Dane wyjściowe:

Q=19943 [m³/d]

Qh=Qd/24=19943/24=831 [m³/h]

Q=Qh/(60*60)=831/3600=0,231 [m³/s]

H=0,8 m (wysokość złoża filtracyjnego)

Charakterystyka złoża filtracyjnego:

• minimalna średnica ziaren: d_min=0,5 mm

• maksymalna średnica ziaren: d_max=1,25 mm

• współczynnik nierównomierności uziarnienia: MR=d60/d10=1,6

Wysokość złoża: H=0,8 m

Warstwa podtrzymująca żwirowa o wysokości 0,4 m o następującym uziarnieniu:

• żwir o średnicy 25 mm, grubość warstwy=0,15 m

• frakcja 12 mm, grubość warstwy=0,1 m

• frakcja 6 mm, grubość warstwy=0,1 m

• frakcja 3 mm, grubość warstwy=0,05 m

Obliczenie powierzchni i liczby filtrów:

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów:

$$F = \frac{Q}{v_{f}*\left( T - n*t_{1} \right) - 3,6*n*q*t_{2}} = \frac{19943}{6*\left( 24 - 1*0,25 \right) - 3,6*1*11*0,1} = 144\ m^{2}$$

v_f – obliczeniowa prędkość filtracji przy normalnym obciążeniu filtrów (przyjęto v_f=6 m/h)

T – nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby (przyjęto T=24 h)

n – liczba płukań każdego filtra na dobę (przyjęto n=1 d^-1)

t₁ – średni czas wyłączenia filtra z efektywnego działania w związku z jego płukaniem (przyjęto t₁=15 min=0,25 h)

t₂ – średni czas wyłączenia filtra (przyjęto t₂=6 min=0,1 h)

q – intensywność płukania wodą filtra (przyjęto q=11 dm³/s,m²)

Przyjęto liczbę filtrów N=6

Obliczenie rzeczywistych parametrów technologicznych:

Wymiary pojedynczego filtra:

Szerokość: B_f=4 m

Długość: L_f=6 m

Powierzchnia pojedynczego filtra: F₁=24 m²

Sumaryczna powierzchnia wszystkich filtrów:

∑F=N*B_f*L_f=144 m²

Rzeczywista, średnia prędkość filtracji:

V_rzecz=Q/(∑F*24)=19943/(144*24)=5,8 m/h

Zakładając, że płukaniu poddawany jest tylko jeden filtr, prędkość filtracji w warunkach przeciążenia filtrów wyniesie:

V_tp=V_f(rzecz)*[N/(N-1)]=5,8*[6/(6-1)]=6,96 m/h

Drenaż filtrów:

Zaprojektowano drenaż płytowy z dyszami do płukania wodno-powietrznego. Czasza dyszy posiada 36 szczelin o wymiarach 0,8x10 mm, co daje łączną powierzchnię szczelin:

fd=288*10^-6 m²

Sumaryczna powierzchnia wszystkich otworów w dyszach:

Fd=F₁*p/100=24*1/100=0,24 m²

F₁ – powierzchnia jednego filtra

p – stosunek powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtra

Liczba dysz:

n=Fd/fd=0,24/(288*10^-6)=833 sztuki

Rozmieszczenie dysz: przyjęto 32 płyty, w każdej płycie umieszczono 36 dysz.

Łączna liczba dysz:

n₁=24*36=864 (liczba dysz jest o około 3% większa od obliczonej, różnica nie powinna wynieść więcej niż 15%)

Zapas wody do płukania:

Przyjęto intensywność płukania wodą: q_pł=11 dm³/s,m²

Zalecane ekspansja: 20%

Jednostkowa powierzchnia filtra: F₁=24 m²

Ilość niezbędnej wody do płukania:

Q_wpł=F₁*q_pł=24*11=264 l/s=0,264 m³/s=15,8 m³/min

Przy założeniu zalecanego czasu płukania t=6 min:

v_pł=Q_wpł*t=15,8*6=94,8 m³

Pojemność rezerwowa na wodę do płukania filtrów powinna wystarczyć na 1,5-2 płukań. Przyjęto 2 płukania.

v_zbpł=2*95=190 m³ (o taką wartość należy powiększyć pojemność zbiornika na wodą czystą)

Płukanie powietrzem:

Założono intensywność płukania powietrzem q_pow=16 dm³/s,m²

Ilość powietrza do płukania:

Q_pow=q_pow*F₁*3,6=16*24*3,6=1382 m³/h

Koryta zbiorcze:

Liczba koryt: nk=2

Spadek dna koryta: 2%

Jednym korytem zbiorczym odprowadzana będzie woda po płukaniu w ilości:

q_k=Q_wpł/nk=0,26/2=0,13 m³/s

Do określenia wymiarów koryt zbiorczych skorzystano z nomogramu. Wartość parametru x wynosi: x=23 cm

Szerokość koryta zbiorczego: B=2*x=0,46 m

Wysokość prostokątnej części koryta: h_p=1,5*x=0,35 m

Całkowita wysokość koryta: h_k=2,5*x=0,58 m

Minimalne wzniesienie krawędzi koryt zbiorczych ponad powierzchnię złoża filtracyjnego:

∆h_k=H*e/100+0,5=0,8*20/100+0,5=0,66 m

Kanał zbiorczy:

Przyjęto kanał zbiorczy umieszczony po stronie galerii rurociągów o szerokości Bkz=0,7 m

Głębokość kanału mierzona od dna koryta:

Hk≥0,8${*\left( \frac{Qwpl}{\text{Bkz}} \right)}^{\frac{2}{3}} + 0,2$

Hk≥0,8${*\left( \frac{0,26}{0,7} \right)}^{\frac{2}{3}} + 0,2 = 0,6\ m$