2). Водоподготовка с использованием фильтрования воды. Классификация фильтров. Скорые фильтры, их конструктивные типы, способы регенерации и расчет

Фильтрованием воды называется пропускание ее через пористый материал, в результате чего вода освобождается от взвешенных, а иногда и растворенных частиц.

Фильтрование воды характеризуется скоростью, которая показывает, какой расход воды q проходит через единицу площади F , т.е.

Эта скорость характеризует движущие слоя воды над фильтрующим материалом.

При фильтровании воды имеют место потери напора: минимальные в самом начале фильтрования и максимальные к концу цикла фильтрования. Для открытого безнапорного фильтра( с открытой водной поверхностью) потери напора – это разница между уровнем воды в фильтре и отметкой воды в пьезометре на трубопроводе, отводящем фильтрат. Для скорого безнапорного фильтра предельные потери напора не должны превышать 3 – 3,5 м. Потери напора зависят от скорости фильтрования, высоты фильтрующего слоя, диаметра зерен и шероховатости загрузки, вязкости воды, температуры.Продолжительность работы фильтра до достижения предельной потери напора( при заданном качестве фильтрата) называется продолжительностью фильтроцикла, который в зависимости от качества воды, характеристики фильтрующего материала и скорости фильтрования может составлять от 12 до 48 часов и более.

По достижении предельной потери напора фильтр выключат из режима фильтрования и включают в режим промывки. Промывка характеризуется интенсивностью, которая выражается в м/ч. Она может быть водяная или водовоздушная,ее продолжительность, в зависимости от типа загрузки и вида, может составлять от 6 до 20 мин. и более.

Различают нормальный и форсированный режимы фильтров.Нормальный – это такой режим, когда все фильтры работают, а один из них может находиться на промывке.Форсированный режим – когда один из фильтров находится в ремонте, а остальные работают попеременно выходя на промывку.Фильтры никогда не промываются одновремено, только поочередно, т.к. на промывку идет очень большой расход воды.

Классификация фильтров ( типы фильтров,способы фильтрования)

Классифицировать фильтры можно по разным признакам:

1.По типу загрузки: Мелкозернистые d_з≤1,0 мм, Среднезернистые d_з≤ 2,0 мм,

Крупнозернистые d_з>2,0 мм

2.По скорости фильтрования: Медленные v= 0,1 – 0,2 м/ч, Скорые v= 5 – 12 м/ч, Сверхскорые v> 15 м/ч

Скорые фильтры могут быть открытыми и напорными. Медленные могут быть только открытыми. Сверхскорые чаще всего напорные, но могут быть и открытыми.

3.В зависимости от напора, под которым происходит фильтрование: открытые (безнапорные), напорные.

4.По направлению движения воды при фильтровании:- Фильтры с нисходящим движением воды( сверху вниз) - Фильтры с восходящим движением воды - Двухпоточные фильтры

5.По количеству фильтрующих слоев:однослойные(перечисленные), многослойные

6.Фильтры могут быть не промываемыми и промываемыми. К первым относят медленные фильтры, регенерация которых осуществляется механическим удалением верхнего загрязненного слоя толщиной до 10 см. Имеются медленные фильтры с гидравлическим смывом верхней загрязненной части фильтрующего слоя.

7.По типу промывки различают: водяная промывка, водовоздушная, последовательная с чередованием водяной и водовоздушной промывок.

Скорые фильтры представляют собой бетонные емкости прямоугольные в плане, оборудован­ные трубопроводами для подачи воды на фильтрование и отвода фильтрата, подачей воды на промывку и отвода грязной промывной воды, трубопроводами опорожнения, воздушником, устройствами для регулирования скорости фильтрования. В нижней части фильтрата располагается дренажная система большого сопротивления, предназна­ченная для сбора и отведения профильтрованной по площади фильтра, а также подачи равномерного распределения по площади фильтра промывной воды.

При использовании трубчатой распределительной системы необходимо предусмат­ривать поддерживающие слои, предназначенные для предотвращения попада­ния в дренаж фракций фильтрующего материала, а также для более равномер­ного распределения воды по площади фильтра.

Поддерживающие слои укладываются с убыванием крупности снизу вверх. Са­мые мелкие верхние фракции поддерживающих слоев должны соответствовать по крупно­сти наибольшим по размеру фракциям фильтрующего материала.

На поддерживающий слой укладывается слой фильтрующего материала с задан­ной крупностью и высотой слоя.

1- подача очищаемой воды на фильтры; 2-отвод грязной промывной воды; 3- по­дача воды на промывку; 4- отвод фильтрата; 5- дренажная распределительная сис­тема фильтра, состоящая из коллектора и боковых ответвлений; 6- поддерживающий слой; 7 - фильтрующая загрузка; 8 - желоба для сбора и отведения промывной воды в карман; 9- воздушник ; 10- карман фильтра; 12 -опорожнение фильтра.

Расчет фильтров заключается в определении площади фильтрования. После опреде­ления площади задаются числом фильтров, при этом возможна компоновка фильт­ров в один ряд и в два ряда.

При производительности станции более 1600м³/сут должно быть не менее 4х фильт­ров. На станции меньшей производительности допускается меньшее количество, желательно не менее 3х.Площадь одного фильтра не должна превышать 60-100 м².

3) Сооружения для очистки небольших расходов сточных вод в грунте, септики.Септик  - сооружение для очистки небольших количеств (до 25 м³/сут) бытовых сточных вод в виде герметичного колодца (круглого или прямоугольного сечения).Объем септика зависит от расхода сточных вод. Неочищенные сточные воды не должны просачиваться сквозь стены септика в грунт. Поэтому его конструкция должна быть герметичной: стены из железобетона, бутового камня (бутобетона) или кирпича, дно — из монолитного бетона или железобетонной плиты.

Для устройства септика готовят котлован на полную глубину, изготавливают дно и стены. Стены из бутового камня или кирпича штукатурят цементным раствором (соотношение цемента и песка 1: 3) и обязательно железнят (затирают влажную поверхность цементом). Впускное отверстие должно быть на 50—100 мм выше выпускного, которое отстоит от верхней кромки бетонного кольца на 300 мм.

Очистку септика производят раз в год. Откачивают осадок специальным погружным насосом либо ассенизационной машиной.Септик должен располагаться не менее чем в 5 м от дома. Если он удален более чем на 15 м, необходимо устроить смотровой колодец, обеспечивающий доступ к входному патрубку.

При высоком уровне грунтовых вод снижают глубину колодца септика, одновременно увеличивая его диаметр - например, вместо двух колец диаметром 1000 мм общей высотой 1800 мм возможна установка одного кольца диаметром 2000 мм и высотой 1300 мм. Септик такой конструкции делают двухкамерным: устанавливают вертикальную перегородку по всей высоте железобетонного кольца. В перегородке устанавливают два патрубка диаметром 150 мм: один, перепускной, размещают на 400 мм ниже, а второй, вентиляционный, — на 150 мм выше расчетного уровня воды.

Возможно использование готовых пластиковых септиков. Преимущества: низкая цена; длительный срок службы; легкость установки.

Модульный септик.Каждый модуль имеет две секции очистки стоков. Принцип работы модуля – отделение тяжелых и легких примесей от основного потока воды. Тяжелые фракции выпадают на дно септика, легкие всплывают на поверхность, при этом перетекание воды из первой секции во вторую производится между ними.

Рис.3. Принцип работы модульного септика: через трубу 1 сточные воды попадают в секцию 2 септика, где происходит первичное разложение сточных примесей на тяжелые и легкие составляющие. Далее через отверстие 3 загрязненная вода попадает во вторую секцию 4, где производится окончательная очистка воды от примесей. Через трубу 5 вода уходит в подушку из щебня и далее в грунт.

4 ) Монтаж керамических, асбестоцементных, чугунных, пластмассовых, бетонных и железобетонных труб с раструбными,муфтовыми и фальцевыми соединениями. Заделка стыков. Приспособления для монтажа раструбных труб.

Монтаж керамических трубопроводов ведут как отдельными трубами, так и укрупнительными звеньями (секциями) в две, три, пять труб при общей длине секции не более 8 м. Укладку трубопроводов производят снизу вверх по уклону, начиная от смотрового колодца раструбами против течения сточ­ной жидкости.Трубы укладывают на подготовленное и тщательно спланированное основание с выдерживанием заданного уклона по ходовой ви­зирке. Первую трубу укладывают на подушку (основание) смотро­вого колодца раструбом вверх, т. е. «от колодца».Стыко­вые соединения трубо­проводов из керамиче­ских труб уплотняют пеньковой смоляной или битуминизированной прядью с последу­ющим устройством зам­ка из асфальтовой мас­тики, цементного рас­твора или асбестоцементной смеси.Укладка трубопроводов звеньями. Для ускорения процесса укладки труб в траншею и заделки их стыков производят ихпредварительную укрупнительную сборку в звенья (секции) по две, три ипять труб. Укладка звеньев из двух-трех труб диаметром до 250 мм может быть осуществлена вручную. При укладке звеньев труб больших диаметров применяют стреловые краны и специальныетраверсы, которые обеспечивают горизонтальное положениезвеньев при опускании.

Монтаж асбестоцементных трубопроводов. Раскладка труб вдоль траншеи перед монтажом производится на расстоянии не ближе 1 м от ее бровки. Трубы диаметром до 150 мм допускается раскладывать на трассе в штабеля высотой до 1 м, располагаемых друг от друга на расстоянии не более 100 м. Муфты также раскладывают в штабеля. Трубы больших диамет­ров доставляют непосредственно к месту укладки. Монтаж трубопроводов ведут с применением двухбуртных асбестоцементных муфт и с уплотнением их резиновыми кольцами круглого сечения или чугунных фланцевых муфт с резиновыми кольцами. Монтаж трубопроводов из труб малых диа­метров (до 150 мм) ведут в основном вручную с опусканием их, а также соединительных частей на дно траншеи без всяких приспособлений, если глубина ее не превышает 3 м. Трубы диа­метром 200... 300 мм переносят со штабелей и опускают на дно неглубокой траншеи на лямках. В целях ускорения монтажа труб малых и средних диаметров их до укладки укрупняют в секции по нескольку штук (до четырех), а затем опускают их в траншею краном с по­мощью специальных траверс, исключающих возмож­ность нарушения герметичности муфтовых стыковых соединений.Монтаж муфт производят с по­мощью специальных приспособлений - рычажного домкрата или, если необходимо большее усилие, винтового дом­крата и винтового натяжного устройства.

Монтаж чугунных трубопроводов.В начале монтируемого участка трубопровода, особенно при за­делке раструбных стыков самоуплотняющимися резиновыми ман­жетами, устраивают концевой бетонный упор для первых труб. Легкие трубы (диаметром до 200 мм) опускают в траншею вруч­ную с помощью каната, который пропускают внутри трубы или ко­торым обвязывают трубу у концов. Трубы диаметром более 200 мм укладывают обычно с помощью монтажных кранов и кранов-трубоукладчиков.Герметичность и водонепроницаемость раструбных стыков чу­гунных трубопроводов достигается заделкой раструбной щели пеньковой просмоленной и битуминизированной прядью с после­дующим устройством замка из асбестоцементной смеси. Иногда вместо нее применяют цементный раствор и в исключительных случаях - свинец. В последнее время применяют мастики-гермети­ки.

Монтаж пластмассовых трубопроводов.Тип применяемых со­единений пластмассовых труб зависит от конкретных условий ра­боты и прокладки трубопроводов, а также от материала труб и соответствующих фасонных частей. Неразъемные соединения по­лиэтиленовых и полипропиленовых труб из ПВП, ПНП и ПП вы­полняют на сварке (контактным нагревом), а винипластовых труб из ПВХ - склеиванием или газовой прутковой сваркой. Надежную работу пластмас­сового трубопровода обеспечивает прочное соединение труб меж­ду собой и с металлическими фасонными частями. Обычно приме­няют два типа соединений пластмассовых труб: разъемный (резь­бовые и фланцевые) и неразъемный (сварные и клеевые). В прак­тике водопроводного строительства соединения таких труб чаще всего выполняют на сварке или клею. Более экономичной и произ­водительной является сварка, обеспечивающая необходимую прочность, герметичность и надежность трубопроводов. Клеевые соеди­нения, более трудоемки.

Монтаж бетонных и железобетонных трубопроводов. Бетонные и железобетонные трубы укладывают на естественное или искусственное основание. Стыки напорных труб устраиваются раструбные и муфтовые с водонепроницаемой заделкой их резино­выми уплотнениями, а безнапорных - раструбные и фальцевые с заделкой их смоляной или битуминизированной прядью, асбесто-цементным или цементным замком, а также асфальтовой мастикой.Монтаж трубопроводов из раструбных трубтруб ведут в такойпоследовательности: доставка труб и раскладка их вдоль траншеи, подача их на место укладки, подготовка конца трубы и установка на него резинового кольца; введение его вместе с кольцом в раструб ранее уложенной трубы; придание уложенной трубе проектного положения; окончательная заделка стыка; предварительное испытание готового не засыпанного участка трубопровода (а при трубах больших диаметров только стыковых соединений); засыпка этого участка;

окончательное его испытание. Монтаж труб ведут стреловыми кранами, причем трубы с бермы траншеи подают раструбами вперед по ходу монтажа и обязательнопротив течения жидкости. Перед укладкой первой трубы в начале трассы устанавливают бетонный упор, обеспечивающий устойчивое положение первым двум-трем трубам при их соединении в раструб.

Монтаж трубопроводов с муфтовыми стыковыми соединениями. После центровки и проверки правильности укладки труб по шнуру, отвесу и визирке на концах соединяемых труб делают разметку рисками, определяющими начальное положение резиновых колец, расстояния а и б. При монтаже труб муфту устанавливают в исходное положение так, чтобы ее торец с рабочей стороны совпадал с нанесенной на трубе риской. Резиновое кольцо размещают около рабочего кольца муфты, которое затем с помощью конопатки вводят в коническую щель муфты заподлицо с ее торцом. Одновременно на вторую трубу надевают другое резиновое кольцо, размещая его на расстоянии б от ее торца. Далее с помощью монтажных приспособлений муфту продвигают в сторону стыкуемой трубы с одновременным закатыванием первого резинового кольца. По достижении муфтой на второй трубе риски б от ее торца в щель муфты вводят второе резиновое кольцо, благодаря чему обеспечивается необходимое конечное положение резиновых колец в стыке и его водонепроницаемость.

Монтаж трубопровода из фальцевых безнапорных труб сопряжен с необходимостью заделки фальцевых стыков. Стыки труб диаметром более 1000 мм заделывают по всему периметру пеньковой прядью и затирают цементным раствором состава 1:1с устройством снаружи пояса из этого раствора.