Расчет скорых фильтров

Глубокое осветление шахтных вод на скорых фильтрах

Если потребители очищенной шахтной воды требуют качество питьевой воды по взвешенным веществам требуется ее глубокое осветление на зернистых скорых фильтрах. Их фильтрующим элементом служит слой зернистой фильтрующей загрузки из кварцевого песка, в котором протекает процесс контактной коагуляции – обработанные флокулянтом тонкодисперсные взвешенные и коллоидные частицы прилипают к зернам загрузки и изымаются из воды.

Исходная вода в рабочем режиме работы скорого фильтра подводится в боковой канал. Через отверстия в местах примыкания желобов поступает в надзагрузочное пространство, создавая слой воды толщиной 2м, затем проходит фильтрующую загрузку в направлении сверху вниз, при этом загрязнения прилипают к зернам загрузки и взимаются из воды, накапливаясь в порах между зернами. Очищенная вода проходит поддерживающий слой из гравия, собирается отверстиями в боковых ответвлениях и поступают в коллектор дренажно-распределительной системы. Из скорого фильтра вода поступает в резервуар фильтрованной воды, где происходит ее контакт с хлором, вводимым в виде хлорной воды перед резервуаром.

В режиме промывки (чистки фильтрующей загрузки) вода из резервуа­ра фильтрованной воды при помощи насоса подается под напором в дренажно-распределительную систему скорого фильтра и через отверстия в боковых ответвлениях распределяется по всей площади фильтра. Поток промывной воды распределяется в поддерживающем слое гравия и взвешивает фильтрующий слой загрузки. Он при этом расширяется, зерна загрузки хаотически перемешиваются, трутся друг о друга, ударяются, при этом их поверхность очищается от задержанных загрязнений, которые промывной водой выносятся из фильтрующего слоя и поступают в желоба. Грязная промывная вода по желобам сливается в боковой канал и сбрасывается в сгуститель осадка.

Расчет скорого фильтра представлен в табл. 7, расчетная схема приведена на рис. 7.

Таблица 7

Наименование показателя	Един. изм.	Формула для определения	Резуль-тат
Полезная суточная произво-дительность фильтров	м^3/сут	Q =
1. Принятый тип фильтра.		Скорые однослойные песчаные
2. Принятые фильтрующие материалы и характеристики фильтрующего слоя		По п. 6.96 и табл. 21 СНиП [1]
А.Плотность зерен загрузки	т/м^3	ρз = 2,5	2,5
Б.Минимальный диаметр зерен	мм		0,5
В.Максимальный диаметр зерен	мм		1,2
Г.Эквивалентный диаметр зерен	мм		0,8
Д.Коэффициент неоднородности			1,9
Е.Высота фильтрующего слоя	м	Lф = 0,8	0,8
3. Скорость фильтрования при нормальном режиме	м/ч	.vн = 5,0	5,0
4.Допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме	м/ч	.vф = 6,0	6,0
5. Принятое число промывок в сутки		по п. 6.97 СНиП [1]
6. Принятые параметры процесса промывки		по табл.23 СНиП
А Интенсивность промывки		ω
Б Относительное расширение загрузки	%	Е
7. Продолжительность промывки.	мин	. tпр - по п. 6.110, 6.114 СНиП [1]
8. Удельный расход промывной воды на один фильтра.	м^3/м^2	. q = 0,06 tпр ω =
9. Время простоя фильтра в связи с промывкой.	час	τ пр - по п. 6.98 СНиП [1]
10. Общая площадь всех фильтров.	м^2	F – по формуле (18) СНиП[1] F = Q / (24 vн – nпр q – nпр τпр vн) =
11. Ориентировочное количество фильтров.	шт.	No = 0,5 √ F =
12. Ориентировочная площадь одного фильтра.	м^2	F1 = F / No =
13. Стандартная площадь типового фильтра	м^2	Fст -ближайшее значение к F1
14. Принятые размеры типового фильтра		.a ≥ b a =.b =
15. Принятое количество фильтров.	шт.	N = F / Fст =
16. Число фильтров, находя-щихся в ремонте.	шт.	Nр - по п. 6.95 CНиП [1]
17. Действительная скорость фильтрования в форсиро-ванном режиме.	м/ч	vф - по формуле (20) СНиП [1] vф = vн N / (N – Nр) =
18. Состав и высота поддерживающих слоев.	м	Lп - по табл. 22 СНиП [1] крупность 40-20мм-толщина 0,35м 20-10 – 0,15 м 10-5 – 0,1 м 5-2 – 0,1 м Всего – 0.7м	0,7
Расчет дренажно-распределительной системы
19. Выбранный тип дренаж-но-распределительнойсистемы		С дырчатыми трубами
20. Расход воды при промывке одного фильтра.	м^3/с	Qпр1 = Fст ω / 1000 =
21. Принятая скорость движения воды в коллекторе.	м/с	vк - по п. 6.106 CНиП [1]
22. Площадь сечения коллектора.	м^2	.fк = Qпр1 / vк =
23. Диаметр водораспре-делительного коллектора.	м	Dк = √ 4 fк / π =   Принимаем Dк =
24. Принятое расстояние между боковыми ответвлениями.	м	S – по п.6.105
25. Количество боковых ответвлений.	шт.	.nбо = 2 (b / S – 1) = четное число
26. Расход промывной воды на одно ответвление.	м^3/с	Qбо = Qпр1 / nбо =
27. Принятая скорость дви-жения воды в ответвлениях.	м/с	vбо - по п. 6.106 СНиП [1]
28. Диаметр бокового ответ-вления.	.м .мм	Dбо = √ 4 Qбо / π vбо = Принимаем Dбо =
29. Принятый диаметр отверстий и их расположение	мм,	. do по п.6.105 СНиП [1] Отверстия располагаются в 2 ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали.
30. Площадь одного отверстия	мм^2	.fo = π dо^2 / 4 =
31. Доля площади отверстий	%	Ко - по п. 6.105 СНиП [1]
32. Суммарная площадь отверстий.	м^2	Σ fo = Ко Fcm / 100 =
33. Общее количество отверстий.	шт.	No = Σ fo / fo 10^-6 =
34. Количество отверстий на одном ответвлении.	то же	.no = No / nбо =
35. Шаг отверстий.	м	.e = b / (no + 1) = соответствует п. 6.105 СНиП [1]
36. Принятые устройства для удаления воздуха из распределительной системы.		По п.6.109 СНиП [1] предусматриваем стояки воздушники с установкой на них запорной арматуры
Устройства для сбора промывной воды
37. Расстояние между осями желобов	м	Cж - по п. 6.111 СНиП [1]
38. Принятое количество желобов для отвода промывной воды.	шт.	nж = a / Cж = целое число не меньше 2
39. Расход воды через один желоб	м^3/с	qж = Qпр1 / nж =
40. Ширина желоба	м	Вж по формуле (23) СНиП [1] Bж = 2 ^5 √ qж^2 / 17=
41. Высота желоба	м	hж = 0,6 Bж =
42. Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки.	м	Hкр по формуле (25) СНиП [1] Hкр = Lф Е / 100 + 0,3 =
43. Ширина бокового канала.	м	Bк ≥ 0,4
44. Расстояние от дна желоба до дна сборного канала.	м	По формуле (24) СНиП [1] Нк = 1,73 ^3 √ Qпр1 ^2 / g Вк^2 =
45. Скорость течения промывной воды в конце сборного канала.	м/с	Vк = Qпр1 / Hк Bк = ≥ 0,7
Потери напора при промывке
46. Принятая система промывки фильтров.		От насосов.
47. Суммарная площадь отверстий на одно боковое ответвление.	м^2	Σ fo1 = Σ fo / nбо =
48. Коэффициент перфорации бокового ответвления.		kбо = 4 Σ fo1 / π Dбо^2= Dбо в метрах
49. Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления.		ξ бо = 2,2 / kбо^2 + 1 =
50. Суммарная площадь сечений всех боковых ответвлений.	.м^2	Σ fбо = π Dбо^2 nбо / 4 =
51. Коэффициент перфорации коллектора.		kк = 4 Σ fбо / π Dк^2=
52. Коэффициент гидравлического сопротивления коллектора.		ξ к = 2,2 / kк^2 + 1 =
53. Потери напора в распределительных трубах:	м	h р по формуле (22) СНиП [1] h р = ξ к vк^2 / 2g + ξ бо vбо^2 / 2g + vк^2 / 2g = ≥ 3
54. Потери напора в фильтрующем слое при промывке.	м	Hф = 1,5 Lф =
55. Потери напора в гравийных поддерживаю-щих слоях.	м	.hп = 0,022 Lп ω =
56. Сумма потерь напора в загрузке.	м	Hз = hф + hп =
57. Длина подводящего трубопровода	.м	.l = 50…100
58. Скорость движения воды в подводящем трубопроводе	.м/с	По табл. Шевелева для пропуска Qпр1
59. Диаметр подводящего трубопровода	мм	По табл. Шевелева для пропуска Qпр1
60. Гидравлический уклон подводящего трубопровода		По табл. Шевелева для пропуска Qпр1 . i =
61. Потери напора в трубопроводе, подающем промывную воду к общему коллектору распредели-тельной системы.	м	hп.т = 2 i l = Коэффициент 2 учитывает потери напора на местных сопротивлениях
62. Полная величина потерь при промывке фильтра.	м	Hпр = Hз + hр + hп.т =
Подбор промывных насосов
63. Необходимый напор насоса.	м	Нн = Hпр + 7 =
64. Необходимая производи-тельность насоса.	м^3/ч	Qн = 3600 Qпр1 =
65. Количество рабочих агрегатов	.шт	Nраб
66. Количество резервных агрегатов	.шт	Nрез
67. Общее количество насосных агрегатов	.шт	Nн = Nраб + Nрез = 1 + 1 =
68. Выбранный тип насоса		Выбираем насос марки
Данные к балансовой схеме
69. Суточный объем промывной воды.	м^3/сут	W = 60 Qпр1 t пр n пр N =
Трубопроводы для обвязки фильтров (для каждого трубопровода определяем по табл. Шевелева расход, скорость и диаметр)
Назначение трубопровода	q, л/с	v, м/с	D, мм
70. Для подачи исходной воды на все фильтры.	Q / 86,4 =
71. То же, на один фильтр.	Q / 86,4N =
72. Для отвода фильтрата	Q / 86,4 =
73. Для подачи и отвода промывной воды	1000 Qпр1 =

Примечание: Диаметры трубопроводов принимаются унифицироваными согласно приложению 1.

Рис. 7. Расчетная схема скорого фильтра с боковым каналом

Дата добавления: 2014-11-29