8288

1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина

ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД. РАСЧЕТ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ

И КОНТАКТНЫХ ПРЕФИЛЬТРОВ

Учебно-методическое пособие для обучающихся по дисциплине «Очистка природных вод»

направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

2

УДК 628.16

Васильев А.Л. / Очистка природных вод. Расчет контактных осветлителей и контактных префильтров: учебно-методическое пособие / А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко, М.О. Жакевич, С.В. Кулемина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 30 с. – Текст: электронный.

В учебно-методическом пособии излагаются сведения об использовании контактных осветлителей и контактных префильтров в схемах водоподготовки для хозяй- ственно-питьевых и промышленных нужд, приводятся основные конструкции контактных осветлителей и префильтров, расчетные параметры и методика расчета. Рассмотрены вопросы интенсификации их работы. Для сооружений, наиболее часто используемых в практике очистки воды, приведены примеры расчета.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Очистка природных вод» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение.

© А.Л. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, О.В. Кащенко М.О. Жакевич, С.В. Кулемина

© ННГАСУ, 2022

1.1.Выбор типа контактного осветлителя и режима

4

ВВЕДЕНИЕ

В системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных мест контактные осветлители применяют в одноступенчатых схемах очистки природной воды для получения воды питьевого качества.

Контактные префильтры предназначены для предварительной очистки воды в схемах двухступенчатого фильтрования. Заключительный этап водоподготовки осуществляется на скорых безнапорных фильтрах.

На водопроводных станциях с контактными осветлителями и контактными префильтрами перед подачей воды на них, предусматриваются сетчатые барабанные фильтры или микрофильтры, входные камеры и смесители, обеспечивающие требуемый напор воды, смешение и контакт воды с реагентами, а также выделение из воды воздуха. Кроме того, входные устройства защищают дренажную систему контактных осветлителей и контактных префильтров от засорения

1. РАСЧЕТ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ 1.1. ВЫБОР ТИПА КОНТАКТНОГО ОСВЕТИТЕЛЯ И РЕЖИМА ПРОМЫВКИ

На станциях подготовки воды питьевого качества нашли применение два типа контактных осветлителей: КО-1 и КО-3.

Контактные осветлители КО-1 не имеют поддерживающих слоев, промывка фильтрующей загрузки осуществляется водой, а отвод загрязненной промывной воды осуществляется с помощью желобов. КО-1 применяют преимущественно для очистки природных вод с умеренной цветностью и мутностью при небольшом содержании планктона. В остальных случаях следует применять КО-3. В контактных осветлителях КО-3 имеются поддерживающие слои и применены:

•система низкого отвода загрязненной промывной воды, основными элементами которой являются струенаправляющий выступ и пескоулавливающий желоб;

•водовоздушная промывка фильтрующей загрузки.

При выполнении курсового и дипломного проектов принятый тип контактного осветлителя согласовывается с руководителем проекта.

Режим промывки фильтрующей загрузки водой для контактных осветлителей КО-1 принимается по табл. 1, взятой из [1]. Режим водовоздушной промывки контактных осветлителей КО-3 принимается и по табл. 2.

1. При пользовании таблицами 1 и 2, следует учесть, что большей интен-

сивности подачи воды и воздуха должна соответствовать меньшая продолжительность подачи и наоборот.

5

Режим промывки фильтрующей загрузки водой

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ

Площадь контактных осветлителей рассчитывается на пропуск расхода воды при нормальном режиме их работы. Затем проверяется работа осветлителей при форсированном режиме (при выключении отдельных осветлителей на промывку и ремонт) с учетом сброса первого фильтрата.

Общая площадь контактных осветлителей (м2) на станции определяется по формуле [1]:

где Q- полезная производительность станции в м3/сут;

Т- продолжительно9сть работы станции в течение суток (обычно 24 ч); vн- расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме в м/ч,

принимаемая по табл. 3, м/ч [1];

6

nпр - число промывок одного контактного осветлителя в сутки при нормальном режиме работы, определяемое по выражению:

tф - расчетная продолжительность фильтрующего цикла при нормальном режиме работы контактного осветлителя, принимаемая равной 8... 12 ч, а при форсированном режиме — 6 ч;

τпр - время простоя контактного осветлителя в связи с промывкой принимаемое по [1] для КО-1, промываемых только водой — 0,33ч, а для КО-3, промываемых водой и воздухом — 0,5 ч;

qпр - удельный расход воды (м3/ м2) на одну промывку одного контактного осветлителя, рассчитываемый по выражениям:

- для контактных осветлителей КО-1, промываемых только водой

- для контактных осветлителей КО-3, с водовоздушной промывкой

W, t - соответственно интенсивность в л/(с х м2 ) и продолжительность промывки контактных осветлителей (при промывке водой принимаются по табл. 1; для фильтров с водовоздушной промывкой принимаются по табл. 2 для 2-го и 3-го этапов промывки), мин;

τсб - продолжительность сброса первого фильтрата, принимаемая по табл. 1, мин.

По общей площади контактных осветлителей (в первом приближении) рассчитывается их количество по выражению

Полученное значение N округляется до целого в большую сторону. При окончательном назначении количества контактных осветлителей необходимо определить скорость фильтрования при форсированном режиме их работы по выражению

где N1— число контактных осветлителей, одновременно находящихся в ремонте или на промывке, принимается следующим образом: N1=l при N<20; N1=2 при N>20;

7

vф - допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме, принимаемая по табл. 3.

Если vфор>vф, то количество контактных осветлителей увеличивается так, чтобы выполнялось условие vф>vфор. Только после этого определяется площадь одного контактного осветлителя по выражению

Скорости фильтрования воды в контактных осветлителях

Таблица 3.

Примечание: При очистке воды для хозяйственнопитьевых нужд принимаются меньшие значения скоростей фильтрования

1.3 УСТРОЙСТВО И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТИТЕЛЕЙ

Впроцессе конструирования требуется начертить план и разрез принятого контактного осветлителя, на которых должно быть видно взаимное расположение всех элементов. На рис. 1 показано устройство контактного осветлителя КО-1, а на рис. 2 -КО-3.

КОРПУС контактных осветлителей выполняется из железобетона в виде резервуара прямоугольной формы в плане. При определении размеров в плане (BxL) по найденной площади f (см. п. 1.2), рекомендуется ориентироваться на основные типоразмеры, которые разработаны ведущими проектными организациями России: (BxL) 3,5x5,0; 5,0x5,5; 6,0x6,0; 6,0x7,5; 6,0x9,0; 6,0x12,0 м. Размеры контактных осветлителей приведены по осям стен.

Вконтактных осветлителях площадью до 40 м2 предусматривается боковой прямоугольный в плане канал (карман), размещаемый вдоль длинной (L) стенки (рис. 1/2). Канал по высоте делится горизонтальной перегородкой на две части. Верхняя часть используется для отвода фильтрованной и грязной промывной воды. Нижняя часть - для подачи воды на фильтрование и промывку фильтрующей загрузки.

8

В контактных осветлителях площадью более 40 м2 предусматривается центральный (прямоугольный в плане) канал, размещаемый перпендикулярно длинной стороне фильтра (L), а под ним размещается центральный коллектор, которые делят каждый контактный осветлитель на две равные части. Центральный канал используется для отвода фильтрованной и грязной промывной воды. Центральный коллектор— для подачи воды на фильтрование и промывку фильтрующей загрузки.

Площади каналов не входят в площадь контактных осветлителей. ДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА обеспечивает равномерное распределение промыв-

ной воды и воздуха, подаваемых на регенерацию фильтрующей загрузки, а также воды, подаваемой на фильтрование по всей площади контактных осветлителей. В контактных осветлителях равномерность распределения промывной воды достигается дренажными системами большого сопротивления, которые имеют различные конструкции (см. п. 1.6).

Рис. 1. Принципиальная схема контактного осветлителя КО-1

1 -корпус фильтра; 2- верхняя часть бокового канала (кармана); 3- сборные желоба; 4- фильтрующая загрузка; 5- распределительная трубчатая система; 6- нижняя часть бокового канала (кармана); 7- коллектор подачи воды на фильтрацию; 8- коллектор отвод афильтрованной воды в РЧВ; 9- коллектор подачи воды на промывку фильтрующей загрузки; 10кол- лектор отвода загрязненной промывной воды и сброса первого фильтрата.

-Движение воды при фильтровании

-Движение воды при промывке фильтрующей загрузки

9

Рис. 2. Принципиальная схема контактного осветлителя КО-3

1- корпус фильтра; 2- верхняя часть бокового канала (кармана); 3- пескоулавливающий желоб; 4- струенаправляющий выступ; 5- фильтрующая загрузка; - нижняя часть бокового канала (кармана); 7- коллектор подачи воды на фильтрацию; 8- коллектор отвода фильтрованной воды в РЧВ; 9- коллектор подачи воды на промывку фильтрующей загрузки; 10кол- лектор отвода загрязненной промывной воды и сброса первого фильтрата; 11распределительный коллектор для воздуха; 12трубчатая распределительная система для воздуха; 13распределительная система для воды; 14поддерживающий слой

-Движение воды при фильтровании

-Движение воды при промывке фильтрующей загрузки

ФИЛЬТРУЮЩАЯ ЗАГРУЗКА предназначена для задержания взвешенных и коллоидных частиц из воды. В качестве фильтрующей загрузки применяется кварцевый песок. В контактных осветлителях КО-1 фильтрующий материал укладывают на дренажную систему, а в КО-3 -на поддерживающие слои.

ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СЛОИ (только для КО-3) выполняются из гравия, чтобы предотвратить вынос зерен загрузки в дренаж. Поддерживающие слои