РАСЧЕТ НАПОРНОГО ЗЕРНИСТОГО ФИЛЬТРА

Задание: Рассчитать напорный зернистый фильтр в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

Таблица 1 Исходные данные

Номер варианта	Производительность фильтрационной установки, Q, м³/ч	Режим взрыхляющей промывки
		С
		В
		В
		С
		В
		С
		С
		В
		В
		С
		В
		С
		В
		С
		С
		С
		В
		В
		С
		В
		С
		В
		С
		С
		С
		В
		В
		С
		В
		С
Для всех вариантов: Диаметры стандартных фильтров D, мм: 700, 1000, 1500, 2000, 2600, 3000, 3400. Режим взрыхляющей промывки: 1) С - совместная водовоздушная промывка: - интенсивность подачи воды i = 6 л/(с∙ м²); - продолжительность подачи воды t = 3 мин; 2) В - промывка водой: - интенсивность подачи воды i = 12 л/(с∙ м²); - продолжительность подачи воды t = 20 мин.

Зернистые фильтры применяют для глубокой очистки вод от мелкодисперсных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической или физико-химической очистки.

Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные (скорость фильтрования до 0, 3 м/ч) и скоростные ( скорые – 2-15 м/ч и сверхскорые – более 25 м/ч), открытые и закрытые (напорные), с мелкозернистой фильтрующей загрузкой (размер частиц 0, 4 мм), среднезернистой (0, 4-0, 8 мм) и крупнозернистой (более 0, 8 мм), однослойные и многослойные, вертикальные и горизонтальные.

Высота слоя в открытых фильтрах равна 1-2 м, в закрытых 0, 5-1 м. Напор воды в закрытых фильтрах создается насосами.

Наиболее широко применяются фильтрующие материалы: кварцевый песок, дробленый антрацит, керамическая крошка и другие.

Промывку фильтров, как правило, производят очищенной водой (фильтратом), подавая ее снизу вверх. При этом зерна загрузки переходят во взвешенное состояние и освобождаются от прилипших частиц загрязнений. Может быть произведена водовоздушная промывка, при которой сначала зернистый слой продувают воздухом для разрыхления, а затем подают воду [2-4].

Схема вертикального напорного зернистого фильтра представлена на рис. 1.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, нижнего распределительного устройства 2, верхнего распределительного устройства 3 и размещенного внутри корпуса слоя фильтрующего материала 4. Снаружи фильтра расположены трубопроводы подвода и отвода воды и сжатого воздуха.

Нижнее распределительное устройство 2 предназначено для обеспечения равномерного сбора очищенной воды и равномерного распределения по площади поперечного сечения фильтра взрыхляющей воды и сжатого воздуха.

Верхнее распределительное устройство 3 предназначено для подвода в фильтр и равномерного распределении по площади поперечного сечения обрабатываемой воды, а также для удаления из фильтра промывной воды.

Распределительное устройство состоит из вертикального коллектора и радиально расположенных перфорированных распределительных труб.

Загрязненная вода Промывная вода

Промывная вода Очищенная вода

1 – корпус; 2 – нижнее распределительное устройство; 3 – верхнее распределительное устройство; 4 – слой зернистого фильтрующего материала

Рис. 1. Схема вертикального напорного зернистого фильтра

Подготовка насыпного фильтра к работе заключается в промывке слоя фильтрующей загрузки от задержанных загрязнений. Для хорошей промывки необходимо, чтобы зерна фильтрующего материала находились во взвешенном состоянии. При этом надо создать такие условия, при которых зерна фильтрующего материала сталкивались между собой и происходило бы полное оттирание с их поверхности налипших загрязнений.

Промывку фильтрующего материала осуществляют восходящим потоком воды, которую подают в фильтр через нижнее распределительное устройство 2. Необходимым условием промывки является расширение объема слоя фильтрующего материала на 40 – 50 %, позволяющее зернам фильтрующего материала свободно перемещаться в потоке воды.

Отлетающие с поверхности фильтрующих зерен частицы загрязнений вместе с восходящим потоком воды отводятся из фильтра через верхнее распределительное устройство 3.

Необходимое расширение фильтрующего слоя достигается при соответствующей скорости потока воды, которая характеризуется интенсивностью промывки.

Качество промывки контролируют, анализируя пробы воды, выходящей из фильтра, на мутность.

Для повышения качества промывки в фильтр через нижнее распределительное устройство подают сжатый воздух. Фильтрующий слой обрабатывают сжатым воздухом в течение 3-5 мин до подачи в фильтр промывной воды.

По окончании промывки мутный фильтрат сбрасывают либо в дренаж, либо в емкость повторного использования промывной воды.

Во время работы фильтра вода подается через верхнее распределительное устройство 2 на слой зернистого фильтрующего материала 4, проходит его и с помощью нижнего распределительного устройства 3 собирается и отводится из фильтра в общий коллектор.

При снижении прозрачности фильтрата, а также при достижении максимально допустимого перепада давления на слое фильтрующего материала фильтр отключают на промывку.

При производительности установки до 70 м³/ч устанавливается не менее трех фильтров, свыше 70 м³/ч – не менее четырех фильтров.

Порядок расчета

Рассматривается нормальный режим работы установки напорных зернистых фильтров с периодическим отключением одного из них на промывку.

Основным расчетным фактором для зернистых фильтров является производительность, которая кроме заданной величины должна учитывать расход на собственные нужды всех последующих стадий обработки воды.

Приближенно необходимая общая площадь фильтрования F, м², при нормальном режиме работы определяется следующим образом:

, (1)

где Q – производительность фильтрационной установки по осветленной

воде, м³/ч; v – допускаемая скорость фильтрования, при нормальном режиме работы v = 5 м/ч; α – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды, принимается α = 1, 1.

Площадь фильтрования f, м², каждого фильтра определяется из уравнения:

, (2)

где а – количество фильтров, минимальное количество фильтров а = 2.

Определяется диаметр фильтра D, м

. (3)

Полученное значение диаметра одного фильтра корректируется в соответствии с диаметром стандартного фильтра (табл. 1).

Объем воды V, м³, на одну отмывку осветлительного фильтра равен

, (4)

где i и t - соответственно интенсивность (л/(с∙ м²) и продолжительность (мин) взрыхляющей промывки фильтра, в зависимости от принятого характера промывки (водой или с воздухом) (табл. 1).

Среднечасовой расход воды на собственные нужды q, м³/ч, равен

, (5)

где n – число промывок в сутки осветлительного фильтра, принимаем n = 2.

Для выбранных стандартных фильтров определяется скорость фильтрования

, м/ч (6)

Если скорость фильтрования превышает допускаемую (v = 5 м/ч), то необходимо увеличить диаметр или количество установленных фильтров.

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему зернистого фильтра;

4) расчет фильтра;

5) выводы.

Практическая работа № 14

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 10 Следующая ⇒