Техника улучшения качества природных вод (стр. 5 из 5)

Таблица 11 – Характеристика выбранного фильтра

Тип фильтра	Характеристика фильтрующего слоя						Скорость фильтрования при разных режимах работы, м/ч
	Материал загрузки	Диаметр зерен, мм			Коэфф.неод-ти, Кн	Высота слоя, Нф, м	Нормальный	Форсированный
		min	max	экв.
Выписываются выбранные параметры из таблицы 21

Фильтрующая загрузка в скорых фильтрах располагается на поддерживающемслое, в котором укладывается распределительная система большого сопротивления. Крупность фракций и высота поддерживающих слоев принимается по таблице 12 (п. 6.104 [2]).Общая высота поддерживающего слоя обычно не превышает 500 мм, с крупностью зерен в верхнем слое 5–2 мм.

Таблица 12 – Конструкция поддерживающего слоя

Крупность зерен, мм	Высота слоя, мм	Примечание
40–20	Верхняя граница слоя должна быть на уровне верха распределительной трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий дренажной системы	В таблице представлена последовательность засыпки слоев снизу вверх
20–10	100–150
10–5	100–150
5–2	50–100

Для зернистой загрузки скорых фильтров используются кварцевый песок, дробленый керамзит и другие материалы, обеспечивающие технологический процесс и обладающие химической стойкостью и механической прочностью.

7.1 Определение размеров фильтра

Общая площадь фильтрации F_Ф, м²вычисляется по формуле (п. 6.98 [2])

F_Ф = Q_РАСЧ / (Т_СТ х V_Ф – 3,6 х n х ω х t₁ – nxt₂xV_Ф),

где Т_СТ - продолжительность работы станции в течение суток, ч, принимаем круглосуточную работу ВОС т.е. Т_СТ =24 ч;

V_Ф - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, принимается (таблица 11);

n– число промывок каждого фильтра в сутки (п. 6.97);

ω – интенсивность промывки, л/(с х м²);

t₁ – принятая продолжительность промывки, ч;

t₂ – время простоя фильтра при промывке, принимается в соответствии с п. 6.98 [2] 0,33 ч.

Интенсивность промывки ω, л/(с х м²) и ее продолжительностьt_1, ч принимается по таблице 13 в соответствии с выбранным типом фильтра.

Таблица 13 – Параметры промывки скорого фильтра

Тип фильтра и его загрузки	Интенсивность промывки, ω, л/(с х м2)	Продолжительность промывки, t1, ч	Величина относительного расширения загрузки, е, %
СФ с однослойной загрузкой Д, мм:0,7–0,80,8–1,01,0–1,2	12–1414–1616–18	6–5	453025
СФ с двухслойной загрузкой	16–18	7–6	50

F_Ф = 7410 / (24 х 6 – 3,6 х 2 х 12,5 х 0,1 – 2 х 0,33 х 6) = 55,71 (м²)

Площадь одного фильтра, ƒ, м² определяется

ƒ = F_Ф / N.

N = 0,5

= 0,5 = 4

ƒ = 55,72 / 4 = 13,93 (м²)

По величине ƒ, м² определяются размеры фильтра (ширина b, м и длина а, м), которые согласовываются с соответствующим типовым проектом ВОС. Фильтры проектируются прямоугольными (квадратными) в плане.

b = 13.93 / 4 = 3.48 (м)

При площади фильтра менее40 м² принимают конструкцию фильтров с боковым карманом, при большей площади – рекомендуется проектировать фильтры с центральным распределительным карманом.

7.2 Расчет дренажной распределительной системы

В проектируемом фильтре проектируется трубчатая распределительная (дренажная) система большого сопротивления с выходом воды в поддерживающие слои. Предназначена для равномерного распределения промывной воды по площади фильтрующей загрузки при промывке и равномерного сбора профильтрованной воды. Выполняется система из стальных или полиэтиленовыхтруб.

1 – центральная распределительная труба (коллектор); 2 – дырчатые ответвления; 3 – отверстия распределительной системы.

Рисунок 7 – Схема дренажной распределительной системы

Дренажная системасостоит из центрального распределительного коллектора и дырчатыхответвлений. Расчет системы заключается в подборедиаметров распределительных труб и расчете их перфорации.

Рассчитывается система на пропуск воды, необходимой для промывки одного фильтра q_ПР, л/с

q_ПР = ƒ х ω, → м³/с,

q_ПР =13,93 х 12,5 = 174,13 (л/с)

0,174 м³/с

Диаметр центрального коллектора Д_КОЛ, мм определяется

Д_КОЛ =

где V_К - скорость движения воды в коллекторе, м/с принимается 1,0–1,5 м/с;

Д_КОЛ =

= 1,77 (м)

По таблице 7 выписываем соответствующий наружный диаметр коллектора Д_КОЛ^Н, мм, тогда длинаодногоответвленияℓ_ОТ, м будет

ℓ_ОТ = 0,5 х (b– Д_КОЛ^Н).

ℓ_ОТ = 0,5 х (3,48 – 1,77) = 0,86 (м)

Площадь фильтра, приходящаяся на одно ответвление ƒ_ОТВ, м² определяется

ƒ_ОТВ = 0,5 х (b– Д_КОЛ^Н) х m,

где m– расстояние между ответвлениями, м принимается по п. 6.105 [2] в пределах 0,25–0,35 м.

ƒ_ОТВ = 0,5 х (3,48 – 1,77) х 0,3 = 0,26 (м)

Количество ответвлений N_ОТВ, шт. составляет

N_ОТВ = F_Ф / ƒ_ОТВ,

N_ОТВ = 55,72 / 0,26 = 214 (шт.)

Полученная величина округляется до четного целого числа т. к. ответвления располагаются с двух сторон центрального коллектора.

Расход промывной воды, поступающей в фильтр через одно ответвление q_ОТВ, л/с составляет

q_ОТВ = ƒ_ОТВ х ω.

q_ОТВ = 0,26 х 12,5 = 3,25

Скорость движения в ответвлениях, по рекомендации п. 6.106 [2], не должна превышатьV_ОТВ = 1,5–2,0 м/с. По скорости V_ОТВ, м/с и расходу q_ОТВ, л/с по [4] подбираем соответствующий диаметр ответвлений d_ОТВ, мм.

Перфорация дренажной системы рассчитывается с соблюдением рекомендаций п. 6.105 [2]:

– диаметр отверстий d_О, мм (принимаются 10–12 мм);

– общая площадь отверстий должна составлять 0,25–0,50% от F_Ф, м²;

– отверстия располагаются в нижней части ответвлений в два ряда в шахматном порядке под углом 45˚ к вертикали.

Общая площадь всех отверстий ∑ƒ_О, м² составляет

∑ƒ_О = (0,5 – 0,25) х F_Ф / 100

∑ƒ_О = (0,5 – 0,25) х 55,72 / 100 = 0,14 (м²)

Задавшись d_О, мм, определяется площадь одного отверстия ƒ_О, м², общее количество отверстийN_О = ∑ƒ_О / ƒ_О, шт. и количество отверстий, приходящееся на одно ответвлениеN_О¹ = N_О / N_ОТВ, шт.

Правильность выполнения расчетов контролируется определением расстояния между двумя отверстиями на ответвлениях, которое должно быть в пределах 150–200 мм и проверкой соотношений перфорации.

Список литературы

1 СанПиН 2.1.4.1074 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. // Российская газета. – 2001 – 11 – 14 – с. 11–15

2 СНиП 2.04.02–84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Р. – М.: ГУП ЦПП Госстрой России, 2000

3 Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды: Примеры и расчеты. – М.: Стройиздат, 1971.

4 Пурас Г.Н., Пономаренко М.И., Иванова М.Т. и др. Системы водоснабжения и водоотведения сельских поселений. Водоснабжение/ Справочное пособие. Часть II. Гидравлический расчет водопроводных труб – Новочеркасск, НГМА. 2003.

5 Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. – М.: Стройиздат, 1995.

6 Смагин В.Н., Небольсина К.А., Белякова В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению. – М.: Агропромиздат. – 1990.