2. Определение расчетной производительности станции

Расчетная производительность станции является суммой заданной производительности и расхода воды на собственные нужды станции, которые без учета повторного использования промывных вод составляют 10-14% от общей производительности, в противном случае – 3-4%.

Общая производительность станции , м³/сут, определяется по формуле

, (2.1)

α	– коэффициент расхода воды на собственные нужды при условии оборота промывных вод. α = 1,03;
Q	– заданная производительность станции, исходя из задания на проектирование, м3/сут.Q=27500 м3/сут

где

Тогда производительность станции, с учетом расхода на собственные нужды, составит

= 1,03∙27500= 28325 м³/сут.

Часовая производительность

= 1180,21 м³/ч.

Секундная производительность

= 0,327 м³/с;

= 327 л/с.

3. Скорые фильтры и аэрационные сооружения

Принимаем фильтры с колпачковой дренажной системой, с боковым каналом и кварцевой загрузкой.

3.1 Скорые фильтры

В качестве загрузки принимается кварцевый песок с крупностью зерен d_з=0,7-1,6 и высотой фильтрующего слояH_з=0,8 м.

Требуемая площадь фильтрования А, м²,определяется по формуле

, (3.1)

где

А	– рабочая площадь фильтрования, м2;
Q	– общая производительность станции, м3/сут, равная 28325 м3/сут;
Тст	– продолжительность работы станции в течение суток, ч, равная 24 ч;
vн	– расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, равная 8 м/ч;
nпр	– число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации (если продолжительность фильтроцикла 3 суток, то число промывок равно 0,33);
vпр	– скорость промывки, м/ч, принимаемая по таблице 8.1 [2] и равная 56 м/ч;
t1	– продолжительность промывки, принимаемая по таблице 8.1 [2] и равная 6 мин;
tпр	– время простоя фильтра в связи с промывкой, ч, для фильтров, промываемых водой, равное 0,33 ч.

Принимаем v_н;Т_ст= 24 ч;n_пр= 0,33;t₁= 6 мин;v_пр= 56 м/ч;t_пр= 0,33 ч.

Тогда площадь фильтрования, м², составит

м².

Принимаются фильтры с боковым каналом и строительными размерами 5×6 м, не учитывая канал шириной 1 м.

Количество фильтров определяется по формуле

, (3.2)

шт.

Принимаем количество фильтров 7 шт.

Тогда рабочая площадь фильтра одного составит м².

Скорость фильтрования при форсированном режиме v_ф, м/с, рассчитывается по формуле

, (3.3)

- число фильтров находящихся в ремонте, при количестве фильтров до 20 - =1 (п. 8.1.1 [2]).

где

Тогда

м/ч.

В качестве дренажной системы принимается колпачковая дренажная система. Дренажная система фильтра, предназначенная для сбора фильтрата, а также для подачи промывной воды при промывке, и рассчитывается по промывному расходу ,который определяется по формуле (3.4).

Перед промывкой уровень воды в фильтре опускают до отметки на 10-20 см выше уровня загрузки. После чего задвижка на трубопроводе отвода фильтрата закрывается, открываются задвижки на трубопроводах подачи промывной воды, включается промывной насос.

Промывной расход,для промывки одного фильтра составит

, (3.4)

где

	– площадь фильтрования одного фильтра, м2;
	– скорость промывки, м/ч.

Тогда

.

Диаметр коллектора принимается по промывному расходу и скорости движения воды при входе в коллектор, которая должна находиться в пределах 0,7…1,2 м/с. По таблицам Шевелёва подбираем диаметр коллектора: D_к= 700 мм,V= 0,86 м/с.

Полная высота фильтра включает общую высоту поддерживающих слоёв, высоту слоя фильтрующей загрузки, высоту слоя воды над загрузкой, превышение строительной части фильтра над уровнем воды (см. рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Расчётная схема фильтра

Полная высота фильтра составляет , м:

, (3.5)

где

	– полная высота поддерживающих слоёв, (принимается по таблице 10.2 [3]), Нподд= 0,55 м;
	– высота фильтрующего слоя, (принимается по заданию на проектирование): Нз= 0,8 м;
	– высота слоя воды над загрузкой, принимается 1,5 м;
	– превышение строительной высоты фильтра над уровнем воды, принимается не менее 0,5 м.

Тогда

м.

Для сбора и отвода промывной воды предусматривают желоба полукруглого сечения. Ширина желоба В_жел, м, определяется по формуле

, (3.6)

где

	– расход воды по желобу, м3/с, определяется по формуле (3.7);
	– отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаем ;
	– коэффициент, принимаемый для желобов с полукруглым лотком и равный .

Расход воды по желобу , м³/с, определяется по формуле

, (3.7)

- количество желобов, шт.

где

Принимаем расстояние между желобами 2,2 м. Количество желобов составит 5,8/2,2=3 шт, тогда истинное расстояние между осями соседних желобов 5,8/6=1,9 м.

Тогда

м³/с.

С учетом выше перечисленного получим, что

м.

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

Так как желоба по высоте и ширине равны, то высота желоба равняется 0,47 м.

Расстояние от верхней кромки желобов до поверхности фильтрующей загрузки , м, вычисляется по формуле

, (3.8)

	– относительное расширение загрузки при промывке, принимается = 45 %;
Нз	– высота фильтруещего слоя, Нз =0,8 м.

где

Тогда получим

м.

Верх желоба проектируется строго горизонтально, дно – с уклоном 0,01 в сторону сборного канала (кармана).

Расстояние от желоба до дна канала , м, следует определять по формуле

, (3.9)

	– расход воды по каналу, м3/с, равный 0,33 м3/с;
	– ширина канала, м, равная 0,8 м.

где

Тогда получим

.

Исходя из опыта проектирования и эксплуатации подобных сооружений, потеря напора при промывке принимается равной 7 м.

Принимается колпачковая дренажная система. Количество колпачков рассчитывается из условия 80 шт. на 1м². Таким образом, N=149,64×80=11972 шт.

Промывка фильтров предусматривается с помощью специальных промывных насосов, установленных в насосной станции второго подъема. При использовании насосов забор воды осуществляется из резервуаров чистой воды. Подача насоса принимается равной промывному расходу :== 1198,4 м³/ч. Напор насосов должен быть не менее 12-15 м.

Принимаем два промывных насоса марки Д 3200-20: один рабочий и один резервный. Насосы имеют следующие характеристики:

- подача q= 1200 л/с;

- напор Н = 21 м;

- частота вращения ν = 585 об/мин;

- мощность N= 180 кВт.

Для отведения, скапливающегося в коллекторе, воздуха предусматриваются воздушники, представляющие собой трубу диаметром 75мм. Так как в данном курсовом проекте предусмотрены фильтры длиной 10 м > 6м, то предусматриваем два воздушника. Для опорожнения предусматривается трубопровод опорожнения диаметром 200 мм [1].