Пример 6. Расчет скорого фильтра

Исходные данные: расчетный расход воды станции очистки Q = 4300 м³/сут; Т_ст – продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч. Вода на фильтр поступает от осветлителя со взвешенным осадком.

Основные решения приняты в соответствии с нормами [1, п. 6.95–6.117]. Выбран однослойный скорый безнапорный фильтр. В качестве загрузки принят песок гранодиоритовый с диаметром зерен от 0,7 до 1,6 мм и высотой слоя H = 1,5 м. Расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме принята по [1, табл. 21] _H = 8 м/ч; скорость фильтрования при форсированном режиме _ф = 9,5 м/ч; W – интенсивность промывки принята по [1, табл. 23] и равняется 15 (л/с·м²), продолжительность промывки t = 6 мин или 0,1 ч; число промывок каждого фильтра в течение суток n_пр = 2; время простоя фильтра в связи с водяной промывкой
t_пр принимается равным 0,33 ч.

Общая площадь фильтров, м², определяется по формуле

. (9.1)

После подстановки значений получено = 24,5 м².

Число фильтров ориентировочно принимается по формуле

. (9.2)

В результате расчета 3 шт.

При суточном расходе очищаемой воды более 1600 м³/сут количество рабочих фильтров должно быть не менее четырех [1, п. 6.99]. Поэтому принимается 4 рабочих фильтра, в этом случае скорость фильтрования в нормальном режиме будет составлять = 8·3/4 = 6 м/ч.

Проверяется скорость фильтрования при форсированном режиме , м/ч, (когда один фильтр выключен на ремонт)

, (9.3)

где N ₁ – количество фильтров, выключаемых на ремонт. при количестве фильтров до 20 принимается N ₁ = 1.

В результате = 8 м/ч.

Скорость в форсированном режиме не выше допустимой – 9,5 м/ч.

Определяется площадь одного фильтра , м², и его размеры в плане
АÍВ, м,

= 24,5/4 = 6,12 м². (9.4)

Для фильтра, квадратного в плане, А = В = = 2,5 м.

Высота фильтра складывается из высот:

1) фильтрующего слоя. принимается по табл. 9.1 или [1] H = 1,5 м;

2) поддерживающего слоя. принимается по табл. 9.1 или [1] Н_п.с = 0,5 м;

3) слоя воды над поверхностью загрузки, принимается 2 м;

4) строительной высоты (расстояние от максимального уровня воды до верха стенки фильтра) 0,3 м.

Общая высота фильтра находится:

Н =1,5+0,5+2,0+0,3 = 4,3 м.

Определяется расход воды, л/с, для промывки фильтра по формуле

q_пр = F₁ W, (9.5)

q_пр= 6,12 × 15 = 91,8 л/с.

^{Диаметр коллектора принимается по рекомендуемой скорости движения воды 0,8–1,2 м/с, ответвлений – по скорости , равной в пределах 1,6–2,0 м/с.}

^{Принято: dколлектора = 300 мм; коллектора = 1,20 м/с; гидравлический уклон i = 0,007.}

^{Исходя из рекомендуемого нормами расстояния между осями ответвлений, равного 250–300 мм, и присоединения ответвлений к двум сторонам коллектора число ответвлений равно}

^{nотв = 2 Вфильтра / 0,25 = 20 шт.}

Расход промывной воды по одному ответвлению q_отв, л/с, опре­де­ляется как

q_отв = q_пр / n_отв = 91,8/20 = 4,6 л/с. (9.6)

^{Принимается для труб ответвлений: d = 75 мм; = 0,85 м/с; i = 0,024.}

В ответвлениях устраиваются отверстия d₀ диаметром 12 мм, располагаемые в два ряда в шахматном порядке под углом 45 ⁰ книзу
от вертикали. Общая площадь отверстий рекомендуется в пределах 0,25–0,5 % от площади фильтра, их число в фильтре n_o определяется как

, (9.7)

^шт.

В каждом ответвлении принимается 7 отверстий, в крайних дренажных трубах – 6. Отверстия размещаются в два ряда через 250 мм.

Определяются размеры желобов для сбора и отвода промывной воды. Количество желобов принимается равным 2 (исходя из условия, что расстояние между их осями не должно быть более 2,2 м).

Ширина желобов, м, определяется по формуле

, (9.8)

где q_ж – расход воды по одному желобу, равный 91,8/2 = 45,9 л/с =
= 0,0459 м³/с; К = 2 – для желоба с круглым лотком; a – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается равным 1,0;

= 0,3 м.

Высота желоба определена по рис. 9.7. Кромки желобов над фильтрующей загрузкой должны находиться на расстоянии, м, , (9.9) где Н – высота фильтрующей загрузки, равная 1,5 м из предыдущих определений; е – относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке принимается по табл. 9.1 и равняется 30 %: = 0,75 м. Дно сборного кармана должно быть ниже дна желоба на величину, м, , (9.10)

где q_кан – расход воды по каналу, равный в примере 0,0918 м³/с; А – ширина канала, принимается 0,7 м по [1, п. 6.112];

= 0,4 м.

Потери напора в фильтре при промывке

1. Потери напора, м, в дренажной системе большого сопротивления

, (9.11)

где _k – фактическая скорость в начале распределительного коллектора, равная 1,20 м/с; _Б.О – фактическая скорость в ответвлениях дренажа, принимается 0,85 м/с; z – коэффициент сопротивления, который определяется по формуле

, (9.12)

где w – отношение суммы площадей отверстий в ответвлениях к площади поперечного сечения коллектора, равное 0,11,

^{= 2,2 / [(136 ∙ 0,0122) / (0,32)]2 + 1 = 56.}

^{В результате} м.

2. Потери напора в поддерживающих слоях гравия находятся по формуле

м. (9.13)

3. Потери напора в фильтрующем слое определяются как

, (9.14)

где a и b – параметры, равные соответственно 0,76 и 0,017;

(0,76 + 0,017×15) × 1,5 = 1,5 м.

Тогда общие потери напора в фильтре при промывке составят

∑h = 4,03 + 0,165 + 1,5 = 5,7 м.

Оборудование для промывки фильтров принимается в зависимости от выбранной системы промывки фильтра (см. разд. 11).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Как классифицируются скорые фильтры?

2. Какие виды и свойства фильтрующих материалов?

3. Какие основные закономерности технологии очистки воды фильтрованием?

4. Как устроены скорые фильтры?

5. Какие разновидности дренажно-распределительных систем применяются в скорых фильтрах?

6. Какие способы промывки скорых фильтров применяются?

7. Какие особенности водовоздушной промывки фильтров?

8. Какие принципы расчета скорых фильтров?

Дата добавления: 2015-10-13