Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Projekt stacji uzdatniania wody powierzchniowej z przedmiotu

„Urządzenia do uzdatniania wody i oczyszczania ścieków”

Ćwiczenie nr 1

Projekt ciągu technologicznego SUW składający się z mieszalników, komór flokulacji, osadników, filtrów pośpiesznych grawitacyjnych

Wykonała: Prowadzący:

Iwona Nietubyć dr inż. Ryszard Wenda

Gr. ISiW-1

Rok akademicki: 2006/2007

Warszawa dn. 17.01.2007 r

Dane do projektu

1. średnia dobowa wydajność stacji uzdatniania wody

Q_dśr = 55 000 m³/d

2. maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatniania wody

Q_dmax = 65 000 m³/d

3. rodzaj stosowanego reagentu: siarczan glinu, produkt uwodniony, gatunek I

4. przewidywane dawki reagentu w przeliczeniu na produkt bezwodny, chemicznie czysty oraz w przeliczeniu na CaO:

Liczba dni	Lato	Jesień	Zima	Wiosna
		90	93	85	97
	Dawka siarczanu glinu [g/m^3] Dawka wapna [g/m^3]	50	60	45	65
		10	12	9	13

5. magazynowanie siarczanu glinu: „na mokro”

6. stężenie zawiesin w ujmowanej wodzie:

lato Z = 290 g/m³

zima Z'= 400 g/m³

7. barwa ujmowanej wody:

lato B = 30 g Pt/m³

zima B'= 65 g Pt/m³

Schemat stacji uzdatniania wody powierzchniowej przy zastosowaniu koagulacji objętościowej

Woda powierzchniowa z ujęcia

Skratki

Czynnik bakteriobójczy

Do pompowni

i do sieci

wodociągowej

1. Magazynowanie reagentu

Wielkość magazynu reagentu na stacji uzdatniania wody zależy od:

- zużycia reagentu

- wymaganego zapasu

- sposobu składowania

1. Współczynnik f

gdzie: f - współczynnik przeliczeniowy masy reagentu w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego

m_t, m_cz - gramocząsteczka reagentu, odpowiednio produktu technicznego oraz

produktu chemicznie czystego bezwodnego,

m_t = 666,4 g

m_cz = 342,2 g

p - zawartość obcych domieszek (zanieczyszczeń) w produkcie technicznym w % (wagowo) w stosunku do suchej masy, p = 1,4 %

w - wilgotność produktu technicznego % (wagowo), w = 7 %

2. Całkowite roczne zużycie reagentu w postaci produktu technicznego

[kg/a]

gdzie: t_i - liczba dni występowania dawki

D_i - wielkość dawki koagulantu [g/m³]

2356486 kg/a = 2 356 t/a

3. Średnie dobowe zużycie reagentu

kg/d

4. Maksymalne dobowe zużycie reagentu

[kg/d]

gdzie: Q_dmax - maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatni wody brutto [m³/d]

D_max - maksymalna dawka reagentu w postaci czystej i bezwodnej [g/m³]

kg/d

5. Wielkość zapasu reagentu

kg

gdzie: T_min - minimalny normatywny czas zapasu = 15 d

Przy minimalnym dobowym zużyciu reagentu

(dawka minimalna D_min = 45 g/m³, Q_d = 55 000 m³/d) zapewniony czas zapasu:

d

6. Objętość magazynu „na mokro”

gdzie: c_n - stężenie roztworu reagentu w zbiornikach,

dla stanu nasycenia Al₂(SO₄)₃ w temperaturze 10º C, c = 25%

ρ - gęstość roztworu, ρ = 1260 kg/m³

α_z - współczynnik zapasu, przyjmowany w zależności od średniego dobowego zużycia reagentu. Dla M = 6456 kg/d współczynnik α_z został przyjęty na poziomie 1,4

m³

7. Liczba i wymiary zbiorników

Przyjęto n = 3 zbiorniki o objętości V₁ = 199 m³ każdy. Przyjmując napełnienie zbiornika

H = 3 m i wymiary w planie B = 8 m i L = 8,5 m otrzymuje się rzeczywistą objętość

V₁ = 204 m³.

8. Instalacja sprężonego powietrza

Wymagany łączny przepływ powietrza do mieszania zawartości magazynu „na mokro” wyniesie

[l/s]

gdzie: n - liczba zbiorników

q_p - intensywność doprowadzania powietrza (przyjęto q_p=10 l/s·m²)

B, L - wymiary w planie zbiornika [m]

l/s = 567 m³/h

Magazyn do mokrego składowania koagulantu

1. Koagulant; 2. Ruszt drewniany; 3. Doprowadzenie wody; 4. Doprowadzenie sprężonego powietrza; 5. Odprowadzenie roztworu koagulantu; 6. Spust; 7. Transporter podający koagulant

II. Objętość zbiorników roztworowych

Przy założeniu, że stężenie roztworu roboczego wyniesie c_r = 5% sumaryczna objętość zbiorników roztworowych wyniesie

gdzie: M_d,max - maksymalne dobowe zużycie koagulantu [kg/d]

c_r - stężenie roztworu roboczego [%]

ρ - gęstość roztworu (dla stężenia 5% ρ = 1051 kg/m³)

n - liczba przygotowań roztworu w ciągu doby (przyjęto n = 3 d^-1)

m³

Przyjęto n = 2 zbiorniki roztworowe o pojemności 28,4 m³ każdy.

Przyjmując napełnienie zbiornika h₀ = 2,4 m i wymiary w planie b_r = 3,5 m, l_r = 3,5 m otrzymuje się rzeczywistą objętość V₁ = 29,4 m³.

Całkowita wysokość zbiornika po uwzględnieniu wysokości krawędzi nad zwierciadłem roztworu w zbiorniku h_k = 0,5 m wyniesie

m

III. Przygotowanie mleka wapiennego

1. Całkowite roczne zużycie wapna

[kg/a]

gdzie: f - współczynnik przeliczeniowy masy reagentu w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego (dla zastosowanego tlenku wapna wynosi 1,46)

t_i - liczba dni występowania dawki

D_i - wielkość dawki wapna [g/m³]

324572,6 kg/a = 325 t/a

2. Średnie dobowe zużycie wapna

kg/d

3. Maksymalne dobowe zużycie wapna

[kg/d]

gdzie: Q_dmax - maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatni wody brutto [m³/d]

D_max - maksymalna dawka wapna w postaci czystej i bezwodnej [g/m³]

kg/d

4. Wielkość zapasu wapna

gdzie: T_min - minimalny normatywny czas zapasu = 15 d

kg

Przy minimalnym dobowym zużyciu wapna

(dawka minimalna D_min = 9 g/m³, Q_d = 55 000 m³/d) zapewniony czas zapasu:

d

5. Powierzchnia magazynu

[m²]

gdzie: F - powierzchnia netto magazynu do przechowywania wapna palonego w postaci pylistej

ρ_n - gęstość nasypowa wapna (przyjęto ρ_n = 1000kg/m³)

h_s - wysokość warstwy składowej (przyjęto h_s = 1,5 m)

[m²]

gdzie: F_b - powierzchnia brutto magazynu do przechowywania wapna palonego w postaci pylistej

α₁ - współczynnik zwiększający ze względu na komunikację wewnętrzną = 1,2

m²

6. Objętość zbiornika

gdzie:
- maksymalne dobowe zapotrzebowanie na mleko wapienne

- wymagane stężenie roztworu, c_mw = 5%,

ρ - gęstość roztworu,
kg/m³,

n - liczba przygotowań roztworu w ciągu doby, n = 4d^-1

m³

7. Wymiary zbiornika

Zbiornik do przygotowania mleka wapiennego jest zbiornikiem o przekroju poprzecznym kołowym. Zakładam średnicę zbiornika D równą wysokości czynnej zbiornika H stąd D:H = 1

m

H = 1,99 m

Wysokość całkowita wynosi H_c = 2,49 m

8. Wymiary mieszadła

Powierzchnia łap:
m²

Długość łap:
m

Szerokość łapy:
m

9. Moc silnika poruszającego mieszadło

[W]

gdzie:
moc silnika poruszającego mieszadło,

moc na wale mieszadła,

współczynnik zapasu mocy,
,

sprawność przekładni,
,

liczba łapek mieszadła,

współczynnik hydraulicznych oporów łap mieszadła, dla

gęstość wody,
kg/m³

n = 25 obr/min = 0,42 obr/s,

m

k = 1,5

Dobrano silnik o mocy 3,0 kW

10. Wymagana wydajność pompy dawkującej reagent

Przewiduje się dawkowanie roztworu siarczanu glinu do wody uzdatnionej przed mieszalnikiem

gdzie: Q_max - maksymalne natężenie przepływu uzdatnionej wody [m³/s]

D_max - maksymalna dawka reagentu [g/m³]

stężenie dawkowanego roztworu

ρ - gęstość roztworu [t/m³]

współczynnik przeliczeniowy masy reagentu w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu chemicznego

l/s = 7092 l/h

11. Dobór pompy

Ponieważ założono dwa zbiorniki roztworowe reagentu z każdego z nich będzie pobierane

3546 l/h roztworu. W każdym zbiorniku zostanie umieszczony zespół trzech pomp typu ND-B produkcji Wojewódzkiego Zakładu Doskonalenia Zawodowego w Toruniu o skoku nurnika

60 mm i jego średnicy 80 mm. Trzy pompy pokryją wymaganą wydajność (łącznie będą w stanie dawkować 4350 l/h). W jednym ze zbiorników zostanie zainstalowana dodatkowa pompa na wypadek awarii jednej z pozostałych.

12. Wymagana wydajność pompy dawkującej mleko wapienne

Przewiduje się dawkowanie roztworu siarczanu glinu do wody uzdatnionej przed mieszalnikiem

gdzie: D_max - maksymalna dawka tlenku wapna [g/m³]

l/s = 1025 l/h

13. Dobór pompy

Ponieważ założono jeden zbiornik mleka wapiennego pobierane będzie 1025 l/h roztworu.

W zbiorniku zostanie umieszczony zespół pięciu pomp typu ND-B produkcji Wojewódzkiego Zakładu Doskonalenia Zawodowego w Toruniu o skoku nurnika 60 mm i jego średnicy 80 mm. Pięć pompy pokryją wymaganą wydajność (łącznie będą w stanie dawkować 1155 l/h).

W zbiorniku zostanie zainstalowana dodatkowa pompa na wypadek awarii jednej z pozostałych.

Zbiornik do przygotowania mleka wapiennego

1. Doprowadzenie wody; 2. Wsyp wapna; 3. Mieszadło łapowe; 4. Odprowadzenie mleka wapiennego

IV. Mieszalniki

Mieszalniki są urządzeniami służącymi do szybkiego wymieszania reagentu z wodą.

Przyjęto cztery mieszadła mechaniczne łapowe .

Natężenie przepływu wody przez jeden mieszalnik:

1. Objętość czynna mieszalnika

gdzie: V - objętość czynna mieszalnika

Q - natężenie przepływu przez jeden mieszalnik [m³/h]

t - czas przebywania wody w mieszalniku, przyjmuję t = 40 s

2. Średnica i wysokość czynna mieszalnika

stąd

gdzie: D - średnica mieszalnika [m]

H - wysokość czynna mieszalnika [m]

Przyjmując, że stosunek wysokości czynnej mieszalnika H do jego średnicy D powinien wynosić

α = 0,8 ÷ 1,3

3. Wymiary mieszadła

Przyjęto mieszadło dwułapowe, bez przegród w mieszalniku

Średnica mieszadła
m, przyjęto d = 0,8 m, wysokość łapy mieszadła

4. Sprawdzenie warunków mieszania

W celu uzyskania zadowalających warunków mieszania konieczne jest zapewnienie ruchu burzliwego w mieszalniku. Sprawdzenia czy w mieszalniku występuje ruch burzliwy dokonujemy za pomocą miarodajnej liczby Reynolds'a

gdzie: n - prędkość obrotowa mieszadeł

d - średnica zewnętrzna mieszadła [m]

ν - kinematyczny współczynnik lepkości

Dla utrzymania ruch burzliwego

Re_m > 10⁴ w mieszalniku więc zapewnione będą dobre warunki mieszania

5. Moc na wale mieszadła i moc silnika

Ponieważ wymiary mieszalnika i mieszadła odbiegają od warunków standardowych moc na wale mieszadła obliczono ze wzoru:

gdzie: C - współczynnik oporu mieszadła zależny od liczby Re

ρ - gęstość wody [kg/m³]

n - prędkość obrotowa mieszadeł [s^-1]

d - średnica mieszadła [m]

W

Moc silnika

Przyjęto współczynnik zapasu masy k = 2,5, sprawność przekładni η = 0,9

Mieszalnik mechaniczny z mieszadłem łapowym

1. Doprowadzenie wody; 2. Mieszadło łapowe; 3. Otwory; 4. Koryto zbiorcze; 5. Odprowadzenie wody

V. Komory flokulacji

Komory flokulacji przeznaczone są do powolnego mieszania wody z rozprowadzonym w niej

koagulantem celu szybszego powstawania kłaczków.

Zgodnie z zaleceniami Kulskiego przy wydajności stacji uzdatniania wody powyżej 45 000 m³/d zastosowano komorę mechaniczną.

1. Objętość i wymiary komory flokulacji

gdzie: Q_max - maksymalne natężenie przepływu wody uzdatnionej [m³/h]

T - czas przebywania wody w komorze, T = 20 ÷ 40 min (przyjęto T = 30 min)

Przyjęto dwuczęściową komorę flokulacji o objętości każdej części

2. Długość komory flokulacji

gdzie: β - współczynnik doświadczalny, przyjęto β = 1,5

z - liczba osi mieszadeł, przyjęto z = 2

H - głębokość wody w komorze, przyjęto H = 4,0 m

3. Szerokość komory flokulacji

4. Ustalenie wymiarów mieszadła łopatkowego

Obracająca się rama wyposażona jest w cztery wzajemnie prostopadłe łopatki.

5. Średnica ramy

gdzie: h - odległość minimalna od łopatki do zwierciadła wody i do dna komory, przyjmuję h = 0,15 m

6. Długość łopatki

gdzie: n - liczba mieszadeł w jednej części komory, umieszczonych na 2 osiach, w układzie szachowym n = 4

p - odległość między końcami łopatek i ścianą komory, a także pomiędzy łopatkami umieszczonymi na sąsiednich osiach, przyjęto p = 0,25m

7. Szerokość łopatki

8. Zapotrzebowanie mocy dla mieszadła

gdzie: N - moc na wale mieszadła, zużywana na pokonanie oporów środowiska wodnego przy obrocie [W]

z - liczba osi mieszadeł, z = 2

m - liczba łopatek na jednej osi, m = 4n = 16

ζ - współczynnik oporów hydraulicznych mieszanego środowiska zależny

od stosunku l/b
, ξ = 1,32

k -stosunek względem prędkości wody i łopat mieszadła, przyjęto k = 1,0

n - prędkość obrotowa mieszadła, przyjęto n = 0,07 s^-1

ρ - gęstość wody, ρ = 1000 kg/m³

l - długość łopatki mieszadła, l = 3,21 m

r₂ - zewnętrzny promień łopatki mieszadła

r₁ - wewnętrzny promień łopatki mieszadła

9. Sprawdzenie warunków mieszania

Kryteria działania komory flokulacji wg Campa

Średni gradient prędkości ruchu cieczy

gdzie: N_w - zapotrzebowanie mocy [W], przy założeniu stosunku prędkości

względnych k = 0,75

ν - kinematyczny współczynnik lepkości, ν = 1,306 ·10^-6 m²/s

ρ - gęstość wody, ρ = 1000 kg/m³

V - objętość komory flokulacji

Wartość G = 44,6 s^-1 mieści się w przedziale określonym przez Campa

Kryterialna liczba bezwymiarowa

gdzie: T - czas przebywania wody w komorze flokulacji, T = 30 · 60 = 1800 s

Wartość M = 80280 mieści się w przedziale określonym przez Campa

10. Moc silnika poruszającego mieszadło

gdzie: N_w - moc na wale mieszadła, N_w = 8338,2 W

k₂ - współczynnik zapasu mocy, przyjęto k₂ = 2,0

η - sprawność przekładni, przyjęto η = 0,9

Mechaniczna komora flokulacji

1. Doprowadzenie wody; 2. Mieszadła łopatkowe; 3. Odprowadzenie wody

VI. Osadniki

Osadniki są urządzeniami służącymi do usuwania z wody zawiesin.

Wykorzystują w tym celu zjawisko sedymentacji.

Projektowany osadnik jest osadnikiem przepływowym poziomym podłużnym.

1. Prędkość opadania zawiesin

Uwzględniając stan zanieczyszczenia ujmowanej wody wyrażony koncentracją zawiesin

Z = 290 g/m³, przyjęto prędkość opadania zawiesin u = 0,5 mm/s.

2. Pozioma prędkość przepływu

gdzie: u - prędkość opadania zawiesin [mm/s]

k - współczynnik zależny od stosunku długości osadnika L do jego średniej głębokości H

(dla przyjętego L/H = 15 k = 10)

Prędkość v spełnia warunki dotyczące wód mętnych o zawartości zawiesin powyżej 290 g/m³.

3. Współczynnik zapasu

4. Długość osadników

gdzie: v - pozioma prędkość przepływu wody [mm/s]

u - prędkość opadania zawiesin [mm/s]

H - średnia głębokość części przepływowej osadnika (przyjęto H = 4 m)

α - współczynnik zapasu

5. Powierzchnia osadników w planie

6. Szerokość osadnika

Sumaryczna szerokość wszystkich osadników

Przyjęto n = 8 osadniki o szerokości każdego z nich B = 4,75 m

7. Sprawdzenie wartości liczby Reynoldsa i liczby Froude'a

Prędkość przepływu wody w osadnikach poziomych powinna być tak dobrana, aby liczba Reynolds'a była mniejsza od 12 500, natomiast liczba Froude'a większa od 10^-6.

Przy H = 4m i B = 4,75m, promień hydrauliczny wynosi

Liczba Reynoldsa

gdzie: ν = 1,31·10^-6 m²/s dla wody o temp. 10˚C

Liczba Froude'a

.

8.Głębokość osadnika

Całkowita średnia głębokość osadnika:

[m]

gdzie: h_k - wysokość wyniesienia ściany osadnika ponad zwierciadło wody, przyjęto

h_k = 0,3m

h₀ - wysokość części osadnika przeznaczonej na osad i zgrzebło zgarniacza, przyjęto h₀ = 0,5m

Przy spadku dna osadnika w kierunku do wlotu wody do osadnika i = 2%, całkowita wysokość osadnika:

- przy wlocie

- przy wylocie

9. Doprowadzenie wody do osadnika

W celu zapewnienia równomiernego rozdziału wody w poprzecznym przekroju osadnika zaprojektowano przegrodę perforowaną, przy czym otwory będą umieszczone na wysokości 0,75 H_c' licząc od zwierciadła wody.

Wymagana powierzchnia otworów:

gdzie: Q_max - maksymalne natężenie przepływu wody uzdatnionej [m³/h]

n - liczba osadników (n = 8)

v₀ - prędkość przepływu wody przez otwory, przyjęto v₀ = 0,22 m/s

Przyjmując średnicę otworu d₀ = 0,1 m, co odpowiada powierzchni f₀ = 0,00785m², liczba otworów:

10. Odprowadzenie wody z osadnika

Do odprowadzania wody uzdatnionej z osadnika stosuje się koryta z przelewami Thomsona.

Wymagana długość koryt przelewowych w jednym osadniku

gdzie: q_k - dopuszczalne obciążenie krawędzi koryta zbiorczego, przyjęto q_k = 25 m³/h·m

Przy szerokości osadnika B = 4,75 m przyjęto jedno koryto jednostronnie zasilane i drugie zasilane dwustronnie (rzeczywista długość koryt przelewowych l_k = 13,5 m).

Rzeczywiste obciążenie hydrauliczne krawędzi przelewowych wynosi

Koryta będą wyposażone w typowe przelewy pilaste (Thomsona) o kącie rozwarcia 90º.

Na podstawie nomogramu do wymiarowania przelewów Thomsona, dla q_k = 25,1 m³/h·m napełnienie przelewów h'= 6 cm.

Przekroje czynne koryt zbiorczych obliczono przy założeniu prędkości przepływu v_k = 0,6m/s.

Przekrój czynny koryta o jednostronnym zasilaniu

Przekrój czynny koryta o dwustronnym zasilaniu

Przyjęto następujące wymiary koryt

- dla koryt zasilanych jednostronnie: szerokość - 0,23m,

wysokość czynna - 0,23m

- dla koryt zasilanych dwustronnie: szerokość - 0,33m,

wysokość czynna - 0,32m

11. Komora osadowa

Przyjęto komorę osadową o kształcie ostrosłupa ściętego prawidłowego czworokątnego o

następujących wymiarach podstawowych:

- bok większej podstawy komory osadowej B = 4,75 m

- bok mniejszej podstawy komory osadowej b = 1,0m

- kąt pochylenia krawędzi bocznej komory osadowej względem poziomu α = 50˚

Wysokość komory osadowej:

Objętość komory osadowej:

Aby określić czas zagęszczania należy ustalić objętość zatrzymywanego osadu

gdzie: T - czas zatrzymywania osadu, T = 8h

C_os - średnia koncentracja zagęszczonego w komorze osadowej osad,

C_os = 25000 g/m³

C₀ - koncentracja zawiesin w wodzie odprowadzanej z osadnika, C₀ = 12 g/m³

n - liczba osadników (n = 8)

C_p - koncentracja zawiesin w wodzie doprowadzanej do osadnika

gdzie: Z^' - koncentracja zawiesin w ujmowanej wodzie, Z = 400 g/m³

D_k - dawka koagulantu, D_k = 45 g/m³

K - współczynnik przeliczeniowy, K = 1,0

B^' - barwa ujmowanej wody, B = 65 gPt/m³

A - ilość zanieczyszczeń wprowadzanych do wody razem z wapnem, D_w = 9 g/m³

Ponieważ objętość osadu zatrzymanego w ciągu 8 godzin znacznie przekracza objętość komory osadowej, to rzeczywisty czas zagęszczania wyniesie:

Ostatecznie przyjęto czas zatrzymania osadu T = 5 h

Osadnik poziomy podłużny

1. Doprowadzenie wody; 2. Ściana perforowana; 3. Komora osadowa; 4. Odprowadzenie wody

VII. Filtry grawitacyjne pospieszne

Filtry pospieszne są urządzeniami służącymi do uzdatniania wód, których zasada działania opiera się na procesie filtracji. Uzdatniana woda przepływa przez materiał filtracyjny i pozbawiona zanieczyszczeń odpływa pod złożem filtracyjnym. Przepływ wody przez projektowany filtr odbywa się grawitacyjnie (filtr otwarty).

1. Założenia do obliczeń

Ponieważ badania technologiczne nie zostały wykonane, wartości parametrów zostały dobrane orientacyjnie na podstawie tablic

1. Złoże średnioziarniste (piasek kwarcowy)

• minimalna średnica ziaren d_min = 0,7 mm

• maksymalna średnica ziaren d_max = 1,6 mm

• równoważna średnica ziaren złoża filtracyjnego d_e = 0,8

• współczynnik nierównomierności uziarnienia K = 1,8

2. Wysokość złoża przyjęto H = 0,8m

3. Warstwa podtrzymująca ze żwiru średnioziarnistego

4. Uziarnienie warstwy podtrzymującej 2-4mm

5. Wysokość warstwy podtrzymującej H_p = 0,35m

6. Prędkość filtracji v_f =8m/s dla przeciążenia normalnego

7. Płukanie wodą przy q_pł = 50m³/(hm²)

8. Liczba płukań n = 2/d

9. Czas płukania t₂ = 6min = 0,1h

10. Czas wyłączenia filtru t₁ = 0,33h

11. Drenaż płytowy z dyszami filtracyjnymi

2. Całkowita wymagana powierzchnia filtrów

gdzie: Q_max - dobowa dostawa wody do wodociągu [m³/ d]

v_f - obliczeniowa prędkość filtracji przy normalnym obciążeniu filtrów [m/h]

T - nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby [h/d]. Przyjęto T = 24 h/d

n - liczba płukań każdego filtru w ciągu doby [1/d] Przyjęto n = 2 d^-1

q - intensywność płukania filtru wodą ustalona dla przeciętnej temperatury wody uzdatnionej = 50 l/(s·m²)

t­₁ - czas wyłączenia filtru z pracy w związku z płukaniem [h]. Przyjęto t₁ = 0,33 h

t₂ - średni czas płukania filtru wodą [h]. Przyjęto t₂ = 0,1 h.

3. Wymiary pojedynczego filtru oraz liczba filtrów

Zgodnie z zaleceniami przyjęto 1 filtrów długość powierzchni 40 m² każdy.

Powierzchnia jednego filtru

,

Przyjęto filtr o wymiarach

Długość L = 8 m

Szerokość B = 5 m

Pole jednego filtru f = L×B = 40 m²

Całkowite pole filtrów = 440 m²

4. Sprawdzenie prędkości filtracji przy przeciążeniu

Zakładając, że 1 filtr jest wyłączony do płukania i 1 filtr jest remontowany. Prędkość filtracji wynosiłaby

m/h

gdzie: N - liczba wszystkich filtrów na stacji o sumarycznej powierzchni F

N₁ - liczba filtrów wyłączonych do remontu

v_f - obliczeniowa prędkość filtracji przy normalnym obciążeniu filtrów [m/h]

Prędkość filtracji przy przeciążeniu mieści się w dopuszczalnym przedziale v_fp ≤ 10 m/h

5. Obliczenie liczby dysz filtracyjnych w dnie filtru

Wymagana sumaryczna powierzchnia otworów w dyszach przy założeniu procentowego stosunku powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtrów p =1,2%.

gdzie: p - procentowy stosunek powierzchni otworów w dyszach do powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtru, przyjęto p = 1,2%

F₁ - powierzchnia jednego filtru [m²]

Liczba dysz przy założeniu, że dysza ma 36 szczelin o wymiarach 0,8 × 10 mm, wynosi

6. Rozwiązanie drenażu i dna filtru

Zaprojektowano płyty drenażowe o wymiarach 1 × 1 m w osi. Liczba płyt wynosi 39. W każdej z płyt powinno być n₁ = 1625/39 = 41,7 dysze (przyjmuje się n₁ = 42 dysz rozstawionych równomiernie w układzie 6,5 × 6,5 sztuk). Stąd dysze powinny być rozstawione w odstępach

Łączna liczba dysz: n_d = 39⋅ 42 = 1638 szt.

7. Wysokość strat ciśnienia przy płukaniu filtru

Strata ciśnienia w drenażu w czasie płukania

Przepływ wody przez jedną dyszę w czasie płukania

8. Strata ciśnienia w drenażu

gdzie: α, β - współczynniki oporów

9. Strata wysokości ciśnienia w warstwie podtrzymującej

Wysokość warstwy podtrzymującej przyjęto H_p = 0,35 m

10. Strata wysokości ciśnienia we właściwej warstwie filtracyjnej

Przy założeniu ρ_z = 2,65 g/m³, ρ_w = 1 g/m³ oraz porowatości m_o = 40%, H = 0,8m

11. Całkowita strata wysokości ciśnienia przy przepływie wody przez filtr w czasie płukania

12. Koryta zbiorcze

Przyjęto koryto zbiorcze o przekroju złożonym;

w górnej części o ścianach pionowych, a w dolnej o kształcie trójkąta.

Przy długości filtru L = 8m, przyjęto dwa koryta zbiorcze, o odległości między osiami 4m.

Natężenie odpływu ścieków jednym korytem

Wykorzystując zależności przedstawione na nomogramie (przy a = 1,5), szerokość koryta zbiorczego będzie wynosiła B = 0,9 m

Wysokość prostokątnej części koryta

Całkowita wysokość koryta

Wzniesienie krawędzi koryt zbiorczych ponad powierzchnię złożą filtracyjnego

gdzie : H- wysokość złoża właściwego [m]

e- ekspansja złoża, przyjęto ją na poziomie 40%

Ponieważ
przyjęto, że koryto zostanie umieszczone tak , aby górna krawędź znalazła się 1,23 m nad powierzchnią złoża filtracyjnego.

13. Kanał zbiorczy

Przyjęto kanał zbiorczy o szerokości B_zk = 1,0 m.

Wysokość kanału zbiorczego mierzona od dna koryt zbiorczych wynosi

14. Średnice przewodów doprowadzających i odprowadzających wodę

Przewód doprowadzający wodę uzdatnianą

• przepływ wody
  ,

• prędkość przepływu
  ,

• średnica przewodu

Przewód doprowadzający wodę do każdego filtru

• przepływ wody
  

• prędkość przepływu
  

• średnica przewodu

Przewody odprowadzające wodę przefiltrowaną

• z każdego filtru - 190 mm

• ze wszystkich filtrów - 940 mm

Przewód doprowadzający wodę do płukania

• przyjęto średnicę jak głównego przewodu drenażowego, czyli 940 mm

Przewód odprowadzający wodę po płukaniu

• przepływ wody - q_pł = 0,25 m³/s

• prędkość przepływu - v > 0,8 m/s

• średnica przewodu - 940 mm

Filtr pospieszny grawitacyjny

Krata (sito)

Ścieki po płukaniu filtru

Osady

Komora flokulacji

Osadnik

Filtr pospieszny

Dawkownik siarczanu glinu

Zbiornik roztworowy

Magazyn siarczanu glinu

Dowóz siarczanu glinu

Mieszalnik

Roztwór siarczanu glinu

Roztwór wapna

Dawkownik wapna

Zbiornik mleka wapiennego

Magazyn wapna

Dowóz wapna

Urządzenia do dezynfekcji

Zbiornik wody czystej

---