Гранулометрический состав загрузки фильтра

Относительное содержание фракций песка Pi	0,07	0,08	0,34	0,24	0,17	0,1
Средний размер фракций песка di в см	0,151	0,132	0,111	0,088	0,073	0,052
Pi/di	0,46	0,61	3,06	2,73	2,33	1,92

По графику ситового анализа загрузки (рис. 50) находим средний диаметр ее зерен d₅₀=0,89 мм, эффективную величину песка d₁₀=0,5 мм и 80%-ный калибр загрузки d₈₀=1,1 мм. Следовательно, коэффициент неоднородности песка составит К = d₈₀:d_l0=1,1:0,5=2,2.

165

Пользуясь графиком, приведенным на рис. 50, и данными табл. 44, определим эквивалентный диаметр d_эпесчаной загрузки фильтра АКХ из уравнения (64).

 

откуда d_э =1:11,11 =0,09 см = 0,9 мм, т. е. находится в соответ­ствии с рекомендациями табл. 34

Расчет распределительной системы фильтра. Распределитель­ные трубы двухпоточного фильтра размещаются в толще поддер­живающих слоев и используются для распределения по площади фильтра как промывной, так и фильтруемой воды.

В соответствии с порядком промывки фильтра, описанным ранее, расход про­мывной воды, подаваемойв распредели­тельную систему одного фильтра, соста­вит

 

где ω — интенсивность промывки, рав­ная 15 л/сек∙м².

При наличии двух отделений фильтра на каждый коллектор распределитель­ной системы приходится расход промыв­ной воды, равный: q_кол=0,345 м³/сек, или 345 л /сек.

Рис. 50. График ситово­го состава загрузки двухпоточного фильтра конструкции АКХ

Принимая скорость движения воды при промывке не более 1,6—1,7 м/сек, на­ходим диаметр коллектора каждого от­деления фильтра d_кол=600 мм, отвеча­ющий скорости движения воды υ_кол=1,65 м/сек. Наружный диаметр трубы по ГОСТ 10704—63 равен D_кол=530 мм.

Длина одного ответвления каждого отделения фильтра соста­вит: l_отв=(L—D_кол):2=(5,4—0,53):2≈2,44 м.

Так как шаг оси ответвлений должен быть е=0,25 м, то коли­чество ответвлений в каждом отделении фильтра размером 5,4Х4,3 м будет: m=2(4,3:0,25)≈34 шт.

Расход промывной воды, приходящейся на одно ответвление, q_отв=345:34=10,15 л/сек.

Скорость движения воды в начале трубопроводов, подводящих ее к отверстиям распределительной системы, должна быть не бо­лее 1,8—2 м/сек. Следовательно, диаметр ответвления составит d_отв=80 мм, что отвечает скорости движения воды υ=2,03 м/сек. Диаметр отверстий в ответвлениях принимаем d_о=10 мм=0,01 м (рекомендуется в пределах 10—12 мм), а отношение пло­

166

щади всех отверстий распределительной системы к площади по­перечного сечения общего коллектора а=∑f_о:f_кол=0,35. Следова­тельно, суммарная площадь отверстий составит ∑f_о=аf_кол=0,35∙0,196=0,0686 м², или 686 см².

Тогда количество отверстий на каждом ответвлении

                                  

где f_о   —0,785 см² — площадь одного отверстия.

Расстояния между осями отверстий при размещении их в один ряд е=l_отв:п=2440:25=98 мм (рекомендуется в пределах 80—120 мм).

Отверстия на трубах распределительной системы двухпоточного фильтра должны быть натравлены вниз.

Проверим (площадь сечения коллектора распределительной си­стемы по формуле Д. М. Минца:

                                    

где m  — количество ответвлений;

  f_отв — площадь ответвления диаметром 0,08 м, равная 0,785∙0,08²=0,005 м²;

  ∑f_о — суммарная площадь отверстий, равная 34∙25∙0,785∙0,01²=0,067 м².

Следовательно,

            

откуда

                                  

Следовательно,  а

               

Таким образом, диаметр коллектора распределительной систе­мы d_кол=500 мм принят правильно.

Расчет дренажа фильтра. Дренаж представляет собой ряд па­раллельно уложенных щелевых труб, размещенных в толще фильт­рующей загрузки фильтра на глубине 500—600 мм от поверхности песка.

Расстояние между дренажными трубами принимаем е=600 мм=0,6 м (рекомендуется при диаметре труб 150 мм от 0,6 до 0,65 м, а при диаметре труб 100 мм от 0,5 до 0,55 м). Тогда количество труб в одном отделении фильтра п_др=5,4:0,6=9 шт.

167

Расход фильтрованной воды, отводимой каждой дренажной трубой,

                            

где υ_р.н — скорость фильтрования при нормальном режиме экс­плуатации, равная 12 м/ч;

  F_отд — площадь отделения фильтра, равная 23 м².

Секундный расход воды, отводимой одной дренажной трубой,

                                 

Принимаем трубы из нержавеющей стали внутренним диамет­ром 150 мм со щелями, нарезанными электроискровым способом. Наибольшая скорость движения воды υ=0,45 м/сек<1 м/сек. От­ношение площади щелей дренажных труб (считая по внутренней поверхности трубы) к площади загрузки фильтра должно быть а_щ = 1,5-2%.

Необходимая суммарная площадь щелей дренажных труб

                            

Площадь щелей на одной трубе f_щ=∑f_щ:n_др=0,345:9=0,0383 м².

Так как ширина щели должна быть на 0,1 мм меньше величины наиболее мелкой фракции загрузки, принимаем щели шириной 0,4 мм и длиной 80 мм.

Площадь одной щели f'_щ=32 мм²=0,000032 м², тогда необхо­димое количество щелей на одной дренажной трубе

                              

Окружность трубы по внутренней поверхности s=πd=3,14Х0,15=0,471 м.

Принимаем по окружности внутренней поверхности трубы 32 щели, параллельные продольной оси трубы. Тогда шаг оси щелей по окружности трубы е=0,471:32≈0,0147 м=14,7 мм.

Общее количество рядов щелей по длине дренажной трубы со­ставит 1200:32=37,5—38 рядов. Шаг оси щелей по длине трубы 4300:38=113 мм. При длине щели 80 мм расстояние между щеля­ми по длине трубы будет 113—80=33 мм.

Отношение площади щелей к внутренней поверхности одной дренажной трубы составит (0,0383∙100):0,471≈8%<20%, что вполне допустимо.

Промывка дренажа двухпоточного фильтра производится с ин­тенсивностью ω_др=12 л/сек∙м². Тогда общий расход промывной

168

воды, поступающей в систему дренажных труб одного отделения фильтра, будет

                          

или на одну дренажную трубу

                       

Расчетная скорость движения промывной воды в дренажной трубе диаметром 150 мм составит υ=1,81 м/сек (рекомендуемая скорость не (более 2 м/сек), а скорость прохода промывной воды через щели υ_щ=q_пр:fщ=0,0307:0,0383≈0,8 м/сек, что отвечает рекомендуемой скорости продувки щелей (0,8 м/сек), необходи­мой для устранения заклинивания щелей застревающими в них песчинками фильтрующей загрузки.

Правильность выбора диаметра дренажных труб проверяют из условия наибольшей, допускаемой потери напора h=0,4 м в слоях песка при подходе воды к дренажу.

Эта потеря напора составит

                                               (110)

где υ_р.н — скорость фильтрования при нормальном режиме рабо­ты фильтров, равная 12 м/ч;

  b   — расстояние между дренажными трубами, равное 0,6 м;

  d_н    — наружный диаметр дренажной трубы, равный 168 мм;

  k_ф  — коэффициент фильтрации, равный:

                                                                         (111)

  d_п  — диаметр зерен песка, прилегающего к дренажным тру­бам, в см;

  ν   — кинематический коэффициент вязкости воды, при тем­пературе 0° равный 0,0179 см²/сек.

Для данного примера

                                    

Тогда потеря напора по формуле (110) будет

           

Проверяем скорость движения воды в конце дренажной трубы при l_др=4,3 м и d_др=150 мм=0,15 м.

       

которая может быть максимально допущена.

Расчет желобов для отвода промывной воды. Для отвода за­грязненной промывной воды предусматриваем устройство на каж­

169

дом двухпоточном фильтре по шесть желобов (по три желоба в каждом отделении).

Расход воды, приходящейся на один желоб при одновременной промывке обоих отделений фильтра, составит

                   

Расстояние между осями желобов при длине отделения фильт­ра 5,4 м будет 5,4:3= 1,8 м.

Ширина желоба с полукруглым основанием (K=2) по форму­ле (86)

                                    

Здесь b=1,57+а, при этом а=1,5.

Полная конструктивная высота желоба с учетом толщины дни­ща 8=0,06 м составит: Н_к=1,25В+δ=1,25∙0,45+0,06=0,62 м.

По табл. 40 B=0,43 м; H_к=0,6 м; υ=0,63 м/сек.

Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загруз­ки по формуле (63)

                              

Кромки всех желобов располагаются в одной горизонтальной плоскости с допуском ±2 мм. Лоткам желобов придается уклон 0,01 по ходу движения промывной воды,

Количество воды, расходуемой на основную нижнюю промывку распределительной системы фильтров АКХ, по формулам (88) и (89) составит

      

то же, на промывку дренажа

    

т. е. всего 5,6%.

Расчет сборного канала. Загрязненная промывная вода из же­лобов двухпоточного фильтра свободно изливается в сборный ка­нал, откуда отводится в сток. Так как фильтр в рассматриваемом случае имеет площадь 46 м², т. е. более 40 м², сборный канал раз­деляет фильтр на два отделения площадью по 23 м² каждое. Сече­ние сборного канала должно быть прямоугольным, а ширина по эксплуатационным условиям принимается не менее b_кан=0,8 м.

При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. По­этому при q_кан=q_пр=0,69 м³/сек расстояние от дна желоба до дна сборного канала по формуле (90) должно быть не менее

                      

170

 

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах его поперечного сечения f_кан=bH=0,8∙0,95=0,76 м² составит υ_кан=q_кан:f_кан=0,69:0,76≈0,9 м/сек, т. е. больше минималь­но допустимой скорости при форсированном режиме работы фильт­ра (υ_кан=0,8 м/сек).

Определение потерь напора при промывке фильтра. Потери на­пора в двухпоточном фильтре при промывке слагаются из следую­щих величин:

а) потери напора в распределительной системе из дырчатых труб по формуле (91)

                      

б) потери напора в толще загрузки

                                                               (112)

где h_ф— полная высота песчаной загрузки, равная 1,45 м;

  m₀— коэффициент пористости загрузки, равный 0,41;

  γ₃  — удельный вес загрузки в воде, равный 2,65—1 = 1,65.

Тогда

                           

в) потери напора в трубопроводе, подводящем промывную во­
ду к общему коллектору распределительной системы фильтра, при
q=690 л/сек, υ=2,32 м/сек и d=600 мм будут: i=0,0108; для ли­
нии длиной l= 100 м h_тр =1,08 м;

г) потери напора на образование скорости во всасывающем и
напорном патрубках насоса для подачи промывной воды при d =
= 350 мм, q=345 л/сек и υ = 3,58 м/сек

                                  

д) потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре при d=600 мм и υ=2,32 м/сек

                          

Следовательно, полная величина потерь напора составит

                 

Геометрическая высота подъема воды от дна резервуара чи­стой воды до верхней кромки желоба

                                h_г=0,7+1,95+4,5=7,15 м.

Расчетный напор, который должен развивать насос при промыв­ке двухпоточного фильтра,

                            Н=7,16+7,15+1,5=15,81≈16 м.

171

§ 31. Контактные осветлители

А. Общие данные

Контактный осветлитель представляет собой сооружение для ос­ветления и обесцвечивания воды, совмещающее функции камеры хлопьеобразования, отстойника и скорого фильтра. Действие кон­тактного осветлителя основано на принципе «контактной коагуля­ции», которая происходит при фильтровании воды через зернистую массу (если введен коагулянт).

В этих условиях коагуляция — процесс укрупнения частиц дисперсной системы вследствие их взаимного слипания — проис­ходит более интенсивно, чем в свободном объеме воды (т. е. в хлопьеобразователях и отстойниках). Особенно активно .контакт­ная коагуляция проявляется при смешении коагулянта с обраба­тываемой водой непосредственно перед ее поступлением в толщу зернистой загрузки.

Интересно отметить, что идея осветления воды путем предвари­тельного коагулирования и фильтрования без применения отстой­ников была впервые выдвинута еще в 1888 г. врачом Рождественс­ким в его диссертации «Об очищении воды для питья кварцами и сернокислым глиноземом». Существенным различием между кон­тактной коагуляцией (в зернистой загрузке) и коагуляцией в сво­бодном объеме является и то, что при контактной коагуляции не требуется подщелачивания, так как она протекает в условиях от­сутствия щелочного резерва. Весьма ценным является практичес­кое использование этой особенности контактной коагуляции для очистки вод северных рек, имеющих высокую цветность и очень низкую щелочность.

Опыты, проводившиеся Академией коммунального хозяйства, показали, что образование коллоидной гидроокиси алюминия, крайне необходимое при коагуляции в свободном объеме воды, в условиях контактной коагуляции может не улучшить, а даже ухуд­шить процесс очистки воды, в частности может возрасти темп при­роста потери напора в слое зернистой загрузки.

На интенсивность контактной коагуляции влияют изменения величины рН.

Теорию расчета и конструкцию контактных осветлителей разра­ботал проф. Д. М. Минц.

Контактный осветлитель (р-ис. 51) представляет собой железо­бетонный резервуар, заполненный сверху слоем песка с крупнос­тью зерен 0,5—2 мм* и толщиной слоя 2 м, а снизу —гравием с крупностью зерен 2—4 мм. и толщиной слоя 50 мм; с крупностью зерен 4—8 мм и толщиной слоя 100 мм; с крупностью зерен 8— 16 мм и толщиной слоя 100 мм. Верхняя граница нижнего слоя гравия крупностью 16—32 мм должна быть на 100 мм выше от­верстий распределительной системы.

* Эквивалентный диаметр зерен 0,9—1,3 мм, коэффициент неоднородности до 2,5.

172

Осветляемая вода проходит через слои загрузки снизу вверх в направлении убывающей крупности зерен. Вода подается на кон­тактный осветлитель по трубе 1 в трубчатую распределительную систему 2,

Расчетная скорость восходящего потока воды при рабочем цик­ле осветления принимается не более 5 м/ч, в зависимости от коли­чества осветлителей (табл. 45).

Продолжительность рабо­чего цикла при расчетной ско­рости потока воды должна быть не менее 8 ч.

Рис. 51. Схема контактного осветлителя

Взвешенные частицы и другие загрязнения задержи­ваются как в крупнозернистых слоях гравия, так и в песчаной загрузке. Осветленная вода по желобам 3 отводится в сбор­ный канал 4 и поступает в ре­зервуар чистой воды по тру­бе 5.

Вода для промывки контактного осветлителя подается по трубе 6 в ту же распределительную систему с интенсивностью 13—15 л/сек-м². Продолжительность промывки 7—8 мин (0,117—0,133 ч). Промывная вода поступает по желобам 3 в сборный канал (при закрытой задвижке на трубе 5) и затем по трубе 7 отводится в сток. Время простоя в связи с промывкой 20 мин (0,33 ч).

Таблица 45

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 633; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!