Качество воды (стр. 9 из 12)
Поддерживающие слои должны состоять по возможности из однородных частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не должен более чем в 2 раза превышать размер самых мелких зерен этого же слоя (например, 2-4, 4-8, 8-16, 16-32мм).
Размер самых мелких зерен верхнего поддерживающего слоя, на который укладывается фильтрующий слой, должен быть в 2 раза больше, чем размер самых крупных зерен фильтрующего слоя. Толщину поддерживающих слоев в фильтрах, оборудованных дренажными системами большого сопротивления, принимают в соответствии с приведенными ниже данными.
| Крупность зерен в мм | Толщина слоя в мм |
| 32-16 | Верхняя граница слоя должна быть на 100мм выше отверстий дренажной системы |
| 16-8 | 100 |
| 8-4 | 100 |
| 4-2 | 50 |
Для предотвращения сдвига поддерживающих гравийных слоев может использоваться укладка поверх поддерживающих слоев плит из беспесчаного макропористого бетона или пригрузка верхнего поддерживающего слоя (2-4мм) обратным фильтром толщиной 20-25см из крупного (16-32мм) гравия.
4.4 Скорые фильтры.
Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их коагулированием в прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой.
При фильтровании воды сверху вниз на скорых фильтрах осветление воды достигается в результате двух одновременно протекающих процессов – задержания наиболее крупных частиц взвеси в пленке на поверхности фильтрующего слоя и адгезии (сцепления) или абсорбции скоагулированных более мелких частиц поверхностью зерен фильтрующего слоя.
При оптимальной коагуляции и надлежащем подборе загрузки скорого фильтра его фильтрат обычно содержит не более 1 мг/л взвешенных веществ.
По мере работы фильтра увеличивается количество задержанных им загрязнений – нарастает толщина пленки на поверхности песка, увеличивается количество загрязнений, отложившихся в толще фильтрующей загрузки, и глубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра, снижается скорость фильтрования.
Если крупность загрузки и толщина фильтрующего слоя выбраны правильно, то предельно допустимая потеря напора в фильтре наступит практически в тоже время, когда частицы загрязнений начнут проникать через загрузку в фильтрат.
Глубина проникания взвеси в толщу фильтрующего слоя возрастает с увеличением скорости фильтрования и диаметра его зерен. Поскольку скорость возрастания потери напора растет с уменьшением диаметра зерен и увеличением скорости фильтрования, в практике водоподготовки наметилась тенденция к увеличению крупности зерен при одновременном повышении высоты фильтрующего слоя, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не допуская увеличения мутности фильтрата.
Мутность фильтрата и продолжительность фильтроцикла зависят не только от мутности поступающей на фильтры воды, дисперсности содержащейся в ней взвеси, скорости фильтрования и размера зерен, но и от прочности хлопьев скоагулированных загрязнений воды.
При содержании в осветляемой воде прочных хлопьев взвеси, например при введении в воду перед фильтрами или отстойниками активированной кремниевой кислоты, полиакоиламида (ПАА) или других флокулянтов,мутность фильтрата в течение всего фильтроцикла остается минимальной, и фильтр выключают на промывку по достижении предельной потери напора. При содержании в воде непрочных хлопьев мутность фильтрата непостоянна в течение фильтроцикла – при достижении потери напора в фильтре некоторой величины, меньшей чем предельная, начинается разрушение задержанных фильтром хлопьев и вынос загрязнений в фильтрат. В этом случае фильтр выключают на промывку не по потери напора, а по проскоку взвеси. Продолжительность фильтроцикла сокращается, увеличивается расход промывной воды.
Введение в воду непосредственно перед фильтрами ПАА или активированной кремниевой кислоты в очень небольших количествах (0,015мг/л ПАА, 0,05мг/лSiO2-3) позволяют значительно повысить продолжительность фильтроцикла при одновременном снижении мутности фильтрата. Активированная кремниевая кислота для цветных вод имеет по эффективности и стоимости преимущества перед ПАА.
Когда начинается проскок взвеси в фильтрат или когда величина потери напора становится предельной, производят промывку фильтрующего слоя.
Фильтры могут быть открытыми или напорными.
Открытый безмешалочный скорый фильтр (рис.4.1) представляет собой обычно прямоугольный в плане резервуар. На дне его расположена дренажная система, служащая для отвода фильтрата и распределения промывной воды по площади фильтра при его промывке.
Над дренажем находятся поддерживающие гравийные слои и поверх них фильтрующий слой. Выше фильтрующего слоя устраивают желоба, служащие для отвода из фильтра при его промывке грязной промывной воды. По этим желобам в фильтр подается фильтруемая вода.
Сравнение стоимости строительства и эксплуатации фильтровальных станций равной производительности, но с разным числом фильтров и разными их размерами показало, что для станций малой и средней производительности (до 30 000м3/сутки) наиболее экономично принимать четыре фильтра при строительстве станций в одну очередь и шесть фильтров при строительстве станций в две очереди, если четыре фильтра обеспечивают водопотребление первой очереди.
4.5 Напорные скорые фильтры.
Напорные фильтры представляют собой стальные цилиндрические резервуары со сферическими днищами. Они бывают вертикальные и горизонтальные.
Конструкция вертикального фильтра диаметром от 1000 до 3400мм приведена на рис.4.2 и в табл. 5.1. Трубчатая дренажная система изготовляется из обычной стали. На ее штуцера навертывают фарфоровые или пластмассовые щелевые колпачки.
Вертикальные напорные фильтры, выпускаемые в СССР, имеют максимальную площадь фильтрования 9,1м2, что обеспечивает их производительность на водах различного качества от 50 до 90м3/ч.
Так как по экономическим соображениям желательно иметь на станции от четырех до шести фильтров, вертикальные напорные фильтры следует применять на станциях производительностью не более 300 – 500м3/ч.
Таблица 4.1
Размеры и веса вертикальных напорных фильтров.
| показатель | Размеры и вес фильтров при их диаметре в мм | |||||
| 1000 | 1500 | 2000 | 2600 | 3000 | 3400 | |
| Высота слоя загрузки в мм | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| Размеры в мм:Высота фильтра НДиаметр D1Патрубков d | 291272080 | 32981000125 | 36201400150 | 40001600200 | 43702000250 | 45302200250 |
| Вес фильтра без арматуры в кг | 1050 | 1780 | 2120 | 3755 | 4845 | 6360 |
| Нагрузочный вес в т | 4 | 8,5 | 15 | 28 | 37 | 50 |
Схема фильтра с эжекторной промывкой фильтрующего слоя показана на рис.4.3. Фильтр имеет коническое дно, в нижней части которого по вертикальной оси фильтра установлен эжектор. Выходная труба эжектора проходит через всю толщу фильтрующего слоя до кромки водосборных желобов, размещенных вдоль наружных стенок фильтра.
Дренажная система фильтра из щелевых труб расположена выше перехода конического дна в цилиндрическую часть фильтра в толще фильтрующей загрузки.
Осветляемая вода поступает в водосборные желоба и через их кромки в фильтр, где она профильтровывается сверху вниз через фильтрующую загрузку до дренажной системы, через которую фильтрат отводится из фильтра.
4.6 Расчетных основных параметров фильтров.
Основными параметрами, определяющими работу фильтра, являются скорость фильтрования, а также гранулометрический состав и толщина слоя фильтрующего материала. Значения этих трех величин связаны между собой и определяются требованиями, приведенными в таблице 4.2
Таблица 4.2
Основные расчетные параметры скорых фильтров
| тип фильтра | Характеристика фильтрующего слоя | vр.н в м/ч | vр.ф в м/ч | ||||||||
| dмин в мм | dмакс в мм | dэ в мм | Кн | высота слоя в мм | |||||||
| однопоточные | 0,5 | 1,2 | 0,7- 0,8 | 2- 2,2 | 700 | 6 | 7,5 | ||||
| с однородной | 0,7 | 1,5 | 0,9-1 | 1,8-2 | 1200-1300 | 8 | 10 | ||||
| загрузкой различной крупности | 0,9 | 1,8 | 1,1-1,2 | 1,5-1,7 | 1800-2000 | 10 | 12 | ||||
| Кварцевый песок | |||||||||||
| двухслойные | 0,5 | 1,2 | 0,8 | 2 | 400-500 | ||||||
| Антрацитовая крошка | 10 | 12 | |||||||||
| 0,8 | 1,8 | 1,1 | 2 | 400-500 | |||||||
| двухпоточные | 0,5 | 1,5 | 0,9 | 2-2,2 | 1450-1650 | 12 | 15 | ||||
Необходимая площадь фильтров определяется по средней расчетной скорости при нормальном режиме работы установки wр.н, когда фильтры поочередно или попарно отключаются для производства операций, связачных с их промывкой.
При ремонте ( перегрузке ) одного или одновременно двух фильтров ( в зависимости от их числа ) остальные фильтры работают в форсированном режиме при расчетной скорости фильтрации
(4.1)где vр.ф – расчетная скорость фильтрации при форсированном режиме;
N- общее число фильтров ;
N1 – число одновременно ремонтируемых фильтров.
Предельные значения vр.н и vр.ф приведены в таблице 4.2 Если при малом числе фильтров значение vр.ф определяемое по формуле 4.1 окажется большей нормируемой предельной величины, то соответственно должно быть снижено значение расчетной скорости при нормальном режиме.