Определение продолжительности пребывания осадка

В осадкоуплотнителе

Объем осадкоуплотнителя определяется по формуле:

W =l_кор(b_о.у.∙h_верт +2∙

W =16,44∙(2,48∙1,73+2∙ = 102,42 м³

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель, составит

Q_ос = С_в∙Q_расч,

где Q_расч – производительность одного осветлителя.

Q_ос = 317,5∙396=125730 г/час

Среднюю концентрацию осадка δ_ср принимаем 32000мг/л.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе определяется по формуле:

Т = = = 26,06 ч

Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя размещаются по продольной оси дна в том месте, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

Диаметр труб рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка в течение не более 15..20 мин при скорости движения осадка в трубе V_о не менее 1 м/с и скорости в отверстиях не более 3 м/с и должен быть не менее 150 мм.

Расход осадка на каждую трубу определяется по формуле:

Q_ос = ,

где t=15..20 мин.

Q_ос = = 170,7 м³/ч

Принимаем пластмассовую трубу диаметром трубы 250 мм(V=1,43 м/с).

Площадь всех отверстий:

∑f_о = = 0,0158 м²

Диаметр отверстий принимается равным не менее 20 мм, тогда количество отверстий равно:

n_o = = ≈ 50 отверстий

Шаг отверстий определяется по формуле:

0,5 > l_o = = = 0,32 м

Потери напора в отверстиях распределительных труб определяются по формуле:

h₁=ξ ,

где ξ – коэффициент сопротивления, определяемые по следующей формуле:

ξ = + 1 = + 1 = 5,48

где Кn – коэффициент перфорации – отношение суммарной площади отверстий или щелей к площади поперечного сечения прямолинейной трубы или коллектора или к площади живого сечения в конце сборного желоба, 0,15<Кn<0,2.

h₁=5,48 = 0,27 м

Потери напора по длине h2 в трубах, подводящих воду в осветлитель, равны 0,2 м.

Потери напора во взвешенном слое, исходя из потерь 1..2 см на 1 м взвешенного слоя осадка определяются по формуле:

h₃=1..2∙h_з.в.о.= 0,024 м

Потери напора в отверстиях водосборных лотков определяется по формуле:

h₄=ξ =0,27 м

Суммарные потери напоры в осветлителе равны:

∑h=h₁+h₂+h₃+h₄=0,78м

Расчет скорых фильтров

Вода после выхода из осветлителя должна содержать не более 8..12 мг/л взвешенных веществ. Для дальнейшей очистки вода поступает на различные фильтровальные установки.

После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 1,5 мг/л. Помимо взвешенных веществ фильтры должны задерживать большую часть микроорганизмов, понижать цветность воды до допускаемой нормы в 20^о.

В практике водоподготовки, как правило, применяются скорые безнапорные фильтры с одно- или двухслойной фильтрующей загрузкой.

Загрузка фильтров принимается по данным [1, табл. 21], поддерживающие слои - [1, табл. 22]. Для данной работы подбираем в качестве материала загрузки кварцевый песок с эквивалентным диаметром зерен 0,8-1 мм, примем высоту его загрузки 1,4 м.

В качестве поддерживающих слоев используется гравий с крупностью зерен 2-5 мм. Верхняя граница слоя должна быть на уровне верха трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий.

Суммарная площадь скорых фильтров определяется по формуле

,

где τ₁ – продолжительность промывки, равная 0,1 часа;

ω – определяется по [1, табл. 23] равна 15 л/с∙м²;

Q_сут – расчётная производительность станции, м³/сут;

T_ст – продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч;

V_н – расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме м/ч, принимается по [1, табл.21] равная 7 м/ч;

n_пр – число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме эксплуатации, равное 2;

q_пр – удельный расход воды на одну промывку, одного фильтра, м³/ч;

τ_пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой и воздухом – 0,5 ч [1];

3,6 ∙ 15 ∙ 0,1 = 5,4 м³/ч

= 63,3 м³

Количество фильтров на станциях производительностью более 1600 м³/сут должно быть менее четырех, для станций производительностью более 8…10 тыс. м³/сут количество фильтров определяется по формуле:

Принимается количество скорых фильтров равное 4.

При этом должно обеспечиваться соотношение:

где N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте, определяется по [1] равное 1;

V_ф – скорость фильтрования при форсированном режиме должно быть не более указанной в [1, табл. 21], V_ф должно находиться в интервале от 7 до 9,5 м/ч.

Площадь одного фильтра рассчитывается по формуле:

Расчёт распределительной системы фильтра

Распределительная система служит для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра и для сбора профильтрованной воды.

Количество промывной воды, необходимое для одного фильтра:

/c

Диаметр коллектора D_кол распределительной системы определяется по рекомендуемым скорости входа промывной воды V_кол = 0,8…1,2 м/с [1].

По [2] подобрана пластмассовая труба D_кол = 560 мм (при этом V_кол = 1,3 м/с).

Площадь фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстоянии между осями ответвления m (рекомендуется принимать m = 0,25…0,35 м [1], принимается m=0,3 м) и наружном диаметре коллектора D_кол, составит:

где L_ф – длина фильтра.

L_ф – принимается равная 4 м, следовательно, ширина фильтра В_ф =3,9 м.

Расход промывной воды, поступающей через одно ответвление, определяется по формуле:

Диаметр труб ответвлений d_отв, принимается по [2] таким, чтобы скорость движения воды в них не превышала рекомендуемую скорость 1,6…2 м/с [1]. По [2] d_отв=90 мм (при этом V_отв=1,8 м/с).

Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расстоянии между осями ответвлений l_о=250..300мм составит h_о= 12

Так как присутствуют поддерживающие слои на ответвлениях трубчатого дренажа, предусматриваем отверстия диаметром 10 мм. Общую площадь отверстий принимаем равной 0,3% от рабочей площади фильтра [1], то есть 0,047м².

При длине каждого ответвления l_отв=L_ф-D_кол шаг оси отверстий на ответвлении должен оставлять 150..200 мм.

l_отв=4-0,560=3,44 м

Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Расстояние между осями отверстий принимаем 150 мм. Получаем 44 отверстия.

Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах следует предусматривать установку стояков: воздушников диаметром 75…150 мм с установкой на них запорной арматуры или автоматических устройств для выпуска воздуха.

Расчёт устройств для сбора и отвода воды при промывке

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоб полукруглого или пятиугольного сечения, размещаемый над поверхностью фильтрующей загрузки.

Расстояние между осями желобов должно быть не более 2,2 м [1].

Ширина желоба B_жел определяется по формуле

где q_жел – расход воды по желобу, м³/с;

α_жел – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается 1,5;

К_жел – коэффициент, принимаемый для полукруглых желобов – 2.

где n_жел – количество желобов, определяется в зависимости от длины фильтра и расстояния между соседними желобами, которое рекомендуется принимать не более 2,2 м.

Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны. Лотки должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Высота прямоугольной части желоба:

Полезная высота желоба:

Конструктивная высота желоба (с учётом толщины стенки)

Скорость движения воды в желобах принимается 1,5…2 м/с [1].

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желоба Н_ж определяется по формуле:

+ 0,3

где Н₃ – высота фильтрующего слоя, равная 1,4 м;

а₃ – относительное расширение фильтрующей загрузки, принимаемое по [1], равным 30%.

Если конструктивная высота желоба h_к>Н_ж, то в этом случае Н_ж увеличивается на столько, чтобы расстояние от низа желоба до верха загрузки было 0,005…0,06 м. Получаем Н_ж 0,79 м.

Расчёт сборного канала

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, оттуда отводится в сток.

При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:

где q_кан – расход воды в канале, м³/с;

B_кан – минимально допустимая ширина канала, принимаемая равной 0,7 м.

Скорость движения воды в конце сборного канала при площади поперечного сечения:

²

составит:

0,2374/ 0,15= 1,58

что не должно быть менее 0,8 м/с.