Контактні прояснювачі

Контактні прояснювачі застосовуються на станціях будь-якої продуктивності за одноступеневих схем очищення малокаламутних кольорових вод, якщо загальний вміст завислих речовин не перевищує 120 мг/дм³. Принцип дії контактних прояснювачів оснований на тому, що на поверхні зерен завантаження при висхідному русі води, обробленої коагулянтом, сорбуються колоїдні і завислі речовини. Перед контактними прояснювачами необхідно влаштовувати вхідну камеру, де відбувається змішування і контакт води з реагентами та виділення газів. Час перебування води у вхідній камері – не менше 5 хв. Для завантаження споруди використовують пісок з розміром зерен від 0,7 до 5 мм. Час роботи прояснювачів між промивками складає 8 – 12 год, а швидкість фільтрування не повинна перевищувати 5,5 м/год у нормальному і 6 м/год у форсованому режимі.

Визначаємо загальну площу контактних прояснювачів за формулою:

, м² (5.126)

де Q_ВВ – продуктивність водопровідної станції, м³/добу;

Т – час роботи очисних споруд на протязі доби, Т = 24 год;

V_р – розрахункова швидкість фільтрування, м/с, прийм.

V_р = 5 м/год;

n – число промивок кожного прояснювача, прийм. 2 – 3;

w – інтенсивність промивки, прийм. w = 15 – 18 л/с ∙ м²;

t₁ – тривалість однієї промивки прояснювача, прийм.

t₁ = 8 хв. = 0,133 год;

t₂ – час простою прояснювача у зв’язку із промивкою, прийм.

t₂ = 0,33 год;

t₃ – тривалість скидання першого фільтрату, прийм.

t₃ = 10 хв. = 0,17 год.

Число прояснювачів визначаємо за формулою 5.101.

Швидкість фільтрації при форсованому режимі перевіряємо за співвідношенням:

, м/год

де N₁ – кількість прояснювачів, що перебувають в ремонті, N₁ = 1.

Якщо швидкість фільтрації при форсованому режимі V_рф, м/год, не перевищує 6 м/год, то кількість прояснювачів вибрана вірно.

Виходячи із прийнятого числа прояснювачів, площа кожного з них складе:

f = F/N, м²

Приймаємо розміри фільтруючої поверхні a b, м.

Приймаємо конструкцію прояснювачів з трубчастою дренажною системою з центральним каналом. Прояснювачі мають підтримуючий гравійний шар висотою Н_п.ш. = 0,4 м. Висоту фільтруючого завантаження приймаємо Н_ф = 2,3 – 2,7 м (крупність зерен кварцового піску 1 – 1,3 мм).

Витрату промивної води, необхідної для промивки одного прояснювача, визначаємо за формулою (5.103):

q = f · w, л/с

Діаметр центрального колектора розподільчої системи D₁, мм, визначаємо за швидкістю руху промивної води V_к = 0,8 – 1,2 м/с за таблицями для гідравлічного розрахунку для сталевих труб [5].

Площу дна прояснювача, що припадає на одне відгалуження розподільчої системи визначаємо з виразу:

f_відг.= , м²

де m – відстань між осями відгалужень дренажу, орієнтовно прийм.

m = 0,25 – 0,35 м.

Витрата води на одне відгалуження буде складати: q_відг = f_відг · w, л/с.

За витратою q_відг, л/с, і орієнтовною швидкістю руху води біля входу у відгалуження V_відг = 1,4 – 1,8 м/с, визначаємо діаметр труб відгалужень d_відг, мм, (V_відг, м/с, 1000і_відг) за таблицями для гідравлічного розрахунку для сталевих труб [5]. Перевіряємо, чи відповідає прийнята величина d_відг, мм наступним залежностям:

при d_відг = 75 мм m = 0,24 – 0,26 м

при d_відг = 100 мм m = 0,3 – 0,32 м

при d_відг = 125 мм m = 0,35 – 0,37 м

при d_відг = 150 мм m = 0,44 – 0,47 м

У випадку невідповідності необхідно прийняти іншу відстань між осями відгалужень та виконати перерахунок.

Кількість відгалужень в системі становить: , шт.

У відгалуженнях зроблені отвори діаметром d_отв = 0,01 – 0,012 м (10 – 12 мм). Загальна площа отворів в трубах відгалужень: , м². Тоді кількість отворів в дренажі буде дорівнювати:

, шт.

Кількість отворів, що припадає на одне відгалуження: , шт.

Довжина відгалуження складає: l_відг = (а – D₁)/2, м. Тоді крок отворів: , мм. Крок отворів повинен бути: е_отв ≤ 150 – 200 мм.

Отвори розташовуємо в два ряди в шаховому порядку під кутом 30° до вертикалі.

Для збору промивної і розподілу освітленої води приймаємо жолоби п’ятикутного перерізу з трикутними водозливами. Відстань між їх осями l_ж = 2,2 м. Кількість жолобів дорівнює:

, шт.

Величину n_ж округлюємо в бік більшого значення, кратного 2.

Визначаємо витрату води через один жолоб при промивці прояснювача за формулою (5.107):

, м³/с

Ширину жолоба визначаємо за формулою (5.108):

, м

де К – коефіцієнт для п’ятикутного перерізу прийм. К = 2,1;

α – відношення висоти прямокутньої частини жолоба до половини

його ширини, прийм. α = 1 – 1,5.

Висота прямокутної частини жолоба визначається за формулою:

h_пр = 0,75 · B_ж, м

висота трикутної частини: h_тр = 0,5 · B_ж, м.

Конструктивна висота жолоба складе: h_кон = 1,25 · B_ж, м.

Відстань від кромок жолобів до рівня фільтруючого завантаження приймаємо Н_ж = 1 – 1,1 м.

Трикутні водозливи мають висоту 50 – 60 мм, відстань між ними l_в = 0,1 – 0,15 м. Тоді кількість водозливів у жолобі: , шт.

Відстань від дна жолоба до дна каналу обчислюємо за формулою (5.108):

, м

де q – витрата води, необхідна для промивки одного прояснювача,

м³/с;

В_к – ширина каналу, прийм. В_к = 0,8 – 1,2 м.

Загальна висота контактного прояснювача складає:

Н_пр^заг = 0,5 + Н_ф + Н_п.ш.+ Н_зап, м

де 0,5 – висота шару води над фільтруючим завантаженням, м;

Н_ф – висота фільтруючого шару, прийм. Н_ф = 2,3 – 2,7 м;

Н_п.ш. – висота шару гравію, прийм. Н_пш = 0,4 м;

Н_зап – висота запасу, Н_зап = 0,5 м.

Тривалість роботи прояснювача між промивками (фільтроцикл) складе:

Т_роб = Т/2 - (t₁ + t₂ + t₃), год

Визначаємо витрату води на промивку прояснювача:

де Q_ВВ – розрахункова витрата води, м³/год.

Втрати напору при промивці контактного прояснювача визначаємо в такій послідовності:

1) в трубчастій розподільчій системі:

, м

де V_к – швидкість на початку колектора, м/с;

V_відг – швидкість на початку бокового відгалуження, м/с;

K_w – коефіцієнт перфорації, визначаємо за формулою:

2) у підтримуючих шарах гравію:

, м

3) у фільтруючому шарі:

, м

де a^’ і b^’ – параметри, відповідно рівні 0,85 і 0,004 – для зерен

крупністю 1 – 2 мм.

4) в трубопроводі, що підводить промивну воду до загального колектора

розподільчої системи, діаметр трубопроводу D_тр, мм, підбираємо за витратою q, л/с, та орієнтовною швидкістю V_тр = 1,5 – 2 м/с (V_тр, м/с, 1000і_тр) за таблицями для гідравлічного розрахунку для сталевих труб [5]; при довжині трубопроводу l_тр = 50 м втрати напору в трубопроводі:

, м

5) на місцеві опори в фасонних частинах і засувках:

, м

де ∑ζ – сума місцевих опорів: ζ₁ = 0,5 (для входу в трубопровід);

ζ₂ = 3 · 0,6 = 1,8 (для 3-ох відводів 90°); ζ₃ = 0,92 (для

трійника); ζ₄ = 2 · 0,26 = 0,52 (для 2-х засувок).

Після цього підраховуємо суму втрат напору при промивці прояснювача:

∑h = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅, м

Прояснювачі промиваються водою, яка подається насосом. При цьому забір води здійснюється з резервуара чистої води. Продуктивність насоса розраховуємо на одночасну промивку одного прояснювача:

, м³/год

Необхідний напір промивного насоса визначаємо за формулою:

Н_н = Z_ж + Z_н.р. + ∑h + 1,5, м (5.127)

де Z_ж – відмітка верхньої кромки жолобів прояснювача, м;

Z_н.р. – відмітка нижнього рівня води в РЧВ, прийм.

Z_н.р. = Z_РЧВ – 4,8м.

Відмітку верхньої кромки жолобів визначаємо за формулою:

Z_ж = Z_з + 0,15 + Н_п.ш. + Н_ф + Н_ж, м

де Z_з – відмітка поверхні землі біля фільтрувальної зали згідно

генплану очисних споруд, м.