Расчет фильтров станции водоподготовки

Введение

Одним из методов освобождения воды от взвешенных и коллоидных примесей является фильтрование её через пористую среду. При обработке осадка широко применяются центрифуги.

Для обезвоживания осадка в данной работе было необходимо рассчитать количество скорых безнапорных фильтров станции водоподготовки определённой производительности, количество центрифуг, а также предложить планировку помещения для их размещения.

Для обезвоживания осадка, сбора и работы локальных сооружений очистки поверхностных стоков необходимо выполнить их расчёт, предусмотреть вариант канализования.

Расчет сооружений водоподготовки, обработки осадка и очистки поверхностного стока

Исходные данные

Производительность водопроводной станции Q_п= 10 тыс. м³/cут;

Характеристика фильтрующей загрузки:

материал – песок кварцевый;

крупность 0,8 – 2,0 мм;

высота H_ф= 800 мм;

Скорость фильтрования, м/час:

при нормальном режиме 8,0;

при форсированном режиме 9,5;

Расчетная продолжительность фильтроцикла Т=10,5 час;

Режим промывки:

интенсивность, W=14 л/с·м²;

продолжительность, t=5,5 мин=0,09 час;

объем воды, образующейся при простое промываемого фильтра,

w₀=0,5 м³;

Сырой осадок:

количество, q_mud=0,04Q_п=400м³/cут;

влажность, P_mud,en=93,7%;

Избыточный ил:

количество, q_i,en=0,03Q_п=300 м³/cут;

влажность, P_if,en=99%;

Эффективность задержания сухого вещества:

сырого осадка, Э_mud=52%;

избыточного ила, Э_i=17%;

смеси, Э_it=32%;

Влажность кека, P_mud,e×=72%;

Площадь поверхностного стока, S=0,0001(L+100)(B+100), га;

Расход дождевых вод, q=z·A₁,2·S/t₁,2n-0,1, л/сек;

Интенсивность дождя для конкретной местности, q₂₀=50 л/сек·га;

Показатель интенсивности, n=0,38;

Среднее количество дождей, m=150;

Период однократного превышения расчетной интенсивности, P=0,40;

Показатель степени, γ=1,54;

Расчетная скорость, V=1,4 м/с.

Расчет фильтров станции водоподготовки

Фильтры рассчитывают на работу при нормальном и форсированном режимах при выключении отдельных фильтров на промывку и ремонт. Расчет скорых безнапорных фильтров начнем с определения общей площади фильтров на станции:

, м², (1)

где Q_п – полезная производительность станции, м³/сут;

m – продолжительность работы станции в течение суток (принимаем 24 ч);

v – скорость фильтрования при нормальном режиме, м³/ч;

n – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации:

, (2)

где T – расчетная продолжительность фильтрующего цикла при нормальном режиме, ч;

t₁ – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаем для фильтров, промываемых водой, равным 0,33 ч;

q – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м²:

q=3,6·W·t, (3)

где W – интенсивность промывки фильтра, л/с∙м²;

t – продолжительность промывки фильтра, ч.

По формуле (2): ;

По формуле(3) : q=3,6·14·0,009=4,536 м³/м²;

По формуле (1) : м².

По общей площади фильтров (в первом приближении) принимаем их количество, используя выражение:

(4)

При назначении количества фильтров должно обеспечиваться соотношение:

, (5)

где V_ф – допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме, м³/ч;

N₁ – число фильтров, одновременно находящихся в ремонте (принимаем 1, так как N<20).

Исходя из расчета можно принять 4 рабочих фильтра и один резервный.

Определяем площадь одного фильтра:

м² (6)

где N – количество рабочих фильтров.

В соответствии с основными типоразмерами, которые разработали ведущие проектные организации, примем размеры фильтров (b×l) 3,5×5 м.

Определим высоту фильтра Н, м:

Н=Н_п+Н_ф+Н_в+Н_д+Н_с, (7)

где Н_п – высота поддерживающего слоя, 0,1 м:

Н_ф – высота фильтрующего слоя, м;

Н_в – высота слоя воды над фильтрующей загрузкой, принимаем равной 2 м;

Н_д – дополнительная высота фильтров (в м), определяемая при работе их с постоянной скоростью фильтрования, при выключении одного из них на промывку, по формуле:

(8)

где W_o – объем воды, накапливающийся за время простоя промываемого фильтра, м³;

Σf – суммарная площадь фильтров, в которых накапливается вода, м²:

Σf=a·f, (9)

a – количество фильтров, находящихся в определенный момент на промывке:

, (10)

n – число промывок одного фильтра в течение суток при нормальном режиме эксплуатации;

Н_с – превышение кромки бортов фильтра над поверхностью воды, принимаем равным 0,5 м.

По формуле (10) :

Т.к. , то для расчета принимаем ;

По формуле (9) : Σf=1·14,07= 14,07 м² ;

По формуле (8) : м ;

По формуле (7) : Н= 0,1 + 0,8 + 2 + 0,035 + 0,5 = 3,43 м

Размеры здания для размещения фильтров (рисунок 1):

· длина 18 м;

· ширина 18 м;

· высоту помещения принимаем равной трем высотам фильтра, найденной расчетом(3х 3,43=10,29 м). Учитывая размер стеновых панелей, высота помещения составит 12 м.

Рисунок 1 – Эскиз помещения фильтрозала