1.2.2.6 Расчет скорых фильтров

Принимаются скорые однослойные фильтры с песчаной загрузкой с диаметром зерен фильтрующего материала 0,7 – 1,6 мм, высота фильтрующего слоя 1,5 м, скорость фильтрования при нормальном режиме 6 м/ч [3].

Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном режимах. Общую площадь фильтрования Аф, м2, следует определять по формуле

(37)

где Q — полная производительность станции, м³/сут;

— продолжительность работы станции в течение суток, ч;

v_k — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, принимаемая по таблице 8.1[5], 5 м/ч;

— число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

— скорость промывки, м/ч, принимаемая по таблице 8.1[5] , 55 м/ч;

— продолжительность промывки, ч, принимаемая по таблице 8.1[5], 0,1ч;

— время простоя фильтра в связи с промывкой, ч, принимаемое:

0,33 — для фильтров, промываемых водой;

А_ф =28350 /(24 ^. 5 – 2 ^. 55 ^. 0,1 – 2 ^. 0,33 ^. 5) = 268,21 м²

Ориентировочно число фильтров N, шт, можно вычислить по формуле:

N = ½ * √F (38)

N = √268,21 /2 ≈ 9 шт

Площадь одного фильтра F₁, м², составит:

А₁ = F/N (39)

А₁ = 268,21 /9 = 29,8 м²

Площадь фильтра уточняется в соответствии с размерами типовых ячеек: 5*6 м.

Уточненное число фильтров составит 9 шт.

Скорость фильтрования при форсированном режиме Vф, м/с, составляет:

Vф = Vн * N , (40)

N – N1

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

V_ф = 5 ^. 9 /(9-1) = 5,63 м/ч

Скорость фильтрования при форсированном режиме не превышает допустимого значения (6-7 м/ч).

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

qпром = Vпр * А₁ /3,6 (41)

qпром = 55 * 29,8/3,6 = 455,28 л/с

Скорость движения промывной воды должна находится в пределах 0,8 – 1,2 м/с. В соответствии с этим диаметр коллектора составит 800 мм.

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

nотв = B₁/0,3 (42)

nотв = 6/0,3= 20 шт

Расход воды в ответвлениях qIпром, л/с, составит:

q_Iпром = qпром / nотв (43)

q_Iпром =455,28 / 20 = 22,76 л/с

Скорость движения воды в ответвлениях 1,6 – 2 м/с, d = 150 мм. На ответвления предусматриваются отверстия d = 10 – 12 мм . Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принимается равной 0,25% от площади фильтра. На одном ответвлении число отверстий составит: 956 / 20 = 48 шт.

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

Дренажную систему фильтра располагают в поддерживающих слоях.

Толщина нижнего самого крупнозернистого слоя с учетом расстояния от низа отверстий до дна фильтра 75 мм принимается равной 250 мм. Остальные три слоя с размерами фракций: 20 – 10; 10 – 5; 5 – 2 мм принимаются по 100 мм каждый. Общая толщина поддерживающего слоя равна

Нпод = 250 + 100 + 100 + 100 = 550 мм.

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

Полная высота фильтра Нф, м, составит:

Нф = Нпод + Нз + Нв + hк (44)

Нф = 0,55 + 1,5 + 2 + 0,5 = 4,55 м

Для сбора и отведения промывной воды принимаются желоба полукруглого сечения.

Расстояние между желобами должно быть не более 2,2 м. Число желобов n_ж составит:

n_ж = 6 / 2,2 = 3 шт

Расход воды в желобе q_ж, л/с, составит:

q_ж = q_пром / n_ж (45)

q_ж = 455,28 / 3 = 151,76 л/с = 0,15м3/с

Ширина желоба Вж, м, определяется по формуле:

Вж = К * ⁵√[q²_ж / (1,57 + а)³] (46)

где а – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его высоты, принимается 1.

К – коэффициент, принимаемый равным для полукруглых желобов равным 2.

Вж = 2 * ⁵√[0,15² / (1,57 + 1)³] = 0,52 м

Высота желоба равна его ширине- 0,52 м.

Высота кромки желоба над фильтрующей загрузкой h_ж , м, составит:

h_ж = H * е + 0,3 (47)

100

где е – относительное расширение фильтрующей загрузки,30 %.

h_ж = 1,5 * 30 + 0,3 = 0,75 м

100

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 Нк, м, определяется по формуле:

Нк = 1,73 * ³√[q²_кан / (g В_кан ²)] + 0,2 (48)

где q_к – расход воды в канале, 0,55 м³/с;

В_кан – ширина канала, 0,7 м.

Н_к = 1,73 * ³√[0,45² / (9,8 *0,7²)] + 0,2 = 0,81 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.