Поверочный расход входной камеры:

. Уровень воды во входной камере, располагаемой под микрофильтрами, должен быть выше уровня воды в контактном префильтре на величину:

Н_у = 0,8*h_з + h_c, где

h_з - предельно допустимая потеря напора в фильтрующей загрузке контактного префильтра, принимаемая равной высоте его слоя (загрузка крупностью 2-1,2 мм. 1,2-0,7 мм), что составляет 1200+800=2000 мм = 2,0м;

h_c - потери напора на пути движения воды от начала входной камеры до загрузки префильтров. Они вычисляются как сумма потерь в шайбовом смесителе 0,4 м и трубопроводе от входной камеры дошайбового смесителя (0,2м) и от шайбового смесителя до контактного предфильра (0,3м), согласно [1] – наглядно показано на технологической схеме обработки воды.

h_c = 0,8 * 2 + 0,4 + 0,2 + 0,3 = 2,5 м.

При расположении днищ входной камеры и префильтров на одной отметке высота воды в камере будет:

Н_предф – 0,5 + Н_у = 3,675 -0,5 + 2,5 = 5,675 м. Днище камеры должно располагаться не менее чем на 2 м ниже уровня воды в префильтрах. Для снижения стоимости строительства сооружений заглублю верх днища контактного префильтра ниже отметки пола первого этажа на 0,675 м При этом высота слоя воды в камере составит 5 м, а объем воды W в ней:

W = L_камеры * В_камеры * 5 = 5* 6,1 * 7,1 = 220,1 м³.

Время пребывания воды в камере t будет равным:

t = W / Q = 220,1 / (721 / 60) = 18,3 мин. Это удовлетворяет требования норм [1].

Камеру проектирую с двумя отделениями, предусматривая устройство переливных и спускных труб в каждой секции.

Расчёт скорых фильтров

Проектом предусматриваю скорые фильтры с двухслойной загрузкой: кварцевыё песок и антрацит.

Общую площадь фильтров F_ф определяю по формуле:

, где

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

15450м³/сут.

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

круглосуточно - Т = 24 ч.

v_н - расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме для обоих слоёв загрузки,

м/час по таблицам 21 [1] и 27 [5] - 10 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.

τ_пр - время простоя фильтра в связи с промывкой. Т.к. в проекте предусматриваю

промывку фильтров водой, очищенной на фильтрах, то τ_пр = 0,33 ч.

q_пр = I* t_пр, где

I - интенсивность промывки. I = 15 л/(c*м²) = 0,015 м³/(c*м²) по таблице 23 [1].

t_пр - продолжительность промывки, с. По таблице 23 [1] t_пр = 6 мин =360 с.

q_пр = I* t_пр = 0,015*360=5,4 м³/м²

Связи с тем, что производительность станции больше8-10 м³/сут , то по [1] количество фильтров N_ф определяю по формуле, округляя результат в большую сторону:

шт

Площадь каждого фильтра: 69,41 / 4 = 18 м².

Назначу длину фильтра в 1,4 раза больше ширины и определю его габариты: l_ф = 5,04 м, b_ф = 3,6 м (рис. ), площадь одного фильтра:

F_ф1 = l_фb_ф=5,04*3,6=18,144 м².

РАСЧЁТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ФИЛЬТРА:

Определяю. расход воды на промывку фильтра Q_np.

Q_np =I* F_ф1 = 15 * 18.144 = 272.16 л/с.= 0,27 м³/с.

Диаметр коллектора распределительной системы D_K вычисляю по скорости движения воды в его начале v_к =1,0 м/с:

D_K =

Назначаю D_K = 600 мм, тогда

v_к = м/с.

Принимаю расстояние между распределительными трубами, lт = = 300 мм, при этом количество распределительных труб п_т составит:

n_m= l_ф / l_т = 5,04 / 0,3 = 17.

Рассчитаю диаметр распределительных труб при скорости движения воды в начале ответвления v_o= 1,8 м/с:

D_om =

Для устройства распределительной системы фильтра выбираю полиэтиленовые трубы типа С, наружным диаметром 110 мм с толщиной стенки 7 мм. Внутренний диаметр трубы составляет D^вн_от = 96 мм,

Скорость входа воды в ответвления будет равна:

v_o=

В ответвлениях предусматриваю отверстия диаметром d₀ =10 – 12 мм, (приму d₀ = 10 мм.) направленные вниз. Их общая площадь Σf₀ будет составлять 0,19 – 0,21 % от площади скорого фильтра (приму равной 0,20 %):

Σf₀ = 0,20 * F_ф1 / 100= 0,20 * 18,144 / 100 = 0,036 м².

Общее количество отверстий в ответвлениях будет равно:

Общая длина перфорированных участков распределительных труб Σl₀ будет равна:

Σl₀ = b_ф * n_m = 3,6 * 17 = 61,2 м.

Найду шаг отверстий l₀ при их диаметре d₀ = 10 мм.

Нормативное значение l₀ = 200 – 300 мм. (по [2]), тогда:

Приму l₀ = 200 мм, d₀ = 12 мм, тогда:

Определю какой процент будет составлять общая площадь отверстий Σf₀ от площади фильтра F_ф1 :

что соответствует вышеперечисленным требованиям.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ФИЛЬТРА:

Расстояние от днища фильтра до низа дырчатых распределительных труб приму 0,1 м, на это же расстояние выше отверстий проектирую гравийный слой фракцией 5 - 10 мм, высотой Н_кв = 0,34 м. ,загрузку из кварцевого песка диаметром 0,5 – 0,8 мм назначаю высотой 0,7 м, антрацит крупностью 0,8 – 1,1 мм - Н_антр = 0,5 м в соответствии с требованиями таблицы 21 [1].

Таким образом, верх фильтрующей загрузки высотой Н_з = 0,7 + 0,5 = = 1,2 м будет располагаться на отметке 0,1 + 0,11 + 0,1 + 1,2 = 1,51 м.

Толщину слоя воды над загрузкой приму равной 2,0 м и превышение стен над поверхностью воды в фильтре - 0,5 м. Общая высота стен фильтра составит 1,51 + 2 + 0,5=

= 4,01 м.

РАСЧЁТ СИСТЕМЫ СБОРА И ОТВОДА ПРОМЫВНОЙ ВОДЫ:

Сбор и отведение промывной воды в боковой канал предусматриваю при помощи желобов полукруглого сечения, расстояние между которыми l_ж не должно превышать 2,2 м. При этом условии определяю количество желобов в фильтре n_ж:

n_ж =l_ф / l_ж = 5,04 / 2,2 = 3.

Вычисляю расход воды q_ж, отводимый одним желобом:

q_ж = Q_np/ n_ж = 0,27 / 3 = 0,09 м³/с.

Ширину желоба найдe по формуле:

, где

К_ж - коэффициент, принимаемый по [2] для желобов с полукруглым лотком, равным 2;

а_ж - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, приму равным 1,4.

Высота прямоугольной части желоба составит:

В_ж * а_ж / 2 = 0,5 * 1,4 / 2 = 0,35 м.

а полукруглого сечения - 0,3 м. Общая высота желоба в его начале будет 0,35 + 0,3 = 0,65 м. Общая высота желоба в месте примыкания к боковому каналу при уклоне дна 0,01 составит: 0,65 + 0,01 *3,6 = 0,69 м.

Превышение кромок желобов над поверхностью фильтрующей загрузки Н_ж рассчитываю по выражению:

где

Н_з - высота фильтрующего слоя - 1,2 м;

а_з - относительное расширение фильтрующей загрузки, которое по табл. 23 [1] для двухслойной среды составляет 50 %.

0,3 – высота полукруглого сечения.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ БОКОВОГО КАНАЛА:

Ширину канала В_к (в чистоте) принимаю равной 0,8 м - для размещения под его днищем коллектора промывной воды D_K = 600 мм, который после монтажа обетонируется между боковыми стенами смежных фильтров. Верх коллектора будет располагаться выше днища фильтра на величину:

0,1 + D_от / 2 + D_к / 2 = 0,1 + 0,11 / 2 + 0,6 / 2 = 0,46 м.

Принимаю толщину железобетонного перекрытия над коллектором 0,3 м . Низ желоба отвода промывных вод предполагается разместить выше дна фильтра на величину:

0,1 + D_от + 0,1 + Н_з +Н_ж + 0,69 = 0,1 +0,11 + 0,1 + 1,2 + 0,9 - 0,69 = 1,72 м, или на 0,8 м выше дна канала.

Расчетную величину этого превышения вычисляю по формуле:

H_K=1,73 * (Q²_пр / g B²_K)^1/3+0,2 = 1,73 * [0,27² / (9,81 * 0,8²)]^1/3+0,2 = 0,21 м.

Она не превышает принятую, следовательно, условие норм выполняется.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА ПРИ ПРОМЫВКЕ ФИЛЬТРА И ПОДБОР ПРОМЫВНЫХ НАСОСОВ:

Расчетный напор промывного насоса Н_н определяю по выражению:

Н_н = Н_ст + h_ну + h_тр + h_pc + h_гс + h_з, где

Н_cт - статический напор, вычисляемый как разность отметок кромок желобов фильтров и расчетного уровня в резервуарах чистой воды (РЧВ), из которых производится забор воды на промывку, по [2] принимаю равным 6,0;

h_mp - потери напора в трубопроводах на пути подачи воды от РЧВ до входа в распределительную систему.

При расходе промывной воды 0,27 м³/с = 272,1 л/с и рекомендованной скорости ее движения v_{в сеть} = 1,5 - 2,0 м/с (принимаю равной 1,7 м/с), диаметр трубопровода составит:

По [6] приму рекомендованный диаметр при заданном расходе равным 500 =мм, 1000 i = 4,28, v _{в сеть} = 1.3 м/c. Приму длину трубопровода L = 100 м, потери напора в местных сопротивлениях - 30 %, тогда:

h_mp = 1,3 * 1000 i * L / 1000 = 1,3 * 4,28 * 100 / 1000 = 0,56 м;

h_нy- потери напора в коммуникациях промывного насоса по [2], принимаю равными 2,0 м;

h_pc - потери напора в распределительной системе фильтра вычисляю по формуле:.

, где

ζ- коэффициент гидравлического сопротивления, рассчитываемый для труб со отверстиями по формуле:

, где

К_п - коэффициент перфорации, равный отношению суммарной площади отверстий в ответвлениях к площади поперечного сечения коллектора

К_п = , здесь

0,8 – коэффициент кальматации отверстий.

h_гс - потери напора в гравийных слоях, вычисляемые по формуле В. Т. Турчиновича по [2]:

h_гс =0,022 * Н_гс * I, где

Н_гc - толщина гравийного слоя - 0,34 м по [1],

h_гс = 0,022 * 0,34 * 15=0,11 м

h₃ - потери напора в фильтрующей загрузке, определяемые по формуле А. И. Егорова:

h₃ = (а_ке + bкв * 1)Н_кв + (а_антр + b_антр * 1)Н_антр , где

а_кв, b_кв - расчетные параметры для кварцевого песка крупностью 0,5 – 0,8 мм, равные по [1] 0,76 и 0,017;

а_антр , b_антр - то же для дробленого антрацита крупностью 0,8 ... 1,1 мм, по [1] принимаю соответственно 0,85 и 0,004;

Н_кв - толщина слоя песка в двухслойной загрузке - 0,7 м;

Н_антр - толщина слоя дробленого антрацита в двухслойной загрузке - 0,5 м.

h₃= (0,76 + 0,017 * 15) * 0,7 + (0,85 + 0,004 * 15) * 0,5 = 1,17 м.

Н_н = Н_ст + h_ну + h_тр + h_pc + h_гс + h_з = 6,0 + 2,0 + 0,56 + 0,36 + 0,11 + 1,17 = 10,2 м.

По расходу промывной воды, равному Q_np = 272.16 л/с.= 972 м³/час.

и расчетному напору, равному Н_н = 3,8 м при промывке фильтра подбираю насос:

1Д1250-63б

Марка агрегата	Подача, мЗ/час	Напор, м	Частота, об/мин	Pw, кВт			Масса		Габаритные размеры, мм
							насоса	агрег.	насоса	агрегата
1Д1250-63б	1050	44	1500	200			800	2250	1185х950х897	2510х110х1150

n - частота вращения вала, с-1 (об / мин);

η -коэффициент полезного действия насоса, % ;

Δhд-допускаемый кавитационный запас, м;