Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение фаз ведут при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу, под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления до перегородки и вакуума после перегородки. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции фильтра.

В качестве перегородки используют металлические перфорированные листы и сетки из кислотостойкой стали, алюминия, никеля, меди, латуни и др.; разнообразные тканевые перегородки (асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, из искусственного волокна), а также керамические фильтры. Фильтровать можно и через слой зернистого материала (кварцевый песок, дробленный гравий, коксовую мелочь, бурый или каменный уголь, торф и т.д.). Фильтрующий материал должен иметь требуемую пористость, обладать достаточной механической устойчивостью к истиранию и химической устойчивостью.

Для проведения процесса фильтрования суспендированных веществ могут быть использованы фильтры любой конструкции. Однако при очистке сточных вод, как правило, приходится иметь дело с большими объемами воды, поэтому выбирают фильтры, для работы которых не требуется применения больших давлений. Исходя из этого, используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры с фильтрующим зернистым слоем. Фильтр с зернистой перегородкой представляет собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования, т.е. объемом воды, прошедшим в единицу времени через единицу поверхности. Скорость фильтрования зависит от вида и крупности зерен материала, от природы и концентрации фильтрующих веществ.

По характеру механизма задерживания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:

1) фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего зернистого слоя, называемого загрузкой (медленный фильтр);

2) фильтрование без образования пленки загрязнений (скорый фильтр).

В первом случае задерживаются частицы, размер которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также, фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для так называемых медленных фильтров, которые работают при малых скоростях фильтрования. Во втором случае фильтрование происходит в толще слоя загрузки, где частицы загрязнений удерживаются на зёрнах фильтрующего материала силами прилипания. Такой процесс характерен для скорых и скоростных фильтров.

Медленные фильтры используются для фильтрования некоагулированных сточных вод. Они представляют собой бетонные или керамические резервуары с дренажным устройством, на котором расположен зернистый слой. Скорые фильтры могут быть двух типов: однослойные и многослойные. У однослойных фильтров фильтрующий слой состоит из однородного материала. У многослойных фильтров – каждый слой выкладывается (намывается) из различных материалов.

Промывать фильтры, как правило, следует очищенной водой (фильтратом), подавая ее снизу вверх. При этом зерна загрузки переходят во взвешенное состояние и освобождаются от прилипших частиц загрязнений. Можно проводить водо-воздушную промывку, при которой сначала, зернистый слой продувают воздухом для разрыхления, а затем, подают воду.

Процесс микрофильтрации заключается в процеживании сточной воды через слой сеток с отверстиями размером от 40 до 70 мкм. Барабанные сетки имеют размер ячеек от 0,3 х 0,3 до 0,5 х 0,5 мм. Микрофильтры применяют для очистки сточных вод от твердых и волокнистых материалов. Эффективность очистки составляет 50…60 %.

Магнитные фильтры применяются для удаления из жидкостей мелких ферромагнитных частиц (размером 0,6…5 мкм). Они могут быть снабжены постоянным магнитом или электромагнитом. При прохождении ламинарным потоком через магнитное поле ферромагнитные частицы намагничиваются и образуют агломераты. Направление потока должно совпадать с направлением магнитного поля. Широкое распространение нашли магнитные сепараторы, которые имеют эффективность очистки 80…90 % при производительности до 60 м³/ч.

При фильтровании эмульсий через зернистый слой имеет значение смачиваемость поверхности материала. При гидрофобной поверхности прилипание частиц сильнее, чем при гидрофильной, так как на поверхности зерен гидрофильных материалов имеется гидратная оболочка. Прилипание происходит там, где нарушена гидратная оболочка. Для удаления нефтепродуктов и масел могут быть использованы фильтры с загрузкой из пенополиуретана (рис. 4.12).