Контактные префильтры

Расчет контактных префильтров (КПФ) производится с учетом расхода воды на промывку фильтров, то есть расчетная производительность КПФ составляет

Q_кпф = Q + W_сут= 26600 + 2268 = 28868 м³/сут

К проектированию принимаются КПФ с водовоздушной промывкой (по схеме КО-3) с загрузкой из кварцевого песка со следующими параметрами (п. 6.142 [1]):

Характеристика фильтрующего слоя
Материал загрузки	Диаметр зерен, мм				Коэф-т неоднородности загрузки		Высота слоя, м		Скорость фильтрования
	наименьших	наиболь ших	эквивалентный	Нормальный режим					Форсирован. режим
Кварцевый песок	1.0	2.0	1.1-1.3	1,6-1,8		2.3		6,0		7.2

Дренаж выполняется трубчатым с отверстиями диаметром 10 мм. Высота поддерживающих слоев принимается 0.7 м. В связи с наличием второй ступени осветления на фильтрах сброс первого фильтрата у КПФ не предусматривается.

Промывка КПФ осуществляется в 3 этапа:

1 этап – взрыхление загрузки воздухом с интенсивностью 20 л/см²

(п. 6.133 [1]) в течение 2 мин;

2 этап – совместная водовоздушная промывка при подаче воздуха с интенсивностью 20 л/см² и воды i₁ = 3.5 л/с  м² в течение ₁ = 6 мин;

3 этап – промывка водой с интенсивностью i₂ = 7.0 л/с  м² в течение 6 мин;

Общая площадь фильтрования определяется по формуле 27 [1]

F_ф = Q_кпф / [T_ст v_н – n_пр (q_пр + _пр v_н)],

где Q_кпф – расчетная производительность КПФ, Q_кпф = 28868 м³/сут;

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

v_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, v_н = 6 м/ч;

n_пр – число промывок одного фильтра в сутки, n_пр = 2;

q_пр – удельный расход воды на одну промывку одного КПФ,

q_пр = (i₁ + i₂) · ₁ · 3.6 / 60 = (3.5 + 7.0) 6  3.6 / 60 = 3.78 м³/м²;

_пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для КПФ с водовоздушной промывкой – 0.5 ч;

F_ф = 28868 / [24 6 – 2 (3.78 + 0.5  6)] = 215 м².

В соответствии с рекомендациями п. 6.99 [1] количество КПФ определяется из выражения

N_кпф = 0.5 (F_ф)^1/2 = 0.5 (221)^1/2 = 7,5

К установке принимается 8 КПФ.

Проверяется величина форсированной скорости фильтрования v_ф из условия

v_ф = v_н N_ф /( N_ф – N₁) ≤ 1.2 v_н,

где N₁ – число фильтров, находящихся в ремонте, при N_ф < 20, N₁ = 1.

v_ф = 6 · 8 / (8 – 1) = 6,86 м/ч, это меньше 1,2 · 8 = 9,6 м/ч, что говорит о соблюдении необходимого условия.

Площадь одного КПФ равна

F_1кпф = F_ф / 6 = 215 / 8 = 26,87м².

В соответствии с площадью фильтрования принимается конструктивная схема КПФ с выносным коллектором размерами в плане 6.0  6.0 м, с площадью фильтрования 27.0 м².

Расход воды на промывку КПФ при водяной отмывке определяется из выражения

Q_пр = 6.0  27.0 = 162 л/с или 162  3.6 = 583,2 м³/ч

Объем воды на промывку одного КПФ равен

W_1кпф = q_пр F_1кпф = 3.78 · 27 = 102 м³.

Суточный расход воды на промывку всех КПФ составляет

W_{сут.кпф} = W_1кпф N_кпф  n_пр = 102  8  2 = 1632 м³.

Насосы для промывки КПФ: Q_пр = 681 м³/ч; Н = 12-15 м. К установке принимается 2 рабочих и 1 резервный насосы марки К200-150-250 с частотой вращения вала 1450 1/мин.

Воздуходувки для промывки КПФ: Q_пр.воз = 20 · 27 · 60 / 1000 = 32.4 м³/мин.

К установке принимается 1 рабочая и 1 резервная воздуходувки марки ВК-50.

Определение диаметров технологических трубопроводов:

- подача исходной воды и отвод фильтрата от каждого КПФ – q₁ = 334 / 8 = 41,8 л/с, D = 200 мм, V = 1.22 м/с;

- подача и отвод промывной воды q_пр = 162 л/с, D = 400 мм, V = 0.90 м/с;

- подача воздуха q_пр.воз = 20 · 27 = 540 л/с, D = 200 мм, V = 15.7 м/с;

- опорожнение КПФ – D = 150 мм.

Рис. 3.19. Контактный префильтр с водовоздушной промывкой

1 – коллектор водяного дренажа; 2 – дырчатые распределительные трубы водяного дренажа; 3 – поддерживающий гравийный слой; 4 – фильтрующая загрузка; 5 – водосливная стенка; 6 – канал; 7 – струенаправляющий выступ; 8 - дырчатые распределительные трубы воздушного дренажа; 9 – подача исходной воды в КПФ; 10 – отвод фильтрованной воды; 11 – подача промывной воды; 12 – отвод промывной воды; 13 – опорожнение КПФ; 14 – коллектор исходной воды; 15 – коллектор фильтрованной воды; 16 – коллектор подачи воды на промывку; 17 – коллектор отвода промывной воды; 18 – подача сжатого воздуха