Практическая работа Фильтрация сточных вод. Расчет зернистых фильтров.
Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету зернистых фильтров.
Вводная часть
Фильтрованием называют гидромеханический процесс, разделения жидких неоднородных систем с помощью пористых перегородок, задерживающих твердую фазу и пропускающих жидкость. Скорость фильтрации прямо пропорциональна разности давлений (движущей силе) на входе и выходе аппарата и обратно пропорциональна сопротивлению фильтра. По способу организации фильтры делятся на периодические и непрерывные. При этом, процессы фильтрования могут протекать при постоянных разности давлений ΔР и скорости фильтрации υ или при переменных ΔР и υ. По механизму фильтрования различают процесс с закупориванием пор или с образованием осадка. По способу выгрузки осадка различают процессы с механизированной и ручной выгрузкой.
Зернистые фильтры относятся к периодическим фильтрам. В качестве фильтрующих веществ используют различные зернистые элементы – кварцевый песок, гранитный щебень, дробленные антрацит и керамзит, шлак и др.
Конструктивная схема фильтра с восходящим потоком воды представлена на рисунке 1.1, высота слоев зависит от материала загрузки и размера зерен.
Подобные фильтры с насыпной загрузкой используются для окончательной очистки сточных вод. Исходная концентрация взвешенных частиц в сточных водах, поступающих в фильтры, должна быть: с=10-40 мг/л, а получаемая после фильтрации с≤3 мг/л.
При расчете фильтров необходимо определить суммарную площадь фильтров F∑, м2, число фильтров N, площадь одного фильтра F, м2, расчетную скорость фильтрации υр , м/ч, при следующих исходных данных: расход сточных вод Qр, м3/сут, продолжительность простоя одного фильтра при промывке t, ч, концентрация взвешенных частиц на входе в фильтр с, мг/л.
Методика расчета
1. Получить исходные данные: Qр, с, N (таблица 1). Назначить число промывок фильтров в сутки n: n=2 при с>20 мг/л.
2. Рассчитать циркуляционный (промывочный) расход Qц в зависимости от числа промывок фильтров в сутки.
Qц=0,05Qр, при n=2 . (1.1)
3. Определить расчетную скорость фильтрования:
υр=υф (N-m)/N, м/ч, (1.2)
где υф - скорость фильтрования при форсированном режиме.
Принимается υф =12-14 м/ч,
m – число фильтров, находящихся в ремонте или на промывке.
Принимается m=2 при N<20 и m=3 при N≥20.
4. Определить суммарную площадь фильтров:
F∑=(Qр+Qц)/(24υр -nυрt), м2, (1.3)
где t - продолжительность простоя одного фильтра при промывке. Принимается t=0,5-0,6 ч.
5. Определить площадь одного фильтра:
F= F∑/N, м2. (1.4)
Из конструкционных соображений площадь одного фильтра должна быть не более 50 м2.
5. Определить диаметр одного фильтра:
, м. (1.5)
6. Высота фильтра:
H=h1+h2+h3, м, (1.6)
где h1, h2, h3 - соответственно высота слоя гравия, песка и осветленной воды (таблица 1.1). Принимаем h3=h1.
Таблица 1.1 - Исходные данные для расчета.
Номер варианта |
Qр, м3/сут |
N, шт |
с, мг/л |
Размер зерен, мм |
Высота слоя h1 h2, м | ||
гравия |
песка |
гравия |
песка | ||||
8 |
38000 |
10 |
35 |
10-20 |
1-2 |
0,2-0,3 |
1,3-1,5 |