- •1 Определение притока воды к водозаборным скважинам. Выбор типа и расчет фильтров для водозаборных скважин 5
- •Аннотация
- •Задание на выполнение
- •Расчет насосной станции первого подъема
- •Построение высотной схемы сооружений
- •Перечень практических работ
- •1 Определение притока воды к водозаборным скважинам. Выбор типа и расчет фильтров для водозаборных скважин
- •2 Определение размеров водоприемных окон и сеточных отверстий водозаборных сооружений. Расчет самотечных линий
- •2.1 Оборудование береговых и русловых водозаборов
- •2.2 Расчёт водоприёмных отверстий оголовка
- •2.3 Расчет сеток в береговом колодце
- •2.4 Расчет самотечных линий
- •Отметка верха приемной камеры, м, принимается на 5м выше площадки головных сооружений.
- •Водопроводные очистные сооружения
- •3.1 Требования, предъявляемые к воде хозяйственно-питьевого назначения
- •3.2 Выбор состава очистных сооружений
- •3.3 Расчет сооружений водоподготовки
- •3.3.1 Определение доз реагентов
- •3.3.2 Расчет сооружений реагентного хозяйства
- •3.3.4 Расчет вертикального вихревого смесителя
- •3.3.5 Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка
- •3.3.6 Расчет горизонтального отстойника
- •3.3.7 Расчет камеры хлопьеобразования зашламленного типа
- •3.3.8 Расчет скорых фильтров
- •3.3.9 Расчет сооружений для обеззараживания воды
- •3.4 Построение высотной схемы сооружений
- •Список рекомендуемых источников
3.3.8 Расчет скорых фильтров
Фильтрованием называется пропускание очищаемой воды сквозь пористый материал (чаще всего кварцевый песок), в результате чего вода освобождается от взвешенных, а иногда и от растворённых частиц.
Фильтрование воды происходит при наличии градиента давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Разность напоров до и после фильтрующего слоя называется потерями напора в фильтрующем слое. Потери напора в начальный момент работы фильтра называются начальными и равны потерям напора при фильтровании чистой, без взвешенных веществ воды через незагрязнённый фильтрующий слой. Начальные потери напора зависят от скорости фильтрования воды, её вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины (высоты).
Фильтр постепенно загрязняется задерживаемыми из воды взвешенными веществами, потери напора при этом возрастают до величины, характеризующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. В этом случае имеют место предельные потери напора. Тогда фильтр очищают (регенерируют). Наиболее часто это осуществляется промывкой водой (обратной). После промывки фильтр снова включают в работу.
Период работы фильтра между промывками называют продолжительностью фильтроцикла.
Наиболее распространёнными являются скорые фильтры, которые могут использоваться для задержания как взвешенных (при осветлении воды), так и растворённых веществ (при обезжелезивании подземных вод).
В первом случае в качестве фильтрующей загрузки следует применять зернистые материалы с размером зёрен 0,5...2,0 мм (кварцевый песок, дроблёный керамзит, антрацит), во втором - крупнозернистые материалы (недроблёный керамзит, колотый гранитный щебень) с размером фракций до 5...10 мм.
Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном (один или более фильтров в работе) режимах. Тип фильтра (вид нагрузки, крупность зёрен и высота слоя) и соответствующая скорость фильтрования при нормальном режиме принимаются по таблице 21 [1] в зависимости от выбранной схемы очистки воды.
Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном режимах. Общая площадь фильтрования F, м2, составляет
F = Q (107)
T · Vн – 3,6 · n · ω · t1 – n · t2 · Vн
где Q – расчетная производительность станции, м3/сут;
T – продолжительность работы станции в течение суток, ч;
Vн – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;
n – число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации (принимается 2 – 3);
ω – интенсивность промывки фильтра, л/с * м2;
t1 – продолжительность промывки, ч;
t2 – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемой при водяной промывке 0,33 ч.
Ориентировочно число фильтров, шт, можно вычислить по формуле:
N = ½ · √F (108)
Площадь одного фильтра, м2, составит:
F1 = F/N (109)
Площадь фильтра уточняется в соответствии с размерами типовых ячеек: 5×12; 6×6; 5×6; 1,7×2.
Скорость фильтрования при форсированном режиме Vф, м/ч, составляет
Vф = Vн · N (110)
N – N1
где N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте. (обычно 1 шт).
Скорость фильтрования при форсированном режиме не должна превышать допустимого значения.
Дренажная система фильтра состоит из коллектора и боковых ответвлений, расположенных по обеим сторонам коллектора. Диаметр коллектора рассчитывается по промывному расходу, л/с,
qпром = ω · F1 (111)
Скорость движения промывной воды должна находится в пределах 0,8 – 1,2 м/с.
Число ответвлений дренажа, при расстоянии между ними 250 – 300 мм, составит
nотв = 1 · В1 (112)
2 · 0,3
Расход воды в ответвлениях, л/с, составит:
qIпром = qпром / nотв (113)
Скорость движения воды в ответвлениях 1,6 – 2 м/с. На ответвления предусматриваются отверстия d = 10 – 12 мм.
Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принимается равной 0,25% от площади фильтра.
Отверстия располагаются в два ряда в нижней части ответвлений в шахматном порядке.
Дренажную систему фильтра располагают в поддерживающих слоях.
Общая толщина поддерживающего слоя принимается по табл.22[1].
Слой воды над толщей фильтрующей загрузки должен бать не менее 2 м, конструктивное решение стен фильтра над уровнем воду должно бать не менее 0,5 м.
Полная высота фильтра, м, составит
Нф = Нпод + Нз + Нв + hк (114)
Для сбора и отведения промывной воды принимаются желоба пятиугольного или полукруглого сечения.
Расстояние между желобами должно бать не более 2,2 м.
Расход воды в желобе, л/с, составит
qж = qпром / nж (115)
Ширина желоба, м, определяется по формуле
В = К · 5√[q2ж / (1,57 + а)3] (116)
где а – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его высоты, принимается 1-1,5;
К – коэффициент, принимаемый равным для пятиугольных желобов 2,1, а для полукруглых - 2.
Высота кромки желоба над фильтрующей загрузкой , м, составит
hж = H · L + 0,3 (117)
100
где H – высота фильтрующего слоя, м;
L – относительное расширение фильтрующей загрузки табл. 23 [1], %.
Верх желобов принимается горизонтальным, а дно с уклоном в сторону сборного кармана, т.к. в карман поступает вода со всех желобов, т.е. со всего фильтра, то расход воды в кармане равен промывному расходу.
Расстояние от дна желоба до дна сборного канала, необходимое для исключения подпора воды в нем, м, определяется по формуле
Нк = 1,73 · 3√[q2к / (g · А2)] + 0,2 (118)
где qк – расход воды в канале, м3/с;
А – ширина канала, м.
Промывка фильтра осуществляется с помощью специальных промывных насосов. Вода для промывки забирается из РЧВ. Для удаления воздуха из дренажной системы предусматривается воздушник в виде трубы d = 100 мм. Опорожнение фильтра осуществляется с помощью трубы d = 150 мм, присоединяемой к трубопроводу промывной воды. Для оборота промывных вод предусматривается резервуар - усреднитель, который рассчитывается на хранение объема воды от двух промывок. Рядом с резервуаром -усреднителем устраивается оборотная насосная станция, которая перекачивает воду в начало очистных сооружений. Осадок, выпавший в резервуарах, периодически откачивается на шламовые площадки.