Сооружения для осветления высокомутных вод

6.90. Для осветления высокомутных вод следует предусматривать двухступенчатое отстаивание с обработкой воды реагентами перед отстойниками первой и второй ступеней.

В качестве отстойников первой ступени следует предусматривать радиальные отстойники со скребками на вращающихся фермах или горизонтальные отстойники с цепными скребковыми механизмами. Допускается для удаления осадка применение гидравлической системы его смыва. При обосновании допускается использовать для первой ступени осветления плавучий водозабор-осветлитель с тонкослойными элементами без применения реагентов.

6.91. Виды и дозы реагентов, вводимых в воду перед отстойниками первой и второй ступеней, надлежит определять на основании технологических исследований.

6.92. Камеры хлопьеобразования в горизонтальных отстойниках при осветлении высокомутных вод, как правило, следует проектировать механического типа. Перед радиальными отстойниками камеры хлопьеобразования не предусматриваются. Горизонтальные отстойники следует проектировать согласно пп. 6.67—6.76.

6.93. Площадь радиальных отстойников F_р.о, м², при их использовании для первой ступени отстаивания высокомутных вод следует определять по формуле

, (17)

где q — расчетный расход, м³/ч;

u₀ — скорость выпадения взвеси, принимаемая 0,5—0,6 мм/с;

f — площадь вихревой зоны радиального отстойника, радиус которой принимается на 1 м больше радиуса распределительного устройства, м².

Низ центрального распределительного устройства делается глухим, верх его должен быть на глубине, равной высоте слоя воды у периферийной стенки; радиус его следует принимать равным 1,5—2,5 м. Площадь отверстий в боковой стенке водораспределительного устройства надлежит определять из расчета скорости движения воды через них 1 м/с при диаметре отверстий 40—50 мм.

Сбор осветленной воды следует предусматривать периферийным желобом с затопленными отверстиями или с треугольными водосливами согласно п. 6.84.

6.94. Среднюю концентрацию уплотненного осадка в отстойниках первой ступени следует принимать 150—160 г/л.

Скорые фильтры

6.95. Фильтры и их коммуникации должны быть рассчитаны на работу при нормальном и форсированном (часть фильтров находится в ремонте) режимах. На станциях с количеством фильтров до 20 следует предусматривать возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве — двух фильтров.

6.96. Для загрузки фильтров надлежит использовать кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. Все фильтрующие материалы должны обеспечивать технологический процесс и обладать требуемой химической стойкостью и механической прочностью. При хозяйственно-питьевом водоснабжении должны учитываться требования п. 1.3.

6.97. Скорости фильтрования при нормальном и форсированном режимах при отсутствии данных технологических изысканий надлежит принимать согласно табл. 21 с учетом обеспечения продолжительности работы фильтров между промывками, не менее: при нормальном режиме — 8—12 ч, при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтров — 6 ч и обеспечения для хозяйственно-питьевых водопроводов требований ГОСТ 2874—82.

6.98. Общую площадь F_ф, м², следует определять по формуле

F_ф = q/(Т_стv_н - n_прq_пр - n_прt_прv_н), (18)

где Q — полезная производительность станции, м³/сут;

Т_ст — продолжительность работы станции в течение суток, ч;

v_н — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, принимаемая по табл. 21, с учетом расчетов по формуле (20);

n_пр — число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

q_пр — удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м², следует рассчитывать с учетом п. 6.110.

t_пр — время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой, — 0,33 ч, водой и воздухом — 0,5 ч.

Примечание. При водовоздушной промывке величина q_пр определяется как сумма соответствующих величин на отдельных этапах промывки.

6.99. Количество фильтров на станциях производительностью более 1600 м³/сут должно быть не менее четырех. При производительности станции более 8—10 тыс. м³/сут количество фильтров следует определять с округлением до ближайших целых чисел (четных или нечетных в зависимости от компоновки фильтров) по формуле

(19)

При этом должно обеспечиваться соотношение

v_ф = v_нN_ф/(N_ф - N₁), (20)

где N₁ —число фильтров, находящихся в ремонте (см. п. 6.95);

v_ф — скорость фильтрования при форсированном режиме, которая должна быть не более, указанной в табл. 21.

Площадь одного фильтра надлежит принимать не более 100—120 м².

6.100. Предельные потери напора в фильтре следует принимать для открытых фильтров 3—3,5 м в зависимости от типа фильтра, для напорных фильтров — 6—8 м.

6.101. Высота слоя воды над поверхностью загрузки в открытых фильтрах должна быть не менее 2 м; превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды — не менее 0,5 м.

6.102. При выключении части фильтров на промывку скорость фильтрования на остальных фильтрах надлежит принимать постоянной или повышающейся; при этом скорости фильтрования не должны превышать величину v_ф, указанную в табл. 21. При работе фильтров с постоянной скоростью фильтрования надлежит предусматривать над нормальным уровнем воды в фильтрах дополнительную высоту Н_доп, м, определяемую по формуле

(21)

где W₀ — объем воды, м³, накапливающейся за время простоя одновременно промываемых фильтров;

SF_ф — суммарная площадь фильтров, м², в которых происходит накопление воды.

При форсированном режиме скорости движения воды в трубопроводах (подающем и отводящем фильтрат) должны быть не более 1—1,5 м/с.

Таблица 21

Фильтры	Характеристика фильтрующего слоя	Скорость фильтрования,
	Материал	Диаметр зерен, мм	Коэффициент	Высота	м/ч
	загрузки	наименьших	наибольших	эквивалентный	неоднородности загрузки	слоя, м	при нормальном режиме vн	при форсированном режиме vф
Однослойные	Кварцевый	0,5	1,2	0,7 – 0,8	1,8 – 2	0,7 – 0,8	5 – 6	6 – 7,5
скорые	песок	0,7	1,6	0,8 – 1	1,6 – 1,8	1,3 – 1,5	6 – 8	7 – 9,5
фильтры с		0,8		1 – 1,2	1,5 – 1,7	1,8 – 2	8 – 10	10 – 12
загрузкой	Дробленный	0,5	1,2	0,7 – 0,8	1,8 – 2	0,7 – 0,8	6 – 7	7 – 9
различной	керамзит	0,7	1,6	0,8 – 1	1,6 – 1,8	1,3 – 1,5	7 – 9,5	8,5 – 11,5
крупности		0,8		1 – 1,2	1,5 – 1,7	1,8 – 2	9,5 – 12	12 – 14
Скорые фильтры с	Кварцевый песок	0,5	1,2	0,7 – 0,8	1,8 – 2	0,7 – 0,8	7 – 10	8,5 – 12
двухслойной загрузкой	Дробленный керамзит или антрацит	0,8	1,8	0,9 – 1,1	1,6 – 1,8	0,4 – 0,5

Примечания: 1. Расчетные скорости фильтрования в указанных пределах должны приниматься в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, технологии ее обработки перед фильтрованием и других местных условий. При очистке воды для хозяйственно-питьевых нужд надлежит принимать меньшие значения скоростей фильтрования.

2. Однослойные скорые фильтры с крупностью загрузки 0,8—2 мм надлежит применять только для производственного водоснабжения.

3. Допускаются отклонения в крупности загрузки фильтров в пределах до 10 %.

4. При применении фильтрующих материалов, не предусмотренных табл. 21, рекомендуемые параметры необходимо уточнять на основании экспериментальных данных или имеющегося опыта применения.

5. Эквивалентный диаметр зерен d_э, мм, следует определять из выражения

где Р_i — процентное содержание фракций со средним диаметром зерен d_i, мм.

6. Коэффициент неоднородности загрузки равен: К_из = d₈₀/d₁₀,

где d₁₀ — диаметр зерен загрузки, мм, прошедших через отверстия сит в количестве 10 % общей массы;

d₈₀ — диаметр зерен загрузки, мм, прошедших через отверстия сит в количестве 80 % общей массы.

7. При использовании фильтров в схемах очистки воды двухступенчатым фильтрованием скорости фильтрования на них следует принимать на 10—15 % больше.

8. При применении загрузок из дробленых керамзита и антрацита водовоздушная промывка не допускается.

6.103. Трубчатые распределительные (дренажные) системы большого сопротивления следует принимать с выходом воды в поддерживающие слои (гравий или другие аналогичные материалы) или непосредственно в толщу фильтрующего слоя. Необходимо предусматривать возможность прочистки распределительной системы, а для коллекторов диаметром более 800 мм их ревизию.

6.104. Крупность фракций и высоту поддерживающих слоев при распределительных системах большого сопротивления следует принимать по табл. 22.

Таблица 22

Крупность зерен, мм	Высота слоя, мм
40 – 20	Верхняя граница слоя должна быть на уровне верха распределительной трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий
20 – 10	100 – 150
10 – 5	100 – 150
5 – 2	50 – 100

Примечания: 1. При водовоздушной промывке с подачей воздуха по трубчатой системе высоту слоев крупностью 10—5 мм и 5—2 мм следует принимать по 150— 200 мм каждый.

2. Для фильтров с крупностью загрузки менее 2 мм следует предусматривать дополнительный поддерживающий слой с размером зерен 2—1,2 мм высотой 100 мм.

6.105. На ответвлениях трубчатого дренажа следует предусматривать: при наличии поддерживающих слоев — отверстия диаметром 10—12 мм, при их отсутствии — щели шириной на 0,1 мм меньше минимального размера зерен фильтрующей загрузки. Общая площадь отверстий должна составлять 0,25—0,5 % рабочей площади фильтра; площадь щелей — 1,5—2 % рабочей площади фильтра. Отверстия надлежит располагать в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Щели должны размещаться равномерно поперек оси и по периметру трубы не менее чем в два ряда.

Расстояние между осями ответвлений следует принимать 250—350 мм, между осями отверстий 150—200 мм, между щелями не менее 20 мм, от низа ответвлений до дна фильтра 80—120 мм.

Потери напора в распределительной системе следует определять по формуле

(22)

где v_к — скорость в начале коллектора, м/с;

v_б.о — средняя скорость на входе в ответвления, м/с;

z — коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый согласно п. 6.86.

Потеря напора в распределительной системе при промывке фильтра не должна превышать 7 м вод. ст.

6.106. Площадь поперечного сечения коллектора трубчатой распределительной системы следует принимать постоянной по длине. Скорость движения воды при промывке следует принимать: в начале коллектора 0,8—1,2 м/с, в начале ответвлений 1,6—2 м/с.

Конструкция коллектора должна обеспечивать возможность укладки ответвлений горизонтально и с одинаковым шагом.

6.107. Допускается применять распределительную систему без поддерживающих слоев в виде каналов, располагаемых перпендикулярно коллектору (сбросному каналу) и перекрываемых сверху полимербетонными плитами толщиной не менее 40 мм.

6.108. Распределительную систему с колпачками надлежит принимать при водяной и воздушной промывке; количество колпачков должно быть 35—50 на 1 м² рабочей площади фильтра.

Потерю напора в щелевых колпачках следует определять по формуле (8), принимая скорость движения воды или водовоздушной смеси в щелях колпачка не менее 1,5 м/с и коэффициент гидравлического сопротивления z = 4.

6.109. Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтров, следует предусматривать стояки-воздушники диаметром 75—150 мм с установкой на них запорной арматуры или автоматических устройств для выпуска воздуха; на коллекторе фильтра надлежит также предусматривать стояки-воздушники диаметром 50—75 мм, количество которых следует принимать при площади фильтра до 50 м² — один, при большей площади — два (в начале и конце коллектора), с установкой на стояках вентилей или других устройств для выпуска воздуха.

Трубопровод, подающий воду на промывку фильтров, надлежит располагать ниже кромки желобов фильтров.

Опорожнение фильтра необходимо предусматривать через распределительную систему и отдельную спускную трубу диаметром 100—200 мм (в зависимости от площади фильтра) с задвижкой.

6.110. Для промывки фильтрующей загрузки надлежит применять воду, очищенную на фильтрах. Допускается применение верхней промывки с распределительной системой над поверхностью загрузки фильтров.

Параметры промывки водой загрузки из кварцевого песка следует принимать по табл. 23.

Таблица 23

Фильтры и их загрузка	Интенсивность промывки, л/(с×м2)	Продолжительность промывки, мин	Величина относительного расширения загрузки, %
Скорые с однослойной загрузкой диаметром D, мм: 0,7 – 0,8	12 – 14
0,8 – 1	14 – 16	6 – 5
1 – 1,2	16 – 18
Скорые с двухслойной загрузкой	14 – 16	7 – 6

Примечания: 1. Большим значениям интенсивности промывки соответствуют меньшие значения продолжительности.

2. При неподвижном устройстве для верхней промывки интенсивность ее следует принимать 3—4 л/(с×м²), напор 30—40 м. Продолжительность промывки 5—8 мин, из них 2—3 мин до проведения нижней промывки. Распределительные трубы следует располагать на расстоянии 60—80 мм от поверхности загрузки через каждые 700—1000 мм. Расстояние между отверстиями в распределительных трубах или между насадками необходимо принимать 80—100 мм. При вращающемся устройстве интенсивность промывки следует принимать 0,5—0,75 л/(с×м²), напор 40—45 м.

При загрузке керамзитом интенсивность промывки следует принимать 12—15 л/(с×м²) в зависимости от марки керамзита (большие интенсивности относятся к керамзитам большей плотности).

6.111. Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Ширину желоба В_жел надлежит определять по формуле

(23)

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

а_жел — отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое от 1 до 1,5;

К_жел — коэффициент, принимаемый равным: для желобов с полукруглым лотком — 2, для пятиугольных желобов — 2,1.

Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны.

Лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

6.112. В фильтрах со сборным каналом расстояние от дна желоба до дна канала Н_кан следует определять по формуле

(24)

где q_кан — расходы вод по каналу, м³/с;

В_кан — ширина канала, м, принимаемая не менее 0,7 м.

Примечание. Уровень воды в канале с учетом подпора, создаваемого трубопроводом, отводящим промывную воду, должен быть на 0,2 м ниже дна желоба.

6.113. Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов Н_ж надлежит определять по формуле

(25)

где Н_з — высота фильтрующего слоя, м;

а_з — относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах, принимаемое по табл. 23.

6.114. Водовоздушную промывку надлежит применять для фильтров с загрузкой из кварцевого песка при следующем режиме: продувка воздухом с интенсивностью 15—20 л/(с×м²) в течение 1—2 мин, затем совместная водовоздушная промывка с интенсивностью подачи воздуха 15—20 л/(с×м²) и воды 3—4 л/(с×м²) в течение 4—5 мин и последующая подача воды (без продувки) с интенсивностью 6—8 л/(с×м²) в течение 4—5 мин.

Примечания: 1. Более крупнозернистым загрузкам соответствуют большие интенсивности подачи воды и воздуха.

2. При обосновании допускается применять режимы промывки, отличающиеся от указанного.

6.115. При водовоздушной промывке воду и воздух следует подавать через распределительные системы со специальными колпачками или по раздельным трубчатым распределительным системам для воды и воздуха.

6.116. При водовоздушной промывке надлежит применять систему горизонтального отвода промывной воды с пескоулавливающим желобом, образованным двумя наклонными стенками — водосливной и отбойной.

6.117. Вода на промывку должна подаваться насосами или из бака. В зависимости от числа фильтров на станции промывные системы должны быть рассчитаны на промывку одного или нескольких фильтров одновременно. Объем промывного бака должен обеспечивать одну дополнительную промывку сверх расчетного их числа.

Напор воды для промывки фильтров следует принимать с учетом потерь напора в распределительной системе, подводящих коммуникациях промывной воды и при загрузке фильтров.

Насос для подачи воды в бак должен обеспечивать его наполнение за время не больше, чем интервалы между промывками фильтров при форсированном режиме. Забор воды насосом, подающим воду в бак, следует производить из резервуара фильтрованной воды. Допускается производить забор из трубопровода фильтрованной воды, если он не превышает 50 % расхода фильтрата.

Для промывки фильтров забор воды должен производиться из резервуаров фильтрованной воды, в которых надлежит предусматривать запас воды на одну дополнительную промывку сверх расчетного их числа.

Скорости движения воды в трубопроводах, подающих и отводящих промывную воду, следует принимать 1,5—2 м/с. Должна быть исключена возможность подсоса воздуха в трубопроводы, подающие промывную воду на фильтры, а также подпора воды в трубопроводах, отводящих промывную воду.