojo ir paskirties, sandara iš esmės yra vienoda.
Toks filtras susideda iš tokių pagrindinių sudedamųjų dalių (eilės numeris atitinka skaičių paveikslėlyje).

1. Filtro korpusas

Filtro korpusas [1] dažniausiai gaminamas iš polietileno ir yra apipintas stiklo pluošto siūlų su epoksidine derva, kas duoda filtro korpusui įlgamžiškumo ir patvarumo dideliems slėgiams, o kartais – iš nerūdijančio plieno. Nerūdijantis plienas laikomas brangia ir sunkia medžiaga ir dažniausiai naudojamas specialiais atvejais (pavyzdžiui, medicinoje).
Korpusas yra tuščiavidurio cilindro formos, su kupolo formos viršutine dalimi ir dugnu. Tokia forma užtikrina optimalias filtro darbo hidraulines savybes. Stabilumui užtikrinti filtro apačioje yra žiedo formos pagrindas. Viršutinėje filtro dalyje yra anga, pro kurią filtras surenkamas ir užpilamas. Dideliuose korpusuose tokia anga yra filtro apačioje, kad filtrą būtų lengviau surinkti ir remontuoti. Naudojant filtrą apačioje esanti anga uždengiama specialiu dangteliu. Filtro korpuso įvairiose vietose gali būti ir kitokių technologinių kiaurymių.

2. Valdymo vožtuvas

Filtro valdymo vožtuvas paskirtis – laiku pradėti filtro regeneracijos (filtravimo atstatymo) procesą ir palaipsniui perjungti vandens srautus filtro viduje pagal įdiegtą programą. Filtro valdymo vožtuvas būna su atitinkama pavara (elektromechanine arba hidrauline), bei su reikiama automatika (galima versija su rankiniu valdymu).
Valdymo vožtuvas visuomet turi išorinę jungtį, skirtą nevalyto vandens linijai prijungti ir išorinį jungtį, pro kurį išteka filtruotas vanduo, bei išorinį išleidimo jungtį, skirtą susikaupusiems nešvarumams regeneracijos metu šalinti. Tokios sandaros yra, pavyzdžiui, valdymo blokai, skirti montuoti filtruose be cheminės regeneracijos (smulkiau apie tokių filtrų veikimą skaitykite čia). Šiek tiek sudėtingesni valdymo vožtuvai, naudojamų filtruose su chemine regeneracija, sandara (tokių filtrų veikimo principas aprašytas čia); tokie filtrai turi papildomai išorinį įvadą, skirtą regeneravimo tirpalui ištraukti ir užpilti. Tokiu atveju automatinio filtro komplekte taip pat yra indas, skirtas regeneravimo tirpalui ruošti ir laikyti (paveikslėlyje nepavaizduotas). Su jo sandara galima susipažinti čia.
Priklausomai nuo įrenginio, duodančio signalą pradėti regeneraciją, valdymo vožtuvas skirstomi į dvi pagrindines rūšis.

Pirmasis – valdymo vožtuvas su regeneracija pagal laiką. Toks blokas turi laikmatį (elektroninį arba elektromechaninį), kuris tam tikrais laiko tarpais duoda signalą pradėti regeneraciją. Tokie vožtuvai dažniau naudojami filtruose be cheminės regeneracijos.

Antrasis – tai valdymo vožtuvas su regeneracija pagal sąnaudas. Toks valdymo vožtuvas turi sąnaudų skaitiklį (vandens skaitiklį), kuris pro filtrą pratekėjus tam tikram kiekiui vandens duoda signalą pradėti regeneraciją. Tokie blokai dažniau naudojami filtruose su chemine regeneracija.
Daug rečiau sutinkami valdymo vožtuvas su regeneracija pagal vandens kokybės parametrą. Toks filtras turi vieną arba daugiau daviklių. Jų paskirtis – matuoti vieną arba keletą vandens parametrų sistemos išleidimo vietoje ir duoti signalą pradėti regeneraciją tik tuomet, kai išvalyto vandens parametrai nebetenkina nustatytų reikalavimų (pavyzdžiui, kai padidėja vandens kietumas). Davikliai dažnai yra valdomi mikroprocesoriumi. Savaime suprantama, kad tokios sistemos yra brangios ir praktiškai naudojamos tik stambiuose pramoniniuose objektuose. Paprastai valdymo vožtuvas įrengiamas viršutinėje filtro korpuso angoje (kaip pavaizduota paveikslėlyje). Toks montavimas vadinamas „viršutiniuoju. Dideliuose pramoniniuose filtruose dažnai valdymo vožtuvo montavimas įrengiamas šoninėje filtro dalyje.

Tam, kad srautą galima būtų perjungti filtro viduje, valdymo vožtuvo sujungiamas su aukščiau minėta vandens skirstymo sistema, kurią sudaro tokios dalys:

3. Centrinis skirstymo vamzdis

Centrinis skirstymo vamzdis – tai vamzdis (dažniausiai plastikinis), tvirtinamas vertikaliai filtro korpuso viduryje. Viršutinis šio vamzdžio galas (kalbama apie filtrus, kuriuose valdymo vožtuvas montuojamas viršuje, kaip pavaizduota paveikslėlyje) sujungtas su valdymo vožtuvu, o prie kito galo pritvirtintas apatinis skirstytuvas.

4. Apatinis skirstytuvas

Santykinai nedideliuose filtruose apatinis skirstytuvas yra plastikinis sietelis su daugybe plonyčių kalibruotų plyšių (paveikslėlyje šie plyšiai specialiai pavaizduoti platūs, bet jų plotis dažniausiai būna šimtai mikronų). Apatinio skirstytuvo paskirtis – skirstyti vandens srautą, ateinantį centriniu vamzdžiu, tolygiai visomis spindulio kryptimis arba atvirkščiai, visomis kryptimis „rinkti“ vandenį, judantį filtro viduje žemyn ir tiekti jį centriniu vamzdžiu [3] į valdymo vožtuvą [2]. Taip daroma siekiant maksimaliai išnaudoti visą filtro talpą (kad filtro viduje neatsirastų zonų, kuriose nevyksta filtravimas).
Aukščiau aprašytuose ir paveikslėlyje pavaizduotuose dideliuose filtruose skirstytuvo nepakanka, todėl yra naudojami spinduliniai skirstytuvai – dar vadinami „žvaigždės šakomis“.
Siekiant apsaugoti apatinį skirstytuvą, jis visuomet užpilamas specialiu užpildu, vadinamu „skirstymo pasluoksniu“.

5. Skirstymo pasluoksnis

Pavadinimas sako, kad pasluoksniui [5] naudojamas specialus išvalytas, išplautas ir kruopščiai atrinktas pagal granulių dydį kvarcinis smėlis. Dėl vienodo granulių dydžio kvarcinio smėlio pasluoksnis [5] „gerina“ apatinio skirstytuvo [4] darbą, t.y., padeda tolygiai paskirstyti vandens srautą skersai viso filtro. 

 6. Filtravimo užpildas

Jeigu valdymo vožtuvą, korpusą, skirstymo sistemą ir pasluoksnį galima palyginti su filtro „kūnu“ (visuose filtruose jis daugiau ar mažiau yra vienodas), tai filtravimo užpildas – tai, be abejonės, yra filtro „siela“, apsprendžianti kiekvienos užpilamojo filtro rūšies individualumą. Būtent nuo to, koks filtravimo užpildas yra naudojama filtre, priklauso filtro darbas, t.y. kokias užduotis gali padėti išspręsti filtras (žr. skyrių „Filtrai“), kokį vandenį juo galima filtruoti, o kokį ne, koks regeneracijos būdas (cheminis ar be cheminių reagentų) turi būti naudojamas ir panašiai. Būtent naudojamas filtravimo užpildas sudaro daugumą technologijų, kurias naudoja įmonės, dirbančios vandens ruošimo srityje.
Filtravimo užpildo rūšies parinkimas – nelengvas uždavinys, kuris priklauso nuo įvairių veiksnių, o visų pirma – nuo valomo vandens tyrimo rezultatų, t.y. nuo vandens parametrų (žr. skyrių „Informacija. Vandens kokybės parametrai“) ir nuo tikslų, kuriuos reikia pasiekti. Tačiau tinkamo filtravimo užpildo parinkimas – dar tik pusė darbo. Taip pat būtina parinkti filtravimo užpildo kiekį pagal filtro našumą, matmenis, regeneracijos tipą ir pačio filtravimo užpildo fizines ir chemines savybes. Tai pasiekiama teisingai apskaičiavus filtro galimybes. Skaičiuojant įvertinamas vandens tekėjimo filtru greitis įvairių režimų metu, minimalus reikiamas filtravimo užpildo sluoksnio aukštis, plėtimosi ribos, kurias reikia užtikrinti atbulinio plovimo metu (žr. skyrių „kaip veikia filtrai“) ir daug kitų parametrų. Pagal skaičiavimo rezultatus parenkamas filtravimo užpildo kiekis kiekvieno dydžio filtrui ir atitinkamai sureguliuojamas filtro valdymo vožtuvas.
Taip pat būtina pažymėti, kad filtravimo užpildas gali būti vieno komponento, t.y. gali būti sudarytas iš vienos rūšies filtruojančios terpės, dviejų komponentų ir daugiasluoksniais, susidedantis iš kelių rūšių filtruojančios terpės. Daugiasluoksniais užpildo filtruojančios terpės gali būti sumaišytos arba išdėstytos sluoksniais. Praktikoje naudojami maišytų ir daugiasluoksnių užpilų deriniai.
Filtro su daugiasluoksniais filtravimo užpildais paruošimas, parinkimas ir apskaičiavimas yra „aukštasis vandens ruošimo pilotažas“, nes siekiant, kad toks filtras veiktų efektyviai, būtina ne tik nustatyti, ar filtravimo užpildai yra tarpusavyje suderinami, bet ir parinkti optimalų kiekio santykį bei optimalų darbo režimą. Matematinis tokio skaičiavimo modelis – tai lygčių sistemos su daug nežinomųjų sprendimas.