9.Расчет Скорых фильтров

Фильтры и их коммуникации должны быть рассчитаны на работу при нормальном и форсированном режимах.

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части расположено дренажное устройство для отвода профильтрованной воды. На дренаж укладывается слой фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу - через дренажное устройство .

Устанавливаем безнапорный скорый фильтр с однослойной загрузкой кварцевым песком, высотой слоя (h_слоя=0,8м), скоростью фильтрования: при V_н=6м/ч, при V_ф=от 6 до 7,5м/ч, коэффициентом неоднородности загрузки К_н=1,8 до 2 диаметром зерен загрузки: d_наим=0,6мм, : d_наиб=1,2мм, : d_экв=0,7-0,8мм.

Общая площадь скорых фильтров определяется:

F_ф= Q_п/(T_ст∙V_н-n_пр∙q_уд-n_пр∙τ_пр∙V_н)= м²,

где Q_п - полезная производительность станции, 66000 м³/сут;

T_ст - продолжительность работы станции в течении суток, 24 ч;

V_н - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации, V_н= 6 м/ч;

n_пр - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n_пр=2;

q_уд- удельный расход воды на одну промывку одного фильтра,

q_уд=0,06*ω _рτ_пр =0,06*14*5=4,2м³/м²

где ω и τ_пр – соответственно интенсивность и время промывки;

ω ₌14л/(см²) τ_пр =5мин

Количество фильтров на станции определяем по формуле

N_ф= =11,2= 12шт

Принимаем 8 фильтров. при этом скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_ф=

Где N₁ - число фильтров находящихся в ремонте.

V_ф – наибольшая скорость фильтрования при форсированном режиме.(7,5 м/ч)

Площадь каждого фильтра:

F_1ф= F_ф/ N_ф= 501,37 /12= 41,8 м²

Т.к. площадь одного фильтра больше 30м², то рассчитываем фильтр с с центральным каналом. Разбиваем СФ на две секции, следовательно размеры одной:

l=6,5 м; В=3,215м.

Высота слоя загрузки песка равна 0,8м. Фильтр загружают кварцевым песком с частицами минимальный диаметр которых 0,6мм. Максимальный 1,2мм.

Высота фильтра:

Н_ф=Н_под+Н_в+Н_з+Н_стр+Н_доп=0,7+2+0,8+0,5=4м

Где: Н_под= – высота поддерживающего слоя 700мм.

Н_в – высота слоя воды над поверхностью загрузки воды должна быть не менее 2м;

Н_з – высота фильтрующего слоя, 0,8м;

Н_стр – привышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, не менее 0,5м;

Н_доп – равна 0 т.к. V_ф расчетная < V_ф максимально допустимой.

Для промывки фильтрующей загрузки применяют воду, отчищенную на фильтрах. Процент воды используемой на промывку:

Р_ф= = *100%=5,9%

Где:

W – количество воды на одну промывку W= =175,56 м³

F_ф=площадь одного фильтра;

N_ф=количество фильтров;

Q_ч=расчетный часовой расход;

T=продолжительность работы фильтра между промывками.

Для расчета распределительной системы определим количество воды, необходимое для промывки одного фильтра:

q_пр=41,8 *14=585,2 л/с

Диаметр центрального коллектора d=800мм, V=1,16м/с, d_н=830мм.

Исходя из рекомендуемого нормами расстояния между осями ответвлений, равного 250–300 мм, и присоединения ответвлений к двум сторонам коллектора число ответвлений равно

n_отв = 2 L_{фильтра} / 0,25 = 26 шт.

Площадь фильтра приходящегося на одно ответвление распределительной системы:

F_отв=( м².

Расход воды на одно отверстие:

q_отв= *14=16,8 л/с.

При скорости движения воды у входа в ответвление 1,19м/с диаметр труб ответвлений будет равен 150 мм.

Расход воды на одно ответвление : =585,2 /26=22,5л/с

Суммарная площадь отверстий в трубах ответвлений

∑ F_отв= м²

При диаметре отверстия 12мм площадь его равна 0,000113м², количество отверстий в дренаже фильтра

n= =576 шт.

При длине ответвлений шаг отверстий =124мм. Отверстия располагаются в два ряда, в шахматном порядке под углом 45 градусов к вертикальной оси трубы.

Сбор и отвод загрязненной воды при промывке фильтров осуществляется при помощи желобов, размещенных над поверхностью фильтрующей загрузки. В практике принимают желоба, у которых верхняя часть прямоугольная, а нижняя - либо треугольная, либо полукруглая. Растояние между осями соседних желобов должно быть ≤ 2,2м.

Принимаем полукруглые желоба с расстоянием между осями желобов для сбора и отвода промывной воды равным 2,2м. Количество желобов при этом:

n_ж= на одно отделение

Расход воды через один желоб при промывке:

q_жел= 97,5 л/с=0,0975 м³/с.

Ширина желоба: B_жел=К_жел* =2* 0,44м

Где: q_жел - расход воды по желобу ;

a_жел – отношение прямоугольной части желоба к половине его ширины принятое 1;

K_жел – коэффициент для желоба с круглым лотком равен 2;

Высота полукруглой части желоба: х= 0,5В_ж h=0,44*0,5=0,22м

Высота прямоугольной части желоба Н= 1,5х: h_пр=1,5*0,22=0,33м

Высота желоба: h_к=0,44+0,33=0,77 м

Кромки всех желобов должны быть строго горизонтальны, лотки – иметь иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Расстояние от поверхности фильтрующий загрузки до кромки желобов:

Н_ж= м.

Так как Н_ж меньше высоты желоба то конструктивно поднимаем его на 10 см выше слоя загрузки песка.

Дно сборного кармана должно быть ниже дна желоба на величину:

Н_кан=1,73*

Где: = =(0,5852)²=0,34245904 м³/с

Ширина сборного канала В_к– 1м

Скорость движения воды в сборном канале 0,8м/с.

Вода на промывку фильтров подается насосами или из бака, расположенного выше фильтра. Объем промывных баков должен вмещать запас воды да 2-3 промывки. Промывных насосов устанавливают не менее 2.

Напор воды следует определять исходя из геометрической разности между уровнем кромки сборных желобов фильтров и низшим горизонтом воды в резервуаре и с учетом потерь напора:

Потери в распределительной системе:

H= =

Где: – скорость в начале коллектора,1,16 м/с;

d_кол=800мм.

– средняя скорость на входе в ответвления 1,19 м/с;

– коэффициент гидравлического сопротивления, для коллектора с круглыми отверстиями =(2,2/ +1=(2.2/ )+1=3,2

– коэффициент перфорации, 0,15 2 (п.6.86[2]);

Потери напора в распределительной системе не должны превышать 7 м водного столба, в поддерживающих слоях загрузки они принимаются равными высоте этого слоя, h_под=0,1м, в фильтрующем слое – высоте фильтрующего слоя h_з=0,8м, потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах и определяются с учетом потерь по длине и в местных сопротивлениях этих трубопроводов, h_вс+h_нап=0,93м.

Геометрическая высота подъема воды от дна РЧВ до верхней кромки промывных желобов:

h_г=h_ж-h_р=88,85-79,5=9,35 м

Где:

h_ж – отметка кромки желоба по высотной схеме сооружений;

h_ж=Н_сф-(2-Н_ж)= 88,85-(2-0,66)= 87,51м.

h_р – отметка дна резервуара по высотной схеме сооружений;

Необходимый напор промывного насоса;

H_нас.=h_геом+h_{в тр} + h_загр+ h_подд + h_запаса= 9,35+3+0,8+0,7+1,5=15,35м

Расход промывного насоса:

Q_{пром.нас}= =14*41,8=585,2л/с=2106,72 м³/ч.

Выбираем насос типа Д 1200/16 мощность электродвигателя 6,2кВт

(2 рабочих + 1 резервный).