Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Розрахунок швидких фільтрів з важкою засипкою
|
|
На швидкі фільтри вихідна вода подається після відстійників або прояснювачів з шаром завислого осаду з каламутністю води 8...15мг/л.
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
резервуарів чистої води спеціальними промивними насосами, або з водонапірної башти, або промивного бака самопливом. Для покращення відмивки засипки можна додатково подавати повітря, тобто використовувати повітряно - водяну промивку. До початку розрахунку необхідно підібрати: тип фільтрів – одношаровий; матеріал фільтруючої засипки: кварцовий пісок; параметри фільтруючої засипки: діаметри зерен: найменший – 0, 7 мм, найбільший – 1, 6 мм, еквівалентний – 0, 9 мм
коефіцієнт неоднорідності: 1, 6
товщина засипки: 
швидкість фільтрування в нормальному 
та форсованому режимах 
Рис.11. Схема швидкого фільтра
1-корпус; 2 – боковий канал; 3 – жолоб; 4 – фільтруюча засипка; 5 – підтримуючі шари;
6 – колектор розподільної системи; 7 – відгалуження з отворами; 8 – трубопровід подачі вихідної води; 9 – трубопровід відведення фільтрованої води; 10 – повітряний стояк; 11 – трубопровід подачі води на промивку; 12 – трубопровід відведення промивної води; 13 – трубопровід спорожнення; 14 – стічний канал.
Згідно [2, п.6.98] загальна площа фільтрів, м2
де: 
- корисна продуктивність станції, м3/добу;
- тривалість роботи станції упродовж доби, год. Як правило, 
;
- розрахункова швидкість фільтрування в нормальному режимі, м/год;
= 1...3- кількість промивок одного фільтра за добу при нормальному режимі експлуатації; приймаємо 
- питомі витрати води на одну промивку одного фільтра, м3/м2, які визначаються з врахуванням вимог [2, п.6.110]
де: 
- інтенсивність промивки, л/(с м2). Приймається за [2, табл. 23] 
;
- тривалість промивки, год. Приймається за [2, табл. 23] 
; відносне розширення засипки 
- час простого фільтра під час промивки. При промивці фільтра водою 
., водою та повітрям 
Загальна площа фільтрів:
Згідно [2, п.6.99] кількість фільтрів на станції продуктивністю більше 1600 м3/добу повинна бути не менше 4, а їх загальна кількість, шт, визначається за формулою:
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
де: 
- кількість фільтрів, яка знаходяться в ремонті, шт. Згідно [2, п.6.95] при кількості фільтрів до 20шт 
, а при більшій - 
Швидкість фільтрування води у форсованому режимі, визначена за вищенаведеною формулою не перевищує табличного значення.
Площа одного фільтра, м2, не повинна перевищувати 100-120 м2 і визначається:
При площі одного фільтра до 40 м2, як в нашому випадку він проектується з боковим каналом, при більшій - з центральним.
Розміри фільтра в плані, в осях, приймаються кратними 0, 5 м. Прийнявши розміри фільтра в плані 
В Тоді, площа фільтрування швидкого фільтра, м2:
де: 
= 0, 2 м - товщина стінки корпусу швидкого фільтра.
Для рівномірного розподілу промивної води по площі фільтра і для збору профільтрованої води може бути застосована розподільна система у вигляді трубчастого дренажу великого опору.
Кількість промивної води на один фільтр, л/с
Згідно [2, п.6.106] діаметр колектора розподільчої системи визначають, виходячи зі швидкості руху води на його початку, 
= 0, 8...1, 2м/с.
Приймаємо умовний діаметр колектора розподільчої системи 
, при розрахунковій швидкості води 
, згідно [3]
Площа дна фільтра, м, яка припадає на кожне відгалуження розподільчої системи при відстані між ними m = 0, 25...0, 35 м та зовнішньому діаметрі колектора 
, визначається за виразом:
Рис. 12. Трубчасті дренажі швидких фільтрів
1-перфоровані відгалуження; 2 – колектор; 3 – боковий канал; 4 – центральний канал; 5 – відвід промивної води з бокового каналу
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Загальна кількість відгалужень, шт.
Згідно[2, п.6.106] діаметр відгалужень розподільчої системи визначають виходячи зі швидкості руху води в них 
. Приймаємо діаметр відгалужень 
при 
, згідно [3].
На відгалуженнях трубчастого дренажу при наявності підтримуючих
шарів передбачають отвори діаметром 
= 12 мм, які влаштовують в два ряди в шаховому порядку під кутом 45° до низу від вертикалі, причому загальна площа отворів, м:
Кількість отворів у відгалуженнях, шт., має бути кратною кількості відгалужень:
де: 
- площа одного отвору, м2
Тоді
Кількість отворів, які припадають на одне відгалуження, шт.
Відстань між осями отворів на відгалуженнях, м
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Згідно [2, п.6.109] для видалення повітря з трубопроводу, який подає воду на промивку, передбачаються повітряні стояки діаметром 75-150 мм із встановленою запірною арматурою. Для випуску повітря на колекторах передбачаються повітряні стояки діаметром 50-75 мм, кількість яких необхідно приймати при площі фільтра до 50 м - один, при більшій - 2 (на початку і в кінці), з встановленням на стояках
вентилів для випуску повітря. Спорожнення фільтра передбачається через розподільчу систему та окрему спускну трубу діаметром 100- 200 мм із засувкою (в залежності від площі фільтра).
Збір і відведення брудної промивної води передбачається за допомогою жолобів, які влаштовуються над поверхнею фільтрувальної засипки. Приймаємо жолоб з
трикутною основою.
Ширина жолоба, м
де: К - коефіцієнт, який становить 2, 1 для жолобів з трикутною основою, та 2 - для жолобів з напівкруглою основою;
а = 1...1, 5- відношення висоти прямокутної частини жолоба до половини його ширини, приймається згідно [2, п.6.111];
- витрати через один жолоб, м3/с
де: 
- кількість жолобів, шт, приймається з розрахунку, щоб відстань між осями жолобів не перевищувала 2, 2 м. Тобто
Витрати через один жолоб, м3/с:
Ширина жолоба складатиме:
Тоді відстань між осями жолобів, м, становитиме:
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Висота трикутної (напівкруглої) частини, м
Конструктивна висота жолоба, м
де: 
= 0, 08 м - товщина стінки жолоба.
Згідно [2, п.6.111]; кромки жолобів повинні бути на одному рівні і строго горизонтальні. Лотки жолобів повинні мати похил 0, 01 до бокового каналу.
Згідно [2, п.6.112] відстань від дна жолоба дна бокового каналу, м
де: Вк - ширина каналу, м. Приймається не менше 0, 7 м.
Рис. 13. Жолоби для збору промивної води
а - схема розміщення жолобів у фільтрі; б - жолоб з трикутною основою.
Згідно [2, п.6.113] відстань від поверхні фільтруючої засипки до кромки жолоба:
де: 
- висота фільтруючої засипки, 
за прийнятих умов;
е - відносне розширення фільтруючої засипки, приймається згідно типу засипки
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
засипки була не менше
= 0, 05- 0, 06 м, тобто
Витрата води на промивку фільтрів, %
Крупність фракцій та висота підтримуючих шарів при розподільній
системі великого опору приймається за [2, табл. 22]
| Позначення на рис. № | Крупність зерен, мм | Висота шару, мм |
| 2-1, 2 | 0, 1 |
| 5-2 | 0, 1 |
| 10-5 | 0, 15 |
| 20-10 | 0, 1 |
| 40-20 | 
|
Загальна висота підтримуючих шарів: 
Рис. 14. Схема до визначення висоти підтримуючих шарів
1-підтримуючі шари; 2 – фільтруючий шар; 3 – колектор; 4 - відгалуження
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Загальна будівельна висота швидкого фільтра, м
де: 
- висота підтримуючих шарів, м.
Н дод - додаткова висота накопичуваного в інших фільтрах шару води під час промивки одного фільтра, м. Визначається згідно [2, п.6.102]:
де: 
0 - об'єм води, м3, який накопичується під час простою фільтра, що промивається
Загальна будівельна висота швидкого фільтра, м
Загальні втрати напору при промивці фільтра, м
Згідно [2, п.6.105] втрати напору в розподільній системі, м, не повинні перевищувати 7 м, і визначаються за формулою
де: 
- розрахункова швидкість руху води на початку колектора, м/с;
- середня швидкість води на вході у відгалуження, м/с;
- коефіцієнт гідравлічного опору
де:
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Втрати напору в розподільчій системі, м
Втрати напору у фільтруючому шарі, м
де: а, 
- коефіцієнти:
а=0, 76; =0, 017 - при діаметрі часток піску 0, 5-1 мм;
а=0, 85; =0, 004 - при діаметрі часток піску 1-2 мм.
Втрати напору в підтримуючих гравійних шарах, м
Втрати напору в трубопроводі подачі промивної води в загальний колектор розподільчої системи, м
де: 
- гідравлічний уклон; 
при d =600 мм, згідно [3]
- довжина трубопроводу, м. Приймаємо 90 м
Діаметр трубопроводу d =600 мм, 
Втрати напору в фасонних частинах та арматурі, м, визначаються
за формулою:
де: 
- сума коефіцієнтів місцевих опорів в фасонних частинах і арматури (віхд в трубу 
; 3 коліна 
; 3 трійника на прохід: 
; 2 засувки: 
Vпр - розрахункова швидкість руху води в трубопроводі подачі промивної води, м.
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Промивку фільтрів можна здійснювати спеціальними промивними насосами з резервуарів чистої води або самопливом з баку промивної башти. Вибір способу промивки фільтрів проводиться на основі техніко-економічного порівняння. Як правило, при застосуванні насосів для промивки фільтрів менша будівельна вартість станції, але дещо збільшені експлуатаційні витрати за рахунок використання
більш снсргомістких насосів. Тож приймаючи до уваги всі фактори промивка фільтрів для проектуємої станції очистки буде здійснюватись самопливом з баку промивної башти.
Рис. 15. Схема подачі води на промивку фільтра промивним насосом
1-швидкий фільтр; 2 – жолоби; 3 – промивний насос; 4 – РЧВ; 5 – трубопровід відведення брудної промивної води.
При промивці фільтрів з використанням промивної башти, об'єм її бака, м3
де: 
= 2шт - кількість послідовних промивок, об'єм промивної води
для яких повинен зберігатися в баці промивної башти;
- тривалість промивки швидкого фільтра, год. 
Відмітка дна бака промивної башти, м:
де: 
- відмітка верху жолоба фільтра, м
де: 
- відмітка землі біля фільтрувального залу, м; 
, згідно з топографічною картою ділянки водоочисної станції;
= 0, 15 м - перевищення низу фільтра над поверхнею землі біля фільтрувального залу;
- висота підтримуючих шарів, м;
- висота фільтруючої засипки, м;
Н ж - відстань від поверхні фільтруючої засипки до верху жолоба, м.
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Вода в бак подається насосом (один робочий, один резервний) з трубопроводу фільтрованої води. Подача насоса, м3 /год
де: - кількість промивок одного фільтра за добу, шт;
- кількість фільтрів, шт;
Кзап =1, 5...2, 0 - коефіцієнт запасу;
Т1 = 8... 16 год - тривалість роботи насоса упродовж доби.
Напір насоса для подачі води в бак промивної башти, м
де: 
- сума втрат напору від насоса до бака з врахуванням запасу на перелив, але, оскільки в загальному випадку насос качає невелику кількість води по трубопроводу великого діаметра, то можна прийняти =1...2 м;
- геометрична висота підняття води, м, яка залежить від точки підключення всмоктувального трубопроводу і, орієнтовно, може бути визначена за формулою:
де: Нб - висота шару води у баці промивної башти, м
де: К = 0, 5... 1, 2 - відношення висоти води в баці до його діаметру.
Діаметр D = 9, 0 м
Напір насоса для подачі води в бак промивної башти, м
Підбираємо насос марки К290/18 (подача 220-330 м3/год; напір 13-18 м)
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
Об'єм початкової піщаної засипки в фільтри, м3
де: 
= 1, 1 — 1, 2- коефіцієнт ущільнення засипки;
- розрахункова кількість швидких фільтрів;
- площа поперечного перерізу фільтра, м2;
- висота засипки швидкого фільтра, м.
Річний об'єм щорічної досипки, м3
Потреба в кар'єрній сировині для початкової засипки у фільтри, м3
де: 
= 50...60 % — процентний вміст піску необхідної фракції в кар’єрній сировині.
Потреба в кар'єрній сировині для щорічної досипки у фільтри, м3
Для складування кар'єрної сировини передбачають заасфальтований майданчик.
Площа заасфальтованого майданчика, м2
де: 
= 0, 5 м - висота шару кар'єрної сировини.
Сортування піску може виконуватися на гідрокласифікаторах, пневмокласифікаторах, ситових грохотах, сортувальних машинах.
Час роботи класифікатора
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |
де:
П - продуктивність класифікатора, м /год.
При використанні гідрокласифікатора ТКП-4 П = 5 м3/год вихідної сировини, пневмокласифікатора ПК-1М - П = 10... 12 м3/год.,
Для щорічної досипки
Рис. 16. Схема установки для приготування фільтрованого матеріалу
1-живильник; 2 – валкова дробарка; 3 – ситовий грохот; 4 – транспортер; 5 – зони відбору пилу; 6 – аспіраційні лінії; 7 – витяжний вентилятор; 8 – циклон для знепилення відібраного повітря; 9 – зернистий матеріал на повторне подрібнення;
10 – готова продукція; 11 – відходи
Рис. 17. Схема гідравлічної засипки зернистого матеріалу в швидкий фільтр
1 – зернистий матеріал; 2 – транспортер; 3 – бункер; 4 – гідроелеватор; 5 – подача води
6 – подача води на розпушення засипки; 7 – фільтр; 8 – пульпопровід; 9 – поплавок;
10 – дренаж; 11 – підтримуючі шари; 12 – фільтрувальний шар.
Відсортований пісок може зберігатися в залізобетонних ємностях, які встановлюються в фільтрувальному залі. Подача фільтрувального матеріалу та підтримуючих шарів у фільтри на станціях малої продуктивності виконується вручну, а на більших доцільно використовувати гідротранспорт з водострумснсвими або пісковими насосами з витратами води від 8 до 15 м3 на 1 м3 матеріалу.
Діаметр транспортуючих трубопроводів визначається із розрахункової швидкості руху пульпи 1, 5...2, 5 м/с і не повинен бути меншим за 50 мм.
На рис. 17 показана схема гідравлічної засипки зернистого матеріалу у фільтр.
| Змн. |
| Арк. |
| № докум. |
| Підпис |
| Дата |
| Арк. |
| Проектування станції знебарвлення та прояснення води |