1.Projektowanie filtrów pospiesznych otwartych

Dane:

Q =14583
=0,168

H=1,02m

1. Charakterystyka złoża filtracyjnego

• minimalna średnica ziaren d _min = 0,5mm

• maksymalna średnica ziaren d _max= 1,25 mm

• współczynnik nierównomierności uziarnienia M_R =
  = 1,6

1. wysokość złoża przyjęto H= 0,2 m

2. warstwa podtrzymująca żwirowa o wysokości 0,4 m o następującym uziarnieniu

• żwir o średnicy 25 mm- grubość warstwy 0,1 m

• frakcja 12mm - grubość warstwy 0,1m

• frakcja 6 mm - grubość warstwy 0,1 m

• frakcja 3 mm- grubość warstwy 0,1 m

1. Obliczenie powierzchni liczby filtrów

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów:

F=

gdzie:

V_f - obliczeniowa prędkość filtracji [m/h] ( przy normalnym obciążeniu filtrów)

T - nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby [h/d]

t₁ - średni czas wyłączenia filtra z efektywnego działania w związku z jego płukaniem[h]

t₂ - średni czas płukania filtra [h]

n - liczba płukań każdego filtra na dobę [d^-1]

q - intensywność płukania wodą filtra ustalana dla danego uziarnienia i wymaganego stopnia ekspansji złoża stosownie do sposobu płukania [dm³/sm²]

Przyjęto wielkości do projektu:

Q= 14583 m³/d

V_f = 6 m/h

T= 24 h

t₁ = 15 min = 0,25 h

t₂ = 5 min = 0,0834 h

q = 10 [dm³/sm²]

F=
= 104 m²

F= 104 m²- całkowita powierzchnia filtrów

Uwzględniając zalecenia dotyczące powierzchni ( filtra pojedynczego= nie więcej niż 40 m²) oraz liczby filtrów( nie mniej niż 4 szt.) przyjęto N= 4 filtry

-wymiary pojedynczego filtra :B_f = 4m -szerokość filtra, L_f = 7m - długość filtra

• powierzchnia pojedynczego filtra: 28 m²

• sumaryczna powierzchnia wszystkich filtrów ∑ F = N * B_f * L_f =112 m²

• rzeczywista średnia prędkość filtracji v_f(rzecz) = Q / (∑F*24) = 5,425 m/h

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

V_fp = V_f(rzecz)
= 5,4* 4/3 = 7,2 m/h

Wartość V_fp = 7,2 m/h jest zgodna z zaleceniem : V_fp = 5,5- 7,5 m/h

Ostatecznie przyjęto filtry o wymiarach B = 4m-szerokość , L= 7 m długość

1.3. Drenaż filtrów

Zaprojektowano drenaż płytowy z dyszami do płukania wodno -powietrznego. Czasza dyszy posiada 36 szczelin o wymiarach 0,8 cm x 1 mm co daję łączną powierzchnię szczelin:

f_d = 288 *10^-6 m²

• sumaryczna powierzchnia wszystkich otworów w dyszach

F_d = F
[m²]

Gdzie:

F- powierzchnia jednego filtra F=28 m²

p- stosunek powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtra, przyjęto p = 1%

F_d =28 *0,01= 0,28 m²

• liczba dysz wymagana

n =
=
= 972 sztuki

• Rozmieszczenie dysz : mając na uwadze względy konstrukcyjne przyjęto 28 płyt o powierzchni 0,97 m² każda i o wymiarach 98,4 x 98,4 cm . W każdej płycie umieszczono 36 dysz .Rozstaw w osiach 16,4 cm . Łączna liczba dysz rzeczywista :

n₁ = 28* 36 = 1008 sztuk

Liczba dysz jest o 3% większa od obliczonej.

1.4.Zapas wody do płukania]

Przyjęto intensywność płukania q_pł = 10 [l/s m²]

Założona maksymalna wartość ekspansji = 20 % , co przy jednostkowej powierzchni filtra F=28 m² daje ilość wody niezbędnej do płukania:

Q_wpł = F * q_pł = 28 *10 = 280 [l/s]= 16,8[ m³/min]

Co przy założeniu zalecanego czasu płukania t₂ = 5 min daje

V_pł = Q_wpł * t₂ = 16,8 * 5 = 84 [m³]

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

Przyjęto 2 płukania

V_zbpł = 2* 84 = 168 [m³]

O taką wielkość należy powiększyć pojemność zbiornika na wodę czystą, z tego bowiem zbiornika pompy pobierać będą wodę do płukania .

1.5.Płukanie powietrzem

Założono intensywność płukania powietrzem q_p = 17[ l/s m²]

Ilość powietrza do płukania:

Q_p = q_p * F * 3,6= 17 * 28* 3,6= 1713,6 [m³/h]

Straty ciśnienia powietrza na rurociągu dopływowym, w drenażu rozdzielczym, w otworach, na przepływie powietrza przez warstwę filtracyjną wynoszą około 0,2 m H₂O

!.6. Koryta zbiorcze

Zaprojektowano koryta zbiorcze o przekroju złożowym : w górnej części o ścianach pionowych , a w dolnej części o kształcie trójkąta. Przyjęto n_k= 2 koryta zbiorcze w odległości między osiami 2,0 m. Koryta zbiorcze mają spadek dna w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu wody po płukaniu wynoszący 2% . Jednym korytem zbiorczym odprowadzana będzie woda po płukaniu w ilości :

q_k = q_pł / n_k = 0,28/2 = 0,14 m³/s

Do określenia wymiarów koryt zbiorczych skorzystano z nomogramu. Wartość parametru pomocniczego x wynosi x = 24 cm

• szerokość koryta zbiorczego B= 2x = 0,48 m

• wysokość prostokątnej części koryta h_p = 1,5x= 0,36 m

• całkowita wysokość koryta h_k =2,5x = 0,6 m

Minimalne wzniesienie krawędzi koryt zbiorczych ponad powierzchnię złoża filtracyjnego.

∆h_k=
+ 0,5 =
+0,5 = 0,7

Wysokość warstwy wody nad krawędzią koryt;

• na początku cyklu : 0,5 m

• na końcu cyklu :1,5 m

1.7. Kanał zbiorczy

Do zbiornika wody po płukaniu z wszystkich koryt przewidziano kanał zbiorczy umieszczony po stronie galerii rur . Przyjęto kanał zbiorczy o szerokości B_kz = 0,7 m, głębokość tego kanału mierzona od dna koryta wynosi :

H_kz≥0,8
+ 0,2 [m], tj. H_kz = 0,8
+ 0,2 = 0,67 [m]

1.8. Prędkości wody w rurociągach

Rurociąg wody doprowadzonej do filtra

Q = 0,168 m³/s , v = 0,9 m/s

Do 1 i 2 filtra

Średnica rurociągu: d =
= 0,487m
≈0,5 m

Sprawdzenie; v =
= 0,85 m/s-prędkość mieści się w zalecanym przedziale

Do 3 filtra : v = 1,1 m/s

Średnica rurociągu: d =
= 0,36 ≈ 0,4m

Spr. v = 0,89 m/s

D0 4 filtra : v = 1,2 m/s

Średnica rurociągu: d =
= 0,243 m ≈0,25 m

Spr. v = 1,14 m/s

Dla rurociągu wody przefiltrowanej przyjęto te same średnice rurociągów z tym że rozstaw jest na odwrót.

Rurociąg do powietrza

v= 16 m/s , Q = 0,476 m³/s

d=
=
= 0,194 m

spr. v 15,15 m/s

Rurociąg wody popłucznej i filtratu

Q _wpł = 16,8 m³/min= 0,28 m³/s, v = 1,5 m/s

d=
= 0,487 m

spr. v = 1,42 m/s

---