Расчет скорых фильтров

Фильтрованием называется пропускание очищаемой воды сквозь порис­тый материал (чаще всего кварцевый песок), в результате чего вода освобо­ждается от взвешенных, а иногда и от растворённых частиц.

Фильтрование воды происходит при наличии градиента давлений на вхо­де в фильтр и на выходе из него. Разность напоров до и после фильтрующего слоя называется потерями напора в фильтрующем слое. Потери напора в на­чальный момент работы фильтра называются начальными и равны потерям напора при фильтровании чистой, без взвешенных веществ воды через неза­грязнённый фильтрующий слой. Начальные потери напора зависят от скорости фильтрования воды, её вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины (высоты).

Фильтр постепенно загрязняется задерживаемыми из воды взвешенны­ми веществами, потери напора при этом возрастают до величины, характери­зующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. В этом случае имеют место предельные потери напора. Тогда фильтр очищают (регенерируют). Наиболее часто это осуществляется промывкой водой (обратной). После промывки фильтр снова включают в работу.

Период работы фильтра между промывками называют продолжитель­ностью фильтроцикла.

Наиболее распространёнными являются скорые фильтры, которые мо­гут использоваться для задержания как взвешенных (при осветлении воды), так и растворённых веществ (при обезжелезивании подземных вод).

В первом случае в качестве фильтрующей загрузки следует применять зернистые материалы с размером зёрен 0,5...2,0 мм (кварцевый песок, дроб­лёный керамзит, антрацит), во втором - крупнозернистые материалы (недроблёный керамзит, колотый гранитный щебень) с размером фракций до 5...10 мм.

Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном (один или более фильтров в работе) режимах. Тип фильтра (вид нагрузки, крупность зёрен и высота слоя) и соответствующая скорость фильтрования при нормальном режиме принимаются по таблице 21 [1] в зависимости от вы­бранной схемы очистки воды.

Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном режимах. Общая площадь фильтрования F, м², составляет

F = Q (107)

T · V_н – 3,6 · n · ω · t₁ – n · t₂ · V_н

где Q – расчетная производительность станции, м³/сут;

T – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

V_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

n – число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации (принимается 2 – 3);

ω – интенсивность промывки фильтра, л/с * м²;

t₁ – продолжительность промывки, ч;

t₂ – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемой при водяной промывке 0,33 ч.

Ориентировочно число фильтров, шт, можно вычислить по формуле:

N = ½ · √F (108)

Площадь одного фильтра, м², составит:

F₁ = F/N (109)

Площадь фильтра уточняется в соответствии с размерами типовых ячеек: 5×12; 6×6; 5×6; 1,7×2.

Скорость фильтрования при форсированном режиме V_ф, м/ч, составляет

V_ф = V_н · N (110)

N – N₁

где N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте. (обычно 1 шт).

Скорость фильтрования при форсированном режиме не должна превышать допустимого значения.

Дренажная система фильтра состоит из коллектора и боковых ответвлений, расположенных по обеим сторонам коллектора. Диаметр коллектора рассчитывается по промывному расходу, л/с,

q_пром = ω · F₁ (111)

Скорость движения промывной воды должна находится в пределах 0,8 – 1,2 м/с.

Число ответвлений дренажа, при расстоянии между ними 250 – 300 мм, составит

n_отв = 1 · В₁ (112)

2 · 0,3

Расход воды в ответвлениях, л/с, составит:

q^I_пром = q_пром / n_отв (113)

Скорость движения воды в ответвлениях 1,6 – 2 м/с. На ответвления предусматриваются отверстия d = 10 – 12 мм.

Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принимается равной 0,25% от площади фильтра.

Отверстия располагаются в два ряда в нижней части ответвлений в шахматном порядке.

Дренажную систему фильтра располагают в поддерживающих слоях.

Общая толщина поддерживающего слоя принимается по табл.22[1].

Слой воды над толщей фильтрующей загрузки должен бать не менее 2 м, конструктивное решение стен фильтра над уровнем воду должно бать не менее 0,5 м.

Полная высота фильтра, м, составит

Н_ф = Н_под + Н_з + Н_в + h_к (114)

Для сбора и отведения промывной воды принимаются желоба пятиугольного или полукруглого сечения.

Расстояние между желобами должно бать не более 2,2 м.

Расход воды в желобе, л/с, составит

q_ж = q_пром / n_ж (115)

Ширина желоба, м, определяется по формуле

В = К · ⁵√[q²_ж / (1,57 + а)³] (116)

где а – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его высоты, принимается 1-1,5;

К – коэффициент, принимаемый равным для пятиугольных желобов 2,1, а для полукруглых - 2.

Высота кромки желоба над фильтрующей загрузкой, м, составит

h_ж = H · L + 0,3 (117)

где H – высота фильтрующего слоя, м;

L – относительное расширение фильтрующей загрузки табл. 23 [1], %.

Верх желобов принимается горизонтальным, а дно с уклоном в сторону сборного кармана, т.к. в карман поступает вода со всех желобов, т.е. со всего фильтра, то расход воды в кармане равен промывному расходу.

Расстояние от дна желоба до дна сборного канала, необходимое для исключения подпора воды в нем, м, определяется по формуле

Н_к = 1,73 · ³√[q²_к / (g · А²)] + 0,2 (118)

где q_к – расход воды в канале, м³/с;

А – ширина канала, м.

Промывка фильтра осуществляется с помощью специальных промывных насосов. Вода для промывки забирается из РЧВ. Для удаления воздуха из дренажной системы предусматривается воздушник в виде трубы d = 100 мм. Опорожнение фильтра осуществляется с помощью трубы d = 150 мм, присоединяемой к трубопроводу промывной воды. Для оборота промывных вод предусматривается резервуар - усреднитель, который рассчитывается на хранение объема воды от двух промывок. Рядом с резервуаром -усреднителем устраивается оборотная насосная станция, которая перекачивает воду в начало очистных сооружений. Осадок, выпавший в резервуарах, периодически откачивается на шламовые площадки.

Поиск по сайту: