Практическая работа Фильтрация сточных вод. Расчет зернистых фильтров.

Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету зернистых фильтров.

Вводная часть

Фильтрованием называют гидромеханический процесс, разделения жидких неоднородных систем с помощью пористых перегородок, задерживающих твердую фазу и пропускающих жидкость. Скорость фильтрации прямо пропорциональна разности давлений (движущей силе) на входе и выходе аппарата и обратно пропорциональна сопротивлению фильтра. По способу организации фильтры делятся на периодические и непрерывные. При этом, процессы фильтрования могут протекать при постоянных разности давлений ΔР и скорости фильтрации υ или при переменных ΔР и υ. По механизму фильтрования различают процесс с закупориванием пор или с образованием осадка. По способу выгрузки осадка различают процессы с механизированной и ручной выгрузкой.

Зернистые фильтры относятся к периодическим фильтрам. В качестве фильтрующих веществ используют различные зернистые элементы – кварцевый песок, гранитный щебень, дробленные антрацит и керамзит, шлак и др.

Конструктивная схема фильтра с восходящим потоком воды представлена на рисунке 1.1, высота слоев зависит от материала загрузки и размера зерен.

Подобные фильтры с насыпной загрузкой используются для окончательной очистки сточных вод. Исходная концентрация взвешенных частиц в сточных водах, поступающих в фильтры, должна быть: с=10-40 мг/л, а получаемая после фильтрации с≤3 мг/л.

При расчете фильтров необходимо определить суммарную площадь фильтров F_∑, м², число фильтров N, площадь одного фильтра F, м2, расчетную скорость фильтрации υ_р , м/ч, при следующих исходных данных: расход сточных вод Q_р, м3/сут, продолжительность простоя одного фильтра при промывке t, ч, концентрация взвешенных частиц на входе в фильтр с, мг/л.

Методика расчета

1. Получить исходные данные: Q_р, с, N (таблица 1). Назначить число промывок фильтров в сутки n: n=2 при с>20 мг/л.

2. Рассчитать циркуляционный (промывочный) расход Q_ц в зависимости от числа промывок фильтров в сутки.

Q_ц=0,05Q_р, при n=2 . (1.1)

3. Определить расчетную скорость фильтрования:

υ_р=υ_ф (N-m)/N, м/ч, (1.2)

где υ_ф - скорость фильтрования при форсированном режиме.

Принимается υ_ф =12-14 м/ч,

m – число фильтров, находящихся в ремонте или на промывке.

Принимается m=2 при N<20 и m=3 при N≥20.

4. Определить суммарную площадь фильтров:

F_∑=(Q_р+Q_ц)/(24υ_р -nυ_рt), м², (1.3)

где t - продолжительность простоя одного фильтра при промывке. Принимается t=0,5-0,6 ч.

5. Определить площадь одного фильтра:

F= F_∑/N, м². (1.4)

Из конструкционных соображений площадь одного фильтра должна быть не более 50 м².

5. Определить диаметр одного фильтра:

, м. (1.5)

6. Высота фильтра:

H=h₁+h₂+h₃, м, (1.6)

где h₁, h₂, h₃ - соответственно высота слоя гравия, песка и осветленной воды (таблица 1.1). Принимаем h₃=h₁.

Таблица 1.1 - Исходные данные для расчета.

Номер варианта	Qр, м3/сут	N, шт	с, мг/л	Размер зерен, мм		Высота слоя h1 h2, м
				гравия	песка	гравия	песка
8	38000	10	35	10-20	1-2	0,2-0,3	1,3-1,5