OCZYSZCZANIE WODY –P–

DOBÓR UZIARNIENIA W FILTRACH

DWUWARSTOWYCH

DR INŻ. MAŁGORZATA SZLACHTA

O PRACOW ANI E NA PO ST AW IE „ PO DST AW Y PRO JEKT OW E SYST EMÓ W O CZYSZCZAN I A W ÓD”
AUT O RSTW A A. L. KOW AL, J. MAĆKI EW I CZ, M. ŚW IDERKA - BRÓ Ż

Obliczenie filtrów pośpiesznych grawitacyjnych, dwuwarstwowych
książka, str. 141, przykład 13.

Założenia:

• prędkość filtracji – złoża dwuwarstwowe, zakres 7.5-10 m/h

• wysokość złoża filtracyjnego – tabela 8.22.

• warstwa podtrzymująca - żwir o wysokości 0.35-0.45 m

• wysokość warstwy wody nad filtrem, zakres 1.0-2.0 m.

• obciążenie hydrauliczne dla filtrów, do 10 m

3

/(m

2

h)

• cykl filtracji 24 h

• płukanie filtrów wodą

• straty ciśnienia na filtrze = 3 mH

2

O

2

Dobór uziarnienia - dane w temacie projektu:



średnica

d

10

piasku



współczynnik równomierności

WR = d

60

/d

10

dla piasku

d

10

→

średnica ziarna, która wraz z mniejszymi

stanowi wagowo 10

% całego materiału

filtracyjnego, mm

d

60

→

średnica ziarna, która wraz z mniejszymi

stanowi wagowo

60% całego materiału

filtracyjnego, mm

3

KRYTERIUM DOBORU UZIARNIENIA

piasek

4

antracyt lub GWA

warstwa
podtrzymująca

strefa mieszania się
materiałów filtracyjnych

V

s-dmax_gw

≤ V

s-dmin_dw

V

s

– prędkość swobodnego opadania ziarna, m/s

d

max_gw

-

ziarna o max średnicy, z górnej warstwy

d

min_dw

-

ziarna o min średnicy, z dolnej warstwy

Zakładając 5% wymieszanie na granicy warstw mamy:

d

min

= d

5

piasku

d

max

= d

95

antracytu/GWA

Stąd:

V

s-d95 antr./GWA

≤ V

s-d5 piasku

Dane dla piasku z tematu projektu:

d

10

, mm

WR = d

60

/d

10

→ d

60

, mm

(1)

Nanosimy

na siatkę Laplaso-logarytmiczną (nomogram do doboru uziarnienia

do pobrania

) wartości średnic d

10

i d

60

dla piasku oraz % udział frakcji o

średnicy d

10

i d

60

.

oś Y – udział wagowy frakcji x

i

ziaren o średnicy d

i

, %

→ nanosimy 10% i 60%

oś X – wymiar ziarna d

i

, mm

→ nanosimy wartości średnic ziaren d

10

i d

60

w mm

Otrzymujemy dwa punkty i prowadzimy przez nie

prostą → uziarnienie

piasku.

5

6

d

10

d

60

d

5

uziarnienie dla
pisaku

(2)

Następnie ze sporządzonej

prostej odczytujemy

średnicę

d

5

piasku.

(3)

Dla odczytanej średnicy d

5

piasku obliczamy czynnik średnicy z

następującego wzoru (książka str. 132, rys.8.60):

w

którym:

g

– przyspieszenie ziemskie, g = 9.81 m/s

2

ν – lepkość kinematyczna wody dla 10˚C, przyjęto ν = 1.31·10

-6

m

2

/s

d

– średnica ziarna, m

S

s

– stosunek gęstości materiału filtracyjnego do gęstości wody

(bezwymiarowy)

7

1

3

s

2

g(S

1)

czynnik srednicy

d





















mf

s

w

S







ρ

w

– gęstość wody, ρ

w

= 1 g/cm

3

Gęstości materiałów filtracyjnych ρ

mf

:

piasek

– 2.65 g/cm

3

antracyt

– 1.6 g/cm

3

GWA

– 1.3 g/cm

3

8





s

1

3

s

V

czynnik predkosci

g(S

1















(4)

Dla

obliczonego czynnika średnicy d

5

piasku odczytujemy z wykresu w

książce na str. 132 (rys. 8.60) czynnik prędkości, który opisany jest
wzorem:

9





5

1

3

s d piasku

s piasku

V

czynnik predkosci

g S

1































Przekształcając wzór ze względu na V

s

obliczamy prędkość swobodnego

opadania piasku o średnicy d

5

:

Na podstawie kryterium doboru uziarnienia:

V

s-d95 antr./GWA

≤ V

s-d5 piasku

przyjmujemy, że: V

s-d95 antr./GWA

= V

s-d5 piasku

(5)

Dla prędkości opadania ziarna antracytu/GWA o średnicy d

95

obliczamy

czynnik

prędkości:

10





s d95 ant./GWA

1

3

s ant./GWA

V

czynnik predkosci

g(S

1



















(6)

Następnie z wykresu (książka rys. 8.60, str. 132) dla obliczonego
czynnika prędkości dla d

95

antracytu/GWA odczytujemy czynnik

średnicy.


Przekształcamy wzór definiujący
czynnik

średnicy ze względu na d

i otrzymujemy:





95 antr /GWA

1

3

s ant./GWA

2

czynnik srednicy

d

g(S

1





















11

(7)

Sporządzamy charakterystykę granulometryczną dla antracytu/GWA
przy założeniu, że współczynnik równomierności WR dla drugiego
materiału filtracyjnego (antracyt/GWA) jest taki sam jak w przypadku
piasku WR

piasku

=WR

ant/GWA

Obliczoną średnicę d

95 ant/GWA

nanosimy na wykres charakterystyki

granulometrycznej i rysujemy

prostą przebiegającą przez jeden punkt

d

95

ale równoległą do prostej sporządzonej (współczynniki kierunkowe

tych prostych równe bo WR będą takie same).

12

d

10

d

60

d

5

uziarnienie
dla piasku

(8)

Z prostej dla antracytu/GWA
odczytujemy

d

10

i d

60

antracytu/GWA.

d

95

uziarnienie
dla antr./GWA

UWAGA!

Do projektu należy
dołączyć sporządzony
wykres.

13

Nomogram do wyznaczania

intensywności płukania filtrów

1

2

odczyt