Расчёт контактных префильтров

Площадь контактных префильтров определяю по формуле:

, где

Q - полезная производительность станции в течении суток, м³/сут. По заданию

15450м³/сут.

Т_ст - продолжительность работы станции в течении суток, ч. Предусматриваю работу

круглосуточно - Т = 24 ч.

v_н - расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч назначаю по

п.6.130, v_н = 5,0 м/час

n_пр - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации,

принимаю n_пр.=2.

q_пр - удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м².

q_пр = Σ I_i t_i* / 1000, где

I_i - интенсивность промывки.

t_i - продолжительность промывки этого же этапа, с.

Для контактного префильтра при промывке вода используется на втором этапе с интенсивностью 3 л/с м² в течении 7 мин, на третьем этапе с интенсивностью 6 л/с м² в течении 5 мин. Для этих условий:

q_пр = Σ I_i t_i* / 1000 = (3 * 7 * 60 + 6 * 5 * 60) / 1000 = 3,06 м³/м²

τ_пр - время простоя контактного префильтра в связи с промывкой. Для

водовоздушной промывки префильтра принимаю τ_пр = 0,5 ч;

τ_ст - продолжительность сброса первого фильтрата после промывки, принимаемая по

п. 6.133 [1] равной 10 мин.

Количество префильтров N_{кон.преф} на станции водоочистки вычисляю по формуле:

Определяю скорость фильтрования при форсированном режиме эксплуатации станции:

, где

N₁ - число фильтров, находящихся в ремонте. В соответствии с п. 6.95 [1] при 6 рабочих контактных префильтрах предусмотрена возможность отключения на ремонт одного сооружения. N₁ = 1

Полученное значение не превышает нормативного, равного 6 м/ч, поэтому резервных сооружений предусматривать не следует.

Расчетная площадь одного контактного префильтра F_{1 кон.преф} составит:

F_{1 кон.преф} = / N_{кон.преф} = 138,3 / 6 = 23,05 м².

Предусматриваю расположение контактных префильтров в здании в ряд напротив скорых фильтров. Расстояние от внутренней стены здания до наружной стены сооружения приму равным 1,0 м, толщину их стен - 0,25 м и учитывая, что лучшие характеристики распределительных систем у сооружений, в которых длина в 1,4 - 1,6 ,то

Принимаю длину контактного префильтра, равной l_{кон.преф}= 6,4 м (рис. ), тогда его ширина b_{кон.преф} будет составлять 3,6 м.

Конструкцией контактных префильтров предусмотрено устройство двух распределительных систем - воды и воздуха, а также системы низкого отвода промывной воды.

РАСЧЁТ ВОДЯНОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ:

Вычислю максимальный расход воды, подаваемый на промывку одного префильтра Q_пр на третьей стадии промывки при I = 6 л/см²:

Q_np = I* l_{кон.преф} * b_{кон.преф} = 6 * 5,9 * 3,9 = 138,24 л/с. = 0,14 м³/с

Диаметр коллектора D_K водяной распределительной системы определяю по скорости движения воды в его начале v_к = 0,8 м/с:

D_K =

Назначаю D_K = 500 мм, тогда

v_к = м/с.

Назначаю шаг между распределительными трубами l_р = 0,3 м. Тогда их количество составит:

n_р= l_{кон.преф} / l_р = 5,9 / 0,3 = 20.

При скорости входа воды в распределительные трубы v_от= 1,8 м/с их диаметр D_om будет равным:

D_om =

В качестве распределительных использу. трубы из полиэтилена высокой плотности наружным диаметром 75 мм, тип СЛ, толщина стенки 7,0 мм (внутренний 61 мм). Скорость входа воды в ответвления будет равной:

v_oт=

В ответвлениях предусматриваю отверстия диаметром d_o = 10 - 12 мм (приму d₀ = 12 мм.), направленные вниз. Их общая площадь Σf₀ принимаю равной по [2] 0,19 - 0,21 % от площади контактного префильтра F_{конт.предф1} (приму равной 0,20 %):

F_{конт.предф1} = l_{кон.преф} * b_{кон.преф}.= 5,9*3,9=23,01 м².

Σf₀ = 0,20 * F_{конт.предф1} / 100= 0,20 * 23,04 / 100 = 0,046 м².

Общее количество отверстий в ответвлениях будет равно:

Общая длина перфорированных участков распределительных труб Σl₀ будет равна:

Σl₀ = b_{кон.преф} * n_р = 3,9 * 20 = 75,6 м.

Найду шаг отверстий l₀ при их диаметре d₀ = 12 мм

Нормативное значение l₀ = 200 – 300 мм. – соответствует нормам.

РАСЧЁТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХА:

В контактном префильтре распределительная система воздуха устраивается из коллектора, обычно располагаемого выше уровня воды на боковой стене сооружения и распределительных труб, монтируемых между трубами ответвлений для воды по [2].

Расход воздуха Q_а, подаваемый для регенерации загрузки, вычисляю по формуле:

Q_a = I_a * F_{конт.преф1}, где

I_a - интенсивность подачи воздуха на первом и втором этапах промывки контактного

префильтра, принимаемая по [2] 18 -* 20 л/см² (приму I_a = 19 л/см²)

Q_a = 19 * 23,01 = 437,76 л/с = 26,27 м³/мин = 0,44 м³/с.

Диаметр коллектора D_ка определяю по скорости движения воздуха в нем v_ка = 12 м/с:

D_ка=

Принимаю D_ка ⁼ 250 мм (стальные трубы), тогда:

v_ка = , что соответствует нормам.

Суммарная площадь труб ответвлений воздуха должна составлять 0,4 - 0,7 от площади живого сечения коллектора. Количество распределительных труб воздуха п_ота будет на одну меньше, чем для воды, т.е. будет п_ота = 20 ответвлений Вычисляю для этих условий диаметр распределительных труб воздуха D_ота:

D_ота=

Выбираю для ответвлений полиэтиленовые трубы типа СЛ наружным диаметром 40 мм, толщина стенки 2,4 мм.

Распределение воздуха по площади контактного префильтра производится с помощью отверстий в распределительных трубах, устраиваемых в 2 ряда вниз к горизонтальной оси трубы под углом 45 град Общая площадь отверстий в распределительной трубе должна составлять 0,3 - 0,35 от площади ее поперечного сечения, диаметр отверстий d_оа = 3 - 5 мм (приму d_оа = 3 мм). При этих условиях общее количество отверстий в ответвлении п_оа будет равно:

п_оа = .

При расположении на трубе отверстий в 2 ряда расстояние между ними составит:

ВЫБОР ЗАГРУЗКИ КОНТАКТНОГО ПРЕФИЛЬТРА

Загрузку контактного префильтра предполагая, согласно [1] с поддерживающими слоями. В качестве загрузки используются зернистые материалы, имеющие плотность 2,5 - 3,5 г/см³ (песок, отсевы камнедробления, металлургические шлаки).

Низ труб распределительной системы воды располагают на расстоянии 120 мм от днища. Тогда верх труб при их диаметре 75 мм находится на расстоянии 195 мм от днища. Согласно таблице 25 [1] высота слоя гравия фракции 40 - 20 мм будет составлять 200 мм, высоту слоев фракций 20 - 10 и 10 - 5 мм принимаю по 150 мм, 5 - 2 - 300 мм, загрузку крупностью 2 - 1,2 мм -1200 мм, 1,2 - 0,7 - 800 мм.

Общая высота инертной загрузки Н₃ составит:

Н₃ = 0,2 +0,15 + 0,15 + 0,3 + 1,2+ 0,8 = 2,80 м, что меньше 3 м [1].

КОНСТРУИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ НИЗКОГО ТОВОДА ПРОМЫВНОЙ ВОДЫ:

Для исключения выноса загрузки из контактного префильтра при водовоздушной промывке он оборудуются системой низкого отвода промывной воды с пескоулавливающим желобом по [2], основные параметры которой приведены на рас. ниже:

Необходимо знать удельного расход промывной воды q на 1 м водослива, устраиваемого на продольной стене префильтра, примыкающего к боковому каналу. Он будет равен:

q = Q_np / l_{кон.преф} = 138,24 / 5,9 = 21,6 л/с м.

По этому параметру определяю высоту слоя воды над загрузкой контактного префильтра по формуле:

Н_в= b +Н₁ + Δ , где

b – расстояние от верха загрузки до скоса простенка, принимаю конструктивно b = 0,03 м. (см рис. )

Н₁ – вертикальная проекция скоса простенка, принимаю конструктивно Н₁ = 0,32 м. (см рис. )

Δ – высота пескоулавливающего жёлоба, принимаю конструктивно Δ = 0,025 м. (см рис. )

Н_в = 0,03 + 0,32 + 0,025 = 0,375 м.

Общая высота стен префильтра с учетом превышения их над расчетным уровнем воды в сооружении на 0,5 м составит:

Н_предф=Н_в+Н_з + 0,5 = 0,375 + 2,8 + 0,5 = 3,675 м.

КОНСТРУИРОВАНИЕ БОКОВОГО КАНАЛА КОНТАКТНОГО ПРЕФИЛЬТРА:

Приму ширину бокового канала (в чистоте) В_к = 0,6 м по [2]. Под каналом забетонирован коллектор промывной воды диаметром D_к = 500 мм. Центр коллектора расположен на 0,12 + 0,045 = 0,165 м выше днища. Верх коллектора будет располагаться выше его на 0,165 + 0,25 = 0,415 м. Толщину монолитного бетонного перекрытия приму равной 0,3 м, и его верх расположится на отметке 0,415 + 0,3 = 0,715 м выше днища или на:

Нв + Н₃ - Δ - 0,715 = 0,375 + 2,8- 0,025 - 0,715 = 2,435 м ниже кромки водослива.

Высоту слоя воды в канале при промывке префильтров определю по выражению:

Н_к = м, что не вызовет подтопления водослива.

РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ ПОДАЧИ И ОТВОДА ВОДЫ:

Расчётные расходы промывного и сточного трубопроводов совпадают, как совпадают они и для подающего и фильтратного трубопроводов. Расчётные расходы промывного и сточного трубопроводов посчитаны выше и составляют Q_np = 138,24 л/с.

Расчётные расходы для подающего и фильтратного трубопроводов определяю исходя из производительности ВОС ( 200 л/с) и количества префильтров на станции водоподготовки :

Рекомендованные скорости движения воды приведены в [1]. В соответствии с этими требованиями уменьшаю диаметры промывного и сточного трубопроводов до 400 мм, и назначаю диаметры подающего и фильтратного трубопровода – 200 мм. Итоги расчетов представлены в таблице:

Назначение трубопровода	Расчетный расход, л/с	Диаметр, мм	Скорость, м/с
Подающий	33,33	200	1,14
Фильтратный	33,33	200	1,14
Промывной	138,24	500	1,28
Сточный	138,24	500	1,28