2.8 Открытый скорый песчаный фильтр

2.8.1 Описание открытого скорого песчаного фильтра

Песчаные фильтры получили широкое распространение при фильтровании воды. Их используют для осветления мутной и цветной воды после коагулирования и отстаивания, при реагентном умягчении, обезжелезивании и в некоторых других случаях.

В фильтрах с нисходящим потоком дренаж защищен от попадания неочищенных вод.

Загрузку фильтра с нисходящим потоком принимаем однослойной. В качестве фильтрующего материала используем кварцевый песок.

Осветляемая вода по трубопроводу 1 поступает в карман 2 фильтра и далее через желоба 3 заполняет фильтр. Профильтровавшаяся через песок и поддерживающие слои вода собирается дырчатыми ответвлениями 4 в коллектор 5 и далее по трубопроводу 6 отводится в общий трубопровод фильтрованной воды[8].

Для сбора первого фильтрата и служит трубопровод 7.

Схема открытого скорого песчаного фильтра представлена на

рисунке 2.6.

Регенерация загрузки однослойных фильтров зависит от состава очищаемых сточных вод и материала загрузки. Промывку осуществляем фильтратом. При промывке фильтра промывная вода подается по трубопроводу 8 (при закрытых задвижках на трубопроводах 1,6 и 7) и проделывает путь, обратный тому, который она проходит при фильтровании.

Интенсивность водяной промывки 15 л/(с*м²), продолжительность промывки 5,5 мин.

1 – карман; 2 – трубопровод подачи воды; 3 – желоба; 4 – дырчатые осветлители; 5 – коллектор; 6 – трубопровод отвода промывной воды; 7 – трубопровод отвода очищенной воды; 8 – трубопровод подвода промывной воды;

Рисунок 2.6 - Схема открытого скорого песчаного фильтра

Фильтр загрязняется значительно быстро. Фильтр промывают 2 раза в сутки профильтрованной водой под необходимым напором. Расход промывной воды составляет до 1,5-2% от количества очищаемой воды [1].

2.8.2 Расчет открытого скорого песчаного фильтра

Средний расход Q = 165000м³/сут.

Средний секундный расход на очистную станцию составит

(2.32)

м³/с

Общий коэффициент неравномерности К_общ. = 1,5

Проектируем однослойный песчаный фильтр с нисходящим потоком воды. Принимаем скорость фильтрования v_ф =8м/ч; n = 2 – количество промывок каждого фильтра в сутки; W =15 л/с*м² – интенсивность промывки; продолжительность первоначального взрыхления верхнего слоя загрузки t₁ =0,08ч; W₃ =18 л/см² –продолжительностью водяной промывки фильтра t ₂ = 0,17ч; пусть t ₃ = 0,33ч – продолжительность простоя фильтра из-за промывки (по СНиПу 2.04.02-84);

Т = 24ч – продолжительность работы станции в течение суток; W₂ = 0, т.к. водовоздушная промывка отсутствует.

Суммарную площадь фильтров вычислим по формуле:

(2.33)

.

Количество фильтров определяют по эмпирической формуле:

(2.34)

Площадь одного фильтра:

(2.35)

Тогда размер его в плане 6,9 * 9,0 м.

Принимаем количество фильтров, находящихся на ремонте, N_р=1. Тогда скорость фильтрования воды при форсированном режиме:

(2.36)

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров (СНиП 2.04.02-84).

Далее рассчитаем распределительную систему фильтра. Тогда количество промывной воды, необходимой для одного фильтра:

, (2.37)

Диаметр коллектора распределительной системы находят по скорости входа промывной воды d _кол. = 600 мм. При расходе 623 л/с, V_кол.=1,1м/сек.

Принимаем расстояние между ответвлениями распределительной системы

m = 0,3м.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление, будет равна (при наружном диаметре коллектора d _кол. = 620 мм):

м².

Расход промывной воды, поступающий через одно ответвление, будет равен:

, (2.38)

Диаметр труб ответвлений принимаем 200 мм. Скорость входа воды в ответвление V =2 м/с.

Для обеспечения 95%-ной равномерности промывки фильтра, подача промывной воды должна производиться под напором в начале распределительной системы.

(2.39)

где h_o = 2 м –высота загрузки фильтра песком.

Расход промывной воды, вытекающей через отверстия в распределительной системе, определяют по формуле:

, (2.40)

где  - коэффициент расхода (μ=0,62);

 f_o - общая площадь отверстий.

Из этой формулы определим общую площадь отверстий:

. (2.41)

При диаметре отверстийn d_отв. = 160 мм_, f_о = 2,01 см² общее количество отверстий:

, (2.42)

Общее количество ответвлений на каждом фильтре (7,8/0,3)*2=30. Количество отверстий, приходящееся на каждое ответвление 46/30 =1,52 шт.

При длине каждого ответвления l_отв.= (5,9 - d_кол)/2 = (5,9 – 0,62)/2 = 2,6₃ м и расположении отверстий в два ряда в шахматном порядке, расстояние между отверстиями l_о = l_отв /6 =2/6= 0,3 м.

Произведём расчёт сборных отводных желобов фильтра. Принимаем два желоба с треугольным основанием. Расход промывной воды, приходящейся на один желоб:

, (2.43)

л/с.

Примем ширину желоба 0,5 м.

Площадь поперечного сечения желоба в месте его примыкания к сборному каналу определяют по формуле Д. М. Минца:

, (2.44)

.

Расстояние между желобами составит 3,0 м.

Высота прямоугольной части желоба (рабочая) равна:

(2.45)

Полезная высота желоба составит:

(2.46)

Высота треугольной части желоба без учета толщины стенки: H₂ = 0,251 м.

Высота с учетом толщины стенки:

Н_К = Н + 0,08 (2.47)

Н_К = 0,625 + 0,08= 0,705 м.

Минимальное превышение кромки желоба над уровнем воды в желобе 0,04 м.

Высота кромки желоба над уровнем загрузки составляет 0,775 м.

Расстояние между низом желоба и верхом загрузки составляет 0,09 м.

Днищу желоба придается уклон 0,01 по ходу движения промывной воды.

Чертеж представлен на листе 5.