8. Скорые фильтры

Полное осветление и обесцвечивание воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, осуществляется в фильтрах. Скорый открытый фильтр представляет собой железобетонный прямоугольный резервуар(корпус) с фильтрующим слоем ,дренажной(распределительной) системой ,трубопроводами подачи исходной и промывной воды ,трубопроводами отвода осветленной и промывной воды. Дренажная система является самым важным элементом фильтра. Она обеспечивает равномерное распределение по всей площади фильтра промывной воды и равномерный ее сбор, а так же отвод профильтрованной воды. Загрузка из фильтрующего материала предназначена для задержания взвешенных и коллоидных частиц из воды, проходящей через нее.

Схема скорого фильтра

План разрез 1-1

Разрез 2-2

1 – подающая труба

2 – отвод фильтрата

3 – подача промывной воды

4 – выпуск промывной воды

5 – сброс первого фильтрата

6 – карман

7 – желоб (для отвода промывной воды)

8 – распределительная система: 8а – коллектор; 8б – ответвления

9 – фильтрующий слой

10 – поддерживающие слои

Для загрузки фильтров применяем кварцевый песок .

1. Расчетная площадь фильтров:

м² (8.1)

где - полезная производительность станции, 18000 м³/сут;

-расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, 6 м/ч (табл.21. СНиП[1]);

- продолжительность работы станции в течение суток;

n = 2 – расчетное число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме работы станции;

ω= 12 дм³/с · м²- интенсивность промывки фильтра, принимается по табл.23 СНиП[1];

= 0,1 ч – продолжительность подачи промывной воды по табл.23 СНиП[1];

= 0,33ч=20 мин – продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, (промываемого только водой),

= 0,17 ч=10мин – продолжительность сброса первого фильтрата.

По экономическим соображениям количество фильтров на водоочистных станциях ориентировочно принимается по формуле:

(8.2)

=6

Площадь одного фильтра:139:6=23,16 Принято 25,2 с размером в плане 4,2 х 6 м.

2. Фактическая скорость фильтрования:

При промывке, перегрузке или ремонте одного (или одновременно двух – в зависимости от числа их на станции) фильтра остальные фильтры должны быть проверены на работу в форсированном режиме со скоростью фильтрации (V_ф) и она не должна превышать допустимые пределы указанные в табл.21 СНиП[1]

(8.3)

где N – общее число фильтров;

N₁ – число одновременно выводимых из работы фильтров

Скорость фильтрования при форсированном режиме отвечает требованиям табл.21 СНиП[1] < 7,5 м/ч.

3. Состав загрузки фильтра

Высота фильтрующего слоя песка принята 0,7 м с крупностью частиц 0,5-1,2 мм;

эквивалентный диаметр зерен 0,7-0,8 мм;

коэффициент неоднородности К_н=1,8-2.

4. Расчет распределительной системы фильтров.

Количество промывной воды для промывки одного фильтра:

, м³/с (8.4)

=25,2 =302 л/с=0,302м³/с.

Диаметр коллектора при V=1,2 м/с [п.6.106, V=0,8-1,2 м/с]:

(8.5)

Принимаем диаметр коллектора равным 600 мм

Скорость тогда будет равна:

, м/с (8.6)

=1,07 м/с

Количество ответвлений с каждой стороны при расстоянии между ними 0,3м:

4,2м:0,3м=14шт.С двух сторн-28 штук

Рисунок

Расход промывной воды, приходящейся на одно ответвление:

Диаметр ответвлений при V=1,6м/с п.6.106, V=1,6-2,0 м/с [1]:

(8.7)

Скорость при d_отв = 80мм (d_расч = 95мм):

Общая площадь отверстий составляет 0,25 % рабочей площади фильтра п.6.105 [1]: Σf_о = 0,0025·25,2 м² = 0,0673 м².При диаметре отверстий 12 мм площадь одного отверстия f_о = 0,000113 м².

Общее количество отверстий:

(8.8)

Принимаем 560 отверстий.

Количество отверстий, приходящееся на каждое ответвление: 560:28=20 шт.

При длине каждого ответвления:

ℓ_отв = (В_ф – d_кол)/2 , м (8.9)

ℓ_отв = (6 – 0,63)/2 = 2,68 м.

Расстояние между осями отверстий:

ℓ_о= ℓ_отв/n_o , м (8.10)

ℓ_о = 2,68/20 = 0,134 м.

5. Расчет устройств для сбора и отвода воды при промывке.

Сбор воды при промывке фильтров осуществляется с помощью желобов. Принимаем 3 желоба, расстояние между осями желобов: 6 м : 3 = 2,0 м< 2,2 п.6.111[1]

Расход промывной воды, приходящийся на 1 желоб: Q_1жел = 0,302:3 = 0,101 м³/с.

Ширина желоба:

, м (8.11)

коэффициент, принимаемый равным для желобов с полукруглым лотком — 2;

отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое от 1 до 1,5.

При

Ширина желоба:

Высота прямоугольной части желоба:

(8.12)

Полезная высота желоба:

(8.13)

С учетом толщины стенки:

,46+0,08=0,54м

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов:

,м; (8.14)

0,615 м

Расстояние от дна желоба до дна канала:

м; (8.15)

где — расходы вод по каналу, м³/с;

В_кан — ширина канала, 0,7м.

Рисунок 7

Общая высота фильтра:

Н_общ = Н_пс + Н_з + Н_воды + Н_доп + Н_стр,м (8.16)

где Н_пс - высота поддерживающих слоев, 0,715 м:

Н_з - высота фильтрующего слоя, 0,7 м;

Н_воды - высота слоя воды над поверхностью загрузки, 2 м;

Н_доп- дополнительная высота для приема воды, накапливающейся при включении фильтра на промывку,0,2м;

Н_стр - превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, 0,5 м;

Н_общ=0,715+0,7+2+0,2+0,5=4,115м

Рисунок 8. Размеры скорого фильтра

6. Потери напора при промывке фильтра

Потери напора в распределительной системе:

, м (8.17)

-коэффициент перфорации- отношение суммарной площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора:

(8.18)

-скорость движения воды в коллекторе,1,09 м/с;

-скорость движения воды в ответвлениях,1,52 м/с;

Потери напора в фильтрующем слое:

,м (8.19)

Где -параметры, для песка с размером зерен 0,5-1,0 мм

Потери напора в поддерживающем слое:

(8.20)

Потери напора по длине во всасывающем и напорном участках трубопровода, подающего промывную воду к коллектору распределительной системы фильтра:

При расходе 302 л/с: d=600 мм, V=1.03м/с i = 0,00214

При общей длине трубопровода ℓ = 100 м

(8.21)

Потери напора на местные сопротивления:

h_м =20 % = 0,2 · 0,241 = 0,042 м (8.22)

Промывку скорых фильтров производят очищенной водой, забираемой из РЧВ специальным промывным насосом или.

Подача промывного насоса:

(8.23)

Необходимый объем промывного насоса:

,м (8.24)

где – геометрическая высота подъема воды (разность отметок кромок промывных желобов фильтра и низшего горизонта воды в РЧВ), определяется по высотной схеме;

Н_г = Z_ф - Z_рчв = 3,115 – (-3,8) = 6,915 м (8.25)

h_з – запас напора, 1,5 м.

H_пр.н = 6,915 + 2,74 + 0,68 + 0,19 + 0,241 + 0,05 + 1,5 = 12,316 м.

Согласно расходу 1088,64 м³/ч и напора H_н = 12,316 м принят насос марки 1Д1250 - 63 один рабочий и один резервный. Насосы располагаются в приямке здания фильтров и находятся под заливом.

Определение диаметров трубопроводов фильтровальной станции

№ п/п	Назначение трубопровода	Расчетная формла	Q,л/с	Расчетная скорость, м/с	D,мм	Рекоменд. Скорость, м/с
1.	Для подачи исходной воды на все фильтры		217	1,02	500	0,8-1,2
2.	То же, на 1 фильтр		43,4	0,81	250	0,8-1,2
3.	Для подачи фильтрата в РВЧ со всех фильтров		217	1,02	500	1-1,5
4.	То же с 1 фильтра		43,4	0,81	250	1-1,5
5.	Для подачи промывной воды		302	1,03	600	До 2
6.	Для отвода промывной воды		302	1,03	600	0,8-2,0
7.	Для сброса первого фильтрата		43,4	0,81	250	1-1,5