Суммарная площадь скорых фильтров:

где Т – время работы станции в течение суток = 24 ч.;

v_р.н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, согласно [1,табл.21], 0,7 м/час;

n – количество промывок каждого фильтра за сутки, 2;

w – интенсивность промывки, 14-16 л/(с*м²);

t₁ – продолжительность промывки, 0,12 ч;

t₂ – время простоя фильтра в связи с промывкой, 0,33 ч;

Число фильтров

Площадь одного фильтра:

, размер в плане 5,5х 6 м.

Скорость фильтрования воды при форсированном режиме составит:

где N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте, N₁=1;

Поддерживающий слой.

Поддерживающий слой из гравия имеет общую высоту 500мм и крупность зерен 2-40 мм [1,табл.22].

Потери напора в поддерживающих слоях при промывке фильтрующего слоя определяются по формуле:

h_п.с.=0,022*Н_п.с.*ω= 022*0,5*15=0,16 м

где, Н_п.с.- высота поддерживающего слоя, м;

Расчет распределительной системы фильтра.

В проектируемом фильтре распределительная система служит как для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра, так и для сбора профильтрованной воды.

Интенсивность промывки принята w = 15 л/(сек*м²), согластно [1,табл.23].Тогда количество промывной воды, необходимо для одного фильтра:

Диаметр коллектора распределительной системы определяют по скорости входа промывной воды d_кол = 700 мм, что при расходе 495 л/сек соответствует скорости v_кол =1,13 м/сек ( в начале коллектора рекомендуется v_кол = 1-1,2 м/с).

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое отверстие распределительной системы при расстоянии между ними m=0,27м (m = 0,25 – 0,35) и наружном диаметре коллектора D_кол=700 мм, составит:

а расход промывной воды, поступающей через одно отверстие,

Диаметр труб ответвлений принимаем d_отв=80 мм (ГОСТ 3262-62), тогда скорость входа воды в отверстия будет v=1,7 м/с.

В нижней части ответвлений под углом 60⁰ к вертикале предусматриваются отверстия диаметром 10-12 мм.

Отношение площади всех отверстий в ответвлениях распределительной системы ∑f₀ к площади фильтра F принимаем равным 0,25-0,30%

При площади одного фильтра F=33 м² суммарная площадь отверстий составит:

При диаметре отверстий δ₀=14 мм, площадь отверстий f₀=1,54 см². Следовательно, общее количество отверстий в распределительной системе каждого фильтра:

Общее количество отверстий на каждом фильтре при расстоянии между осями отверстий 0,25 м составит:

Количество отверстий, приходящихся на каждое ответвление 536/44=12шт

При длине каждого отверстия l_отв=(6-0,7)/2=2,65 м шаг оси отверстий на ответвлении бедет равен:

Высота фильтра:

Н_ф= h_з + h_под.сл + h_в + h_доп =1,1+0,5+2+0,5 = 4,1 м

где h_з – высота слоя загрузки, [1,табл.21];

h_под.сл – поддерживающий слой гравия, [1,табл.22];

h_в – высота слоя воды под поверхностью загрузки, 2м;

h_доп – 0,5м;

5.5.6. Система для сбора и отвода промывной воды

Для сбора и отведения промывной воды устраиваются три желоба. Расстояние между осями желобов составляет 2 м [1,п.б.111]. Поперечное сечение желоба принимается: верхняя часть – прямоугольная, нижняя – треугольная.

Ширину желоба определяем по формуле:

где К_ж – коэффициент , принимаемый равным для пятиугольного желоба-2,1 [1,п.б.111];

q_ж – расход воды по желобу, м³/сек;

а_ж – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, от 1 до 1,5;

Определим число желобов: n = 6 / 2.2 = 3 шт ,тогда расстояние между осями желобов составит: 6 / 3 = 2 м ( рекомендуется не более 2,2 м)

Расход промывной воды, приходящейся на один желоб:

Высота прямоугольной части желоба: h_пр = 0,75*B = 0,75*0,65=0,49 м

Полезная высота желоба: h = 1.25*B = 1.25*0,65 = 0,81 м

Конструктивная высота желоба ( с учетом толщины стенки) :

h_к = h + 0.08 = 0,81 + 0,08 = 0,89 м. Скорость движения воды в желобе v = 0,61 м/сек.

Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки при Н=1,5м и относительном расширении фильтрующей загрузки е = 30% по формуле:

Расход воды на промывку фильтра:

где Т_р – продолжительность работы фильтра между двумя промывками, равная

Т_р = Т₀ – (t₁+t₂+t₃) = 12-(0.1+0.33+0.17) = 11.4 ч

где Т₀ – продолжительность рабочего фильтроцикла, 8 –12 ч;

t₃ – продолжительность сброса первого фильтрата в сток;

w – интенсивность промывки;

N – количество фильтров, 10 шт;

5.5.7. Расчет сборного канала

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, откуда отводится в сток.

Поскольку фильтр имеет площадь f = 33м² ‹ 40 м², он устроен с боковым сборным каналом, непосредственно примыкающим к стенке фильтра. При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов.

Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:

где q_кан – расход воды в канале , 0,495 м³/сек;

b_кан – минимальная допустимая ширина канала, согласно [1,П.6.112] принимается 0,7 м;

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах поперечного сечения f_кан = 0,7*0,7=0,49 м², составит v_кан = q_кан / f_кан = 0,495/0,49=0,8 м/сек, что примерно отвечает рекомендуемой минимальной скорости, v = 0.8 м/сек.

5.5.8.. Определение потерь напора при промывке фильтра

Напор, под которым подается вода для промывки фильтра, должна быть не менее:

где Н_г – геометрическая высота подъема воды;

Н_г = 4,5+0,7+1,1=6,3 м

где 1,5- высота загрузки;

0,7 – высота над поверхностью загрузки;

∑h – сумма потерь напора при промывки фильтра;

где h_р.с – потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра;

где а– отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора, 0,25;

v_кол – скорость движения воды в коллекторе в м/сек;

v_р.т – то же, в распределительных трубах в м/сек;

h_ф – потери напора в фильтрующем слое, 1м;

h_п.с – потери напора в гравийных поддерживающих слоях;

h_п.т – потери напора в трубопроводе;

h_п.т = i*l =100*0,00649=0,65 м

при q = 435 л/сек, d = 600 мм и v = 1,77 м/сек гидравлический уклон i = 0,00649, общая длина трубопровода 100 м

h_о.с – потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводах, 0,4 м;

h_м.с – потери напора на местные сопротивления, 0,6 м;

5.5.9.Подбор насосов для промывки фильтра

Для подачи промывной воды в качестве 495 л/сек принято два одновременно действующих центробежных насоса марки 12НД с производительностью 720 м³/ч (200 л/с) каждый с напором 21 м, при скорости вращения n=960 об/мин. Мощность на валу насоса 48 кВт, мощность эл. двигателя 55 кВт, КПД насоса 0,87.

Кроме двух рабочих насосов принят один резервный агрегат.

5.5.10. Расчет отделения хлораторной

Для интесификации хода коагулянта и обесцвечивания, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рукомендуется проводить хлорирование воды.

Доза первичного хлорирования Д_х1 = 4 мг/л;

Доза вторичного хлорирования Д_х2 = 1 мг/л;

Определим суточный расход хлора: расход хлора для предварительного хлорирования воды при Д_х1 = 4 мг/л равен:

расход хлора для предварительного хлорирования воды при Д_х2 = 1 мг/л;

равен:

Общий расход хлора равен 8,4+2=10,4 кг/ч, или 250 кг/сут

Помещение хлораторной разделено глухой стенкой на две части (хлора торная и аппаратная) с самостоятельными запасными выходами наружу из каждой

В хлораторной устанавливают три вакуумных хлоратора ЛОНИИ-100 производительностью до 10 кг/ч с газовым измерителем. Два хлоратора являются рабочими, а один служит резервным.

В аппаратной кроме хлораторов устанавливаются три промежуточных хлорных баллона. Они требуются в больших установках для задержания загрязнений перед поступлением хлорного газа в хлоратор из расходных хлорных баллонов.

Число расходных хлорных баллонов:

n_бак=Q_хл/S_бак=10,4/0,5=21 шт.

где S_бак=0,5 – 0,7 кг/ч - съем хлора с одного баллона без искусственного подогрева при температуре воздуха в помещении 18⁰С.

Для уменьшения количества расходных баллонов в хлораторной устанавливаются стальные бочки – испарители диаметром D=0,746 м и длиной L =1,6 м. Такая бочка имеет емкость 500 л и вмещает до 625 кг хлора. Съем хлора с 1 м² боковой поверхности бочек составляет S_хл=3 кг/ч. Боковая поверхность бочки при принятых выше размерах составит 3,65 м².

Таким образом, съем хлора с одной бочки будет

q_б=F_б*S_хл=3.65*3=10.95 кг/ч

Для обеспечения подачи хлора в количестве 15,83 кг/ч нужно иметь 10,4/10,95=1 бочки испарителя. Чтобы пополнить расход хлора из бочки, его переливают из стандартных баллонов емкостью 55 л, создавая разрежение в бочках путем отсоса хлор газа эжектором. Это мероприятие позволяет увеличить съем хлора до 5 кг/ч с одного баллона и, следовательно, сократить количество одновременно действующих расходных баллонов до 10,5/5 2 шт

Всего за сутки потребуется баллонов с жидким хлором:

250/55=5 баллона

где: 55 л – объем одного баллона

В помещении хлораторной предусматриваются резервные баллоны в количестве 50% суточной потребности т.е. 2 баллона.

Основной запас хлора хранится вне очистной станции, на расходных складах, рассчитанных на месячную потребность в хлоре.

n=250*30/55=136 баллонов

Доставка баллонов с расходного склада на очистную станцию производится автомашиной.

Вентиляцию хлораторной и склада предусматриваем общеобменную с 12 – ти кратным обменом воздуха в час.

Загрязненный воздух отсасывается из нижней зоны через подпольные каналы с решетками и выбрасывается в атмосферу через шахту, возвышающуюся на 5 м над крышей здания.

5.5.11. Расчет сооружений повторного использования воды.

Принято повторное использование промывной воды фильтров с кратковременным отстаиванием ее в аккумулирующих емкостях, предназначенных для приема залповых сбросов.

На одну промывку фильтра расход воды составляет:

q=F*ω*60*t₁=33*15*60*7=208м³

где, t₁ – продолжительность промывки, 7 мин;

Следовательно приняты две аккумулирующие емкости по 210 м³ каждая.

Полагая, что повторно используется 80% промывной воды, а 20% воды сбрасывается с осадком в сток, определяем параметры насосной установки:

а) насос для перекачки осветленной воды на очистные сооружения: