5.6. Фильтр

Общую площадь скорого фильтра в м² определяют по формуле:

F_ф = Q / ( T*V_н – 3.6*n*w*r₁ – n*r₂*V_н –n*r₃*V_н), (5.18)

где Q=2639,25 м³/сут – полезная производительность станции;

Т = 8ч – продолжительность работы станции; V_н = 10 м/ч – расчетная скорость фильтрования; n = 2 – число промывок каждого фильтра в сутки; w = 15 л/(с*м²) – интенсивность промывки; r₁ = 0.12 ч – время промывки фильтра; r₂ = 0,33 ч – продолжительность простоя фильтра, в связи с промывкой, [5]; r₃ = 0.17 ч – продолжительность сброса в канализацию первого фильтра после промывки фильтра.

F_ф = 4259,76/(8*10-3,6*2*15*0,12-2*0,33*10-2*0,17*10) = 50,6 (м²)

Ширина фильтра в плане составляет 6м.

При этом длину фильтра в плане в м определяют как

м. (5.19)

Для загрузки фильтров используем кварцевый песок.

Общая строительная высота фильтра, отсчитанная от оси коллектора, определяется по формуле:

, (5.20)

где Н_б - высота бортика над предельным уровнем воды, принимают

Н_б=0,25…0,5м;

Н_сл - высота фильтрующего слоя, принимается по приложению ;

е - требуемое относительное расширение загрузки, принимается по

приложению ;

Н_подд - высота поддерживающего слоя, принимается в пределах 0,45-0,5м.

Н_б=0,4 м; Н_доп=0,52 м Н_сл=1,5 м; е=0,25; Н_подд=0,45 м.

м.

Скорости воды в соединительных трубопроводах принимают не более 1,5м/с.

Трубчатая распределительная (дренажная) система располагается в поддерживающем слое загрузки и организует выход воды из фильтрующего слоя, не допуская выноса зерен фильтрующего материала из фильтра. При промывке фильтра эта система должна равномерно распределять промывную воду по площади фильтра. В настоящее время применяют распределительные системы большого сопротивления, обеспечивающие высокую равномерность распределения промывной воды по площади фильтра.

Трубчатые распределительные системы выполняет из чугунных, асбестоцементных или стальных труб с отверстиями, которые укладывают параллельно друг другу в нижних слоях гравия и присоединяют к коллектору, проложенному в середине фильтра параллельно его длинной стороне в плане. Отверстия располагаются либо в один ряд на верхней

образующей трубы, либо в два ряда, расположенных под углом 45⁰ от вертикали в верхней части трубы; в последнем случае отверстия размещаются в плане в шахматном порядке.

Общая площадь отверстий в м² определяется по формуле:

, (5.21)

где К_отв = 0,0025…0,005.

Принимаем К_отв=0,003:

м².

Общее число отверстий распределительной системы:

, (5.22)

где d_отв=0,01…0,012 м.

Принимаем d_отв=0,012 м:

шт.

Число дырчатых труб распределительной системы определяется по формуле:

, (5.23) где -шаг между дырчатыми трубами, принимаемый в пределах 0,25-0,35м.

Принимаем =0,3 м:

шт.

Число отверстий на одной трубе:

, (5.24)

шт.

Шаг отверстий в м в каждом ряду на дырчатой трубе определяют по формуле:

, (5.25)

где n_р- число рядов отверстий на одной трубе:

n_р=1 – для отверстий на верхней образующей;

n_р=2 – для бокового расположения отверстий.

Принимаем боковое расположение отверстий.

м.

Следует учесть, что должно выполнятся условие: 3d_отв, в противном случае следует повторить расчет, уменьшив .

= 0,1 м > 3*0,012 - условие выполняется.

В конструкциях фильтров применяются пористые, колпачковые, сборные железобетонные и щелевые распределительные системы, при которых

фильтры не нуждаются в использовании поддерживающих слоев гравия, что снижает стоимость фильтра и повышает надежность его работы.

Колпачковые системы выполняются с применением: а) щелевых пластмассовых колпачков; б) фарфоровых колпачков; в) пористых колпачков. Принимают количество колпачков не менее 35 шт. на 1 м² площади фильтра при общей площади их проходных отверстий 0,8…1%

площади фильтра.

Щелевые системы выполняются либо из труб из нержавеющей стали, полиэтилена со щелями вдоль образующих, либо в виде ложного щелевого дна. Ширина щелей принимается на 0,1мм меньше самой мелкой фракции загрузки. Щели располагают в шахматном порядке по всей поверхности труб; их общая площадь составляет 1,5…2% площади фильтра.

В курсовом проекте принимаем колпачковую систему с применением щелевых колпачков.

Потери напора в распределительной системе определяют по формуле:

, (5.26)

где V_к - скорость в начале коллектора, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с²; - коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый из соотношения

- для трубы со щелями; (5.27)

где к_п- коэффициент перфорации ;

;

Принимаем V_к = 1,5 м/с и V_б.с. = 0,45 м/с.

Потерю напора в щелевых колпачках определяют по формуле:

, (5.28)

где _к = 4 – коэффициент сопротивления колпачка; V – скорость воды в щели колпачка, задается V_к 1,5 м/с.

.

При этом общее количество щелевых колпачков определяют по формуле:

; (5.29)

где f_кол - суммарная площадь одного колпачка в м². Площадь одного

колпачка составляет 3*10^-4 м².

шт.

Потери напора в коммуникациях до и после перфорированных участков труб и в местных сопротивлениях учитываются дополнительно. Потери напора в слое взвешенного осадка принимают в пределах 0,01..0,02м на 1м

его высоты.

Подача воды на промывку осуществляется обратным током воды в коллекторе и ответвлениях, диаметры которых определяются по формуле:

, (5.30)

где d – диаметр коллектора или ответвления в м; F₁ – площадь одного фильтра, м²; w – интенсивность промывки, л/(см²) ; V – скорость воды при промывке принимается:

в начале коллектора 0,8…1,2 м/с ;

в начале ответвления 1,6…2 м/с ;

n_х – количество ответвлений (для коллектора n_х = 1).

м

Стояки-воздушники для удаления воздуха из системы при промывке фильтра выполняют диаметром 75…150 мм, снабжая их на выходе запорной арматурой, либо вантузом.

Для промывки фильтрующей загрузки используют воду, очищенную на фильтрах.

Для сбора и отведения промывной воды предусматривают желоба полукруглого или пятиугольного сечения, оси которых расположены на расстоянии не менее 2,2 м друг от друга. Ширину желоба определяют по формуле:

, (5.31)

где q_ж – расход воды по одному желобу, м³/с;

а_ж – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его

ширины, принимаемое 1…1,5;

к_ж – коэффициент, для полукруглых желобов к_ж = 2.

Ширина фильтра 6м, расстояние между осями желобов 2,2м. Тогда ориентировочное количество желобов . Количество желобов принимаем равным 3.

Тогда ширина желоба:

м.

Лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу. Расстояние от дна желоба до дна канала определяют по формуле:

, м, (5.32)

где q_кан – расход воды по каналу, м³/с; В_кан = 0,7 м – ширина канала.

м.

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов определяют по формуле:

, (5.33)

где Н_з – высота фильтрующей загрузки, м;

а_з – относительное расширение фильтрующей загрузки в % .

м.