Методические указания к расчету фильтра для доочистки сточных вод
Фильтрационные установки применяют для извлечения из сточных вод тонкодиспергированных веществ, масел, нефтепродуктов, смол и др. Процесс фильтрации зависит от многих технологических параметров и в первую очередь – от свойств фильтрующего слоя, свойств фильтрационной среды и примесей, от гидродинамического режима фильтрования.
Фильтры в свою очередь подразделяют на открытые и закрытые, медленные, напорные и скоростные.
Медленные фильтры используют для фильтрования некоагулированных сточных вод. Достоинством таких фильтров является высокая степень очистки, недостатком большие размеры, высокая стоимость и сложность удаления осадка.
Напорные фильтры представляют собой стальные вертикальные или горизонтальные резервуары, загруженные кварцевым песком слоем 1 м и работающие под давлением 0,6 Мпа. Скорость фильтрации 5-12 м/ч.
Скоростные фильтры могут быть двух видов: однослойные (однородный материал) и многослойные (смесь различных материалов). (рис. 6) Они рассчитаны на рабочий и форсированный режимы (при выключении отдельных секций на промывку). Однослойные фильтры с нисходящим потоком воды (без коагулянта или с коагуляцией) предназначены для задерживания мелкодисперсных частиц, выносимых из отстойников или осветлителей. Более эффективно работают многослойные фильтры. Грязеемкость данных фильтров в 2-3 раза больше, чем однослойных.
Рисунок 6 - Скоростной контактный фильтр: 1 – корпус; 2 – система удаления промывных вод; 3 – система подачи сточных вод; 4 – система подачи промывных вод; 5 – пористый дренаж; 6 – фильтрующий материал.
Фильтры с зернистой перегородкой наиболее широко применяемые. Они представляют собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а затем фильтрующий материал. Грязеемкость (количество загрязнений в кг, удаляемых с 1 м2 поверхности фильтрующего слоя в единицу времени) фильтров с восходящим потоком больше, чем с нисходящим.
В фильтрах с восходящим потоком наблюдается заиливание дренажного устройства, коррозия труб и зарастание их карбонатами, поэтому чаще используют фильтры с нисходящим потоком.
После засорения фильтра производят его промывку, подавая воду снизу вверх.
Расчет фильтра для доочистки
Циркуляционный расход воды, включающий воду на промывку, м3/сут
Qц = 0,025∙Qр для n = 1
Qц = 0,05∙Qр для n = 2
где Qр – расчетный приток воды на сооружения, м3/сут;
n – число промывок одного фильтра в сутки.
Суммарная площадь фильтров с зернистой загрузкой, м2
F = (Qр + Qц) / (24∙Vр - 0,4∙Vp∙n∙t)
где Qр – расчетный приток воды на сооружения, м3/сут;
n – число промывок одного фильтра в сутки;
Qц – циркуляционный расход воды, м3/сут;
Vр – расчетная скорость фильтрации при форсированном режиме, м/час;
t - продолжительность простоя одного фильтра во время промывки и сброса, мин
Число фильтров на станции доочистки, шт
N
=
где F- суммарная площадь фильтров, м2
Сравним с оптимальным вариантом N ≥ 4
Площадь одного фильтра, м2
Fф = F / N
где F- суммарная площадь фильтров, м2;
N – число фильтров на станции доочистки, шт
Сравним с оптимальным вариантом Fф ≤ 50-60 м2
Общее число фильтров, шт
Nоб = N +m
где N – число фильтров на станции доочистки, шт;
m – число фильтров, находящихся в ремонте. При N > 20 m = 3
N < 20 m = 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица 1
Параметры, определяющие эффективность работы циклонов
|
параметры |
ЦН-24 |
ЦН-15У |
ЦН-15 |
ЦН-11 |
СДК-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
|
dт50, мкм |
8,5 |
6,0 |
4,5 |
3,65 |
2,31 |
1,95 |
|
Ig σή |
0,308 |
0,283 |
0,352 |
0,352 |
0,364 |
0,308 |
|
Ig σч |
0,2 |
0,26 |
0,18 |
0,33 |
0,15 |
0,2 |
|
۷опт, м/с |
4,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
2 |
1,7 |
Таблица 2
Стандартный ряд диаметра циклона
|
Тип циклона |
Стандартный ряд диаметра циклона
|
|
ЦН, СК,СДК |
0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0. |
Таблица 3
Значения коэффициентов сопротивления одиночного циклона
|
Тип циклона |
ζсц 500 |
|
ЦН-11 |
245 |
|
ЦН-15 |
155 |
|
ЦН-15У |
165 |
|
ЦН-24 |
75 |
|
СДК-ЦН-33 |
520 |
|
СК-ЦН-34 |
1050 |
Таблица 4
Поправочный коэффициент к1на диаметр циклона
|
Диаметр циклона , м |
ЦН-11 |
ЦН-15; ЦН-24 |
СДК-ЦН-23; СК-ЦН-34 |
|
0.2 |
0.95 |
0.9 |
1 |
|
0.3 |
0.96 |
0.93 |
1 |
|
0.4 |
0.99 |
1 |
1 |
|
0.5 |
1 |
1 |
1 |
|
более |
1 |
1 |
1 |
Таблица 5
Поправочный коэффициент к2 на запыленность газа
|
Тип циклона |
Поправочный коэффициент к2 на запыленность газа, г/м3 | |||||
|
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
150 | |
|
ЦН-11 |
0.96 |
0.94 |
0.92 |
0.9 |
0.87 |
0.5 |
|
ЦН-15 |
0.93 |
0.92 |
0.91 |
0.9 |
0.87 |
0.86 |
|
ЦН-15У |
0.93 |
0.92 |
0.91 |
0.89 |
0.88 |
0.87 |
|
ЦН-24 |
0.95 |
0.93 |
0.92 |
0.9 |
0.87 |
0.86 |
|
СДК-ЦН-33 |
0.81 |
0.785 |
0.78 |
0.77 |
0.76 |
0.745 |
|
СК-ЦН-34 |
0.98 |
0.947 |
0.93 |
0.915 |
0.91 |
0.9 |
Таблица 6
Значение нормальной функции распределения
|
Х |
Ф(Х) |
Х |
Ф(Х) |
|
-0,02 |
0,492 |
1,06 |
0,8554 |
|
0 |
0,5 |
1,84 |
0,9671 |
|
0,76 |
0,7764 |
1,86 |
0,9686 |
|
0,78 |
0,7823 |
1,88 |
0,9699 |
|
0,8 |
0,7881 |
1,9 |
0,9713 |
|
0,82 |
0,7939 |
1,92 |
0,9726 |
|
0,84 |
0,7995 |
1,94 |
0,9738 |
|
0,86 |
0,8051 |
1.96 |
0,9750 |
|
0,88 |
0,8106 |
1,98 |
0,9761 |
|
0,9 |
0,8159 |
2,0 |
0,9772 |
|
0,92 |
0,8212 |
2,1 |
0,9821 |
|
0,94 |
0,8264 |
2,2 |
0,9861 |
|
0,96 |
0,8315 |
2,3 |
0,9893 |
|
0,98 |
0,8365 |
2,4 |
0,9918 |
|
1,00 |
0,8413 |
2,5 |
0,9938 |
|
1,02 |
0,8461 |
2,6 |
0,9953 |
|
1,04 |
0,8508 |
2,7 |
0,9965 |
Таблица 7
Классификация пылеуловителей
|
Класс пылеуловителя |
Размер улавливаемых частиц, мкм |
Группа пыли по дисперсности |
Ф(х) Эффективность пылеуловителя пыли, (масс %) |
|
I |
> 0,3 – 0,5 |
V IV |
< 80 80 -99,9 |
|
II |
> 2 |
IV III |
45-92 92-99,9 |
|
III |
> 4 |
III II |
80-99,0 99,0-99,9 |
|
IV |
> 8 |
II I |
95,0-99,9 > 99.9 |
|
V |
> 20 |
I |
> 99.9 |
Таблица 8
Необходимые параметры для расчета эффективности скруббера Вентури
|
Тип |
Способ подвода жидкости |
Скорость газа νв, м/с |
Формулы расчета ζж |
|
1 |
Центральный подвод орошения, предварительное дробление орошаемой жидкости |
6,2 |
ζж = 1,68 ∙ ζг∙(Lr/D)0,29∙m1-b b = 1,121 ∙ (Lr/D)-0,045 |
|
2 |
Пленочное орошение |
5,0 |
ζж = 3.49 ∙ ζг∙(Lr/D)0,266∙m1-b b = 0,98 ∙ (Lr/D)0,266 |
|
3 |
Периферийное орошение в конфузоре |
8,5 |
ζж = 13,4 ∙ ζг∙m0,024
|
|
4 |
Батарея труб Вентури |
12,0 |
ζж = 0,215 ∙ ζг∙m-0,54 |
Таблица 9
Динамическая вязкость воздуха
|
Температура, °С |
Вязкость, Н×с/м2 |
Температура, °С |
Вязкость, Н×с/м2 |
Температура, °С |
Вязкость, Н×с/м2 |
|
-50 |
14,6´10-6 |
80 |
20,9´10-6 |
350 |
31,4´10-6 |
|
-20 |
16,3´10-6 |
90 |
21,6´10-6 |
400 |
21,8´10-6 |
|
0 |
17,1´10-6 |
100 |
21,7´10-6 |
500 |
36,1´10-6 |
|
10 |
17,7´10-6 |
120 |
22,7´10-6 |
600 |
39,2´10-6 |
|
20 |
18,2´10-6 |
140 |
23,5´10-6 |
800 |
444,´10-6 |
|
30 |
18,7´10-6 |
160 |
24,1´10-6 |
1000 |
49,5´10-6 |
|
40 |
19,2´10-6 |
180 |
24,9´10-6 |
1200 |
53,9´10-6 |
|
50 |
19,6´10-6 |
200 |
25,8´10-6 |
1400 |
57,5´10-6 |
|
60 |
20,1´10-6 |
250 |
27,8´10-6 |
1600 |
61,5´10-6 |
|
70 |
20,3´10-6 |
300 |
29,7´10-6 |
1800 |
65,5´10-6 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2