Рудик Т.Г. Расчет скорых безнапорных фильтров с двухслойной загрузкой - файл n1.doc

Рудик Т.Г. Расчет скорых безнапорных фильтров с двухслойной загрузкой
Скачать все файлы (137.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc138kb.15.02.2014 20:36скачать

n1.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА
КАФЕДРА «ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА И ВОДОСНАБЖЕНИЕ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ


Рудик Т.Г.
«ВОДОСНАБЖЕНИЕ»
для студентов 6 курса специальности

270112 «ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ» (ВК)

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ




ТЕМА: «РАСЧЕТ СКОРЫХ БЕЗНАПОРНЫХ ФИЛЬТРОВ С ДВУХСЛОЙНОЙ ЗАГРУЗКОЙ»


МОСКВА – 2011

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Рекомендуемая литература
Основная литература

  1. Дикаревский В.С., Иванов В.Г. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. – М.: Учебно-методический центр по образованию на ж.д. транспорте, 2009.

  2. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение: Проектирование систем и сооружений. Учебник. - М.: АСВ, 2008.

Дополнительная литература

  1. Алексеев М.И., Мишуков Б.Г. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации. - М. 1993.

  2. Береза А.И., Коробов Ю.И. Водоснабжение на железнодорожном транспорте. - М., 1991.

  3. Дикаревский В.С., Якубчик П.П. и др. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. - М.: «Вариант», 1999.

  4. Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебник для ВУЗов. – М: Стройиздат, 2000.

  5. Лишак Ю.Н., Ожерельев П.Е. Выбор и обоснование способа бурения и конструкции водозаборных скважин. – М.: ВЗИИТ, 1989.

  6. Паль Л.Л., Кару Х.А., Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. - М., 1994.

  7. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных труб. - М.,1994.

Справочно-информационная литература

  1. СНиП 2.04.02 – 96. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

  2. Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод
    и из поверхностных источников (к СНиП 2.04.02-84).

  3. СанПиН 2.1.4.1074 – 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

  4. Журнал. Водоснабжение и санитарная техника.

  5. Журнал. Вода и экология: Проблемы и решения.


СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Расчет основных размеров фильтра

2. Расчет распределительной системы фильтров

3. Расчет устройств для сбора и отвода воды при промывке фильтра

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

Фильтры для очистки воды бывают: скорые (рис. 1), двухслойные, многослойные, фильтры с загрузкой из новых фильтрующих материалов, контактные осветлители.

Все перечисленные конструкции фильтров, за исключением контактных осветлителей, применяются в качестве сооружений 2-й ступени и предназначены для окончательной и полной очистки воды, прошедшей сооружения первой ступени. Общее количество взвешенных веществ, поступающих на фильтровальные сооружения, после сооружений 1-й ступени не должно превышать 8-12 мг/л. Задача сооружений по фильтрации воды, заключается в снижении указанного количества загрязнений до 1,5 мг/л, согласно ГОСТ 2874-82.



Рис.1 Скорый безнапорный фильтр

1 – подача воды на фильтрование; 2 – трубопровод сброса первого фильтрата; 3— карман; 4 — ответвления трубчатого дренажа; 5 — коллектор дренажа; б — трубопровод для сброса промывных вод; 7 — промывные желоба; 8 — отвод фильтрованной воды; 9 — подача промывной воды

Принцип работы сооружений заключается в фильтровании воды сверху вниз через слой зернистого материала, на поверхности зерен которого и происходит задержание взвеси. В зависимости от вида фильтрующего материала различают скорые фильтры с загрузкой из кварцевого песка, мелкозернистых, среднезернистых и крупнозернистых фракций, скорые фильтры с загрузкой из горелых пород и керамзита с аналогичными размерами фракций фильтрующего материала, двухслойные фильтры у которых фильтрующий сдой состоит из кварцевого песка и антрацита.

Контактные осветлители (КО) являются разновидностью скорых фильтров и применяются в одноступенчатых схемах очистки, при количестве взвешенных веществ в исходной воде до 150 мг/л и ее цветности до 150 градусов. Фильтрация воды в КО осуществляется снизу вверх в направлении убывающей крупности фильтрующего слоя, что позволяет увеличивать его грязеемкость и нагрузку на сооружения. Применяя КО необходимо предусматривать входную камеру.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Расчет основных размеров фильтра

Задание: Пусть полезная производительность очистной станции составляет 10000м3/сут.

Необходимо произвести расчет основных размеров фильтра, распределительной системы фильтров и устройств для сбора и отвода воды при планируемой промывке фильтров.

Определим полную производительность станции (учетом всех нужд, в том числе противопожарных). Для этого используем формулу:

=1,07.10000=10700 м3/сут

? –коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции (?=1,06 – 1,08).

Q – полезная производительность, м3/сут.

Суммарная площадь фильтров с двухслойной загрузкой, м2, определяется по формуле:

(1)
где Q — полная производительность станции, м3 /сут;

Тст — продолжительность работы станции в течении суток, час;

vH — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, принимается по [1. табл. 21] с учетом расчетов по формуле (3)

ппр — число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации [1. п. 6.97]

6.97. Скорости фильтрования при нормальном и форсированном режимах при отсутствии данных технологических изысканий надлежит принимать согласно табл. 21 с учетом обеспечения продолжительности работы фильтров между промывками, не менее: при нормальном режиме — 8—12 ч, при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтров — 6 ч и обеспечения для хозяйственно-питьевых водопроводов требований ГОСТ 2874—82.

Qпр — удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м32, принимается по [1. табл. 23 (Прил.3)];

?пр — время простоя фильтра в связи с промывкой (принимается для фильтров, промываемых водой 0,33 ч).

Количество фильтров на станции определяется по формуле

(2)

При этом должно учитываться соотношение:

(3)

где N— число фильтров, находящихся в ремонте;

vФ — скорость фильтрования при форсированном режиме, должна быть не более указанной в [1. табл. 21 (Прил.1)].

Площадь и размеры одного фильтра в плане

(4)

где f—площадь одного фильтра, м2.

Размеры фильтра в плане a x b следует принимать ближе к квадратным.

Загрузка двухслойного фильтра состоит из антрацита или керамзита (верхний слой) и кварцевого песка (нижний слой). Фильтры можно проектировать с поддерживающим слоем из гравия (или без него).

Высота верхнего и нижнего слоев, принимается по [1. табл. 21 (Прил.1)], высота поддерживающего слоя по [1. табл. 22 (Прил.2)].

Высота слоя воды над поверхностью загрузки фильтра определяется по [1, п. 6.101]

6.101. Высота слоя воды над поверхностью загрузки в открытых фильтрах должна быть не менее 2 м; превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды — не менее 0,5 м.
2. Расчет распределительной системы фильтров
Расход промывной воды, м3/мин или л/с, поступающий в распределительную систему определяется по формуле

(5)

где ? — интенсивность промывки л/с-м2, принимается по [1. табл. 23].

По таблицам [2] диаметр коллектора распределительной системы принимаем, исходя из скорости движения промывной воды в коллекторе [1. п. 6.106].

6.106. Площадь поперечного сечения коллектора трубчатой распределительной системы следует принимать постоянной по длине. Скорость движения воды при промывке следует принимать: в начале коллектора 0,8— 1,2 м/с, в начале ответвлений 1,6—2 м/с.

Конструкция коллектора должна обеспечивать возможность укладки ответвлений горизонтально и с одинаковым шагом.

При размере фильтра в плане a x b длину одного ответвления, м, определяем по формуле:

(6)

DKОЛ — наружный диаметр коллектора.

Расстояние между осями ответвлений е принимается по [1. п. 6.105], скорость движения воды в начале ответвления принимается по [1. и. 6.106].

6.105. На ответвлениях трубчатого дренажа следует предусматривать: при наличии поддерживающих слоев — отверстия диаметром 10—12 мм, при их отсутствии — щели шириной на 0,1 мм меньше минимального размера зерен фильтрующей загрузки. Общая площадь отверстий должна составлять 0,25—0,5 % рабочей площади фильтра; площадь щелей — 1,5—2 % рабочей площади фильтра. Отверстия надлежит располагать в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Щели должны размещаться равномерно поперек оси и по периметру трубы не менее чем в два ряда.

Расстояние между осями ответвлений следует принимать 250—350 мм, между осями отверстий 150—200 мм, между щелями не менее 20 мм, от низа ответвлений до дна фильтра 80—120 мм.

Потери напора в распределительной системе следует определять по формуле



где vк — скорость в начале коллектора, м/с;

vб.о — средняя скорость на входе в ответвления, м/с;

 — коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый согласно п. 6.86.

Потеря напора в распределительной системе при промывке фильтра не должна превышать 7м вод. ст.

Количество ответвлений в каждом фильтре составит:

NОТВ=(а:е)2

т.е. по nОТВ/2 ответвлений с каждой стороны коллектора.

Диаметр пластмассовых труб ответвлений принимаем по [2] при расходе промывной воды в каждом ответвлении

(7)

Щели размещаем равномерно поперек оси трубы и по ее периметру согласно [1. п. 6.105].
3. Расчет устройств для сбора и отвода воды при промывке фильтра
Расстояние между осями желобов еж, м, должно соответствовать [1. п. 6.111]

6.111. Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м.

и определяется по формуле:

(8)

где b — размер фильтра в плане, м;

х — количество желобов в фильтре.

Расход воды, м3/с, приходящийся на один желоб

(10)

Для сбора и отвода промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения.

Ширина желоба, м, определяется по формуле

(11)

где qж — расход воды по желобу, м3 /с;

а ж - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается от 1 до 1,5;

kж — коэффициент принимается по [1. п. 6.111].

Кжел коэффициент, принимаемый равным: для желобов с полукруглым лотком — 2, для пятиугольных желобов — 2,1.

Высота кромки желоба, м, от поверхности фильтрующей загрузки, определяется по формуле:

(12)
где НЗ — высота фильтрующего слоя, м;

аЗ — относительное расширение загрузки в %, принимается по [1. табл. 23].

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

Лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.



 

Характеристика фильтрующего слоя

Скорость фильтрования,

Фильтры

Материал

Диаметр зерен, мм

Коэффициент

Высота

м/ч

 

загрузки

наименьших

наибольших

эквивалентный

неоднородности загрузки

слоя, м

при нормальном режиме vн

при форсированном режиме vф

 

 Кварцевый песок

 0,5

 1,2

 0,7 – 0,8

 1,8 – 2

 0,7 – 0,8

 5 – 6

 6 – 7,5

 

 

0,7

1,6

0,8 – 1

1,6 – 1,8

1,3 – 1,5

6 – 8

7 – 9,5

Однослойные скорые фильтры с загрузкой

 

0,8 

2

1 – 1,2

1,5 – 1,7

1,8 – 2

8 – 10

10 – 12

различной крупности

 Дробленный керамзит

 0,5

 1,2

 0,7 – 0,8

 1,8 – 2

 0,7 – 0,8

 6 – 7

 7 – 9

 

 

0,7

1,6

0,8 – 1

1,6 – 1,8

1,3 – 1,5

7 – 9,5

8,5 – 11,5

 

 

0,8 

2

1 – 1,2

1,5 – 1,7

1,8 – 2

9,5 – 12

12 – 14

 Скорые фильтры с

 Кварцевый песок 

 0,5

 1,2

 0,7 – 0,8

 1,8 – 2

 0,7 – 0,8

  7 – 10

  8,5 – 12

двухслойной загрузкой

 Дробленный керамзит или антрацит 

 0,8

 1,8

 0,9 – 1,1

 1,6 – 1,8

 0,4 – 0,5

 

 

Таблица 22


Крупность зерен, мм

Высота слоя, мм


40 – 20


Верхняя граница слоя должна быть на уровне верха распределительной трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий

20 – 10

100 – 150

10 – 5

100 – 150

5 – 2


50 – 100


Примечания: 1. При водовоздушной промывке с подачей воздуха по трубчатой системе высоту слоев крупностью 10—5 мм и 5—2 мм следует принимать по 150— 200 мм каждый.

2. Для фильтров с крупностью загрузки менее 2 мм следует предусматривать дополнительный поддерживающий слой с размером зерен 2—1,2 мм высотой 100 мм.


Таблица 23


Фильтры и их загрузка

Интенсивность промывки,

л/(с м2)

Продолжительность промывки, мин

Величина относительного расширения загрузки, %

Скорые с однослойной загрузкой диаметром D, мм:

0,7 – 0,8


12 – 14





45

0,8 – 1

14 – 16

6 – 5

30

1 – 1,2

16 – 18




25

Скорые с двухслойной загрузкой

14 – 16

7 – 6

50


Примечания: 1. Большим значениям интенсивности промывки соответствуют меньшие значения продолжительности .

2. При неподвижном устройстве для верхней промывки интенсивность ее следует принимать 3—4 л/(см2), напор 30—40 м. Продолжительность промывки 5—8 мин, из них 2—3 мин до проведения нижней промывки. Распределительные трубы следует располагать на расстоянии 60—80 мм от поверхности загрузки через каждые 700—1000 мм. Расстояние между отверстиями в распределительных трубах или между насадками необходимо принимать 80—100 мм. При вращающемся устройстве интенсивность промывки следует принимать 0,5—0,75 л/(см2), напор 40—45 м.
При загрузке керамзитом интенсивность промывки следует принимать 12—15 л/(см2) в зависимости от марки керамзита (большие интенсивности относятся к керамзитам большей плотности).


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Умение решать задачи по расчету фильтров помогает будущим специалистам по водоснабжению и водоотведению самостоятельно проектировать весь комплекс сооружений систем водоснабжения на базе современных достижений науки и техники, осуществлять строительство сооружений систем водоснабжения, используя полученные знания по строительным дисциплинам, рационально эксплуатировать системы водоснабжения в целом и отдельные их сооружения.
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации