Расчет насыпных осветительных фильтров

 

Расчет насыпных осветительных фильтров

Исходные данные:

- вода, подлежащая очистке – вода, прошедшая коагуляцию и известкование

в осветлителе;

- расчетная производительность фильтров, т.е. часовой расход фильтра (очищенной воды) составляет Q = 570 /ч;

- концентрация примесей (взвешенные и коллоидные частицы) в исходной воде равна = 22 мг/;

- фильтрующий материал – антрацит;

Максимальная скорость фильтрования воды в фильтре в процессе очистки принимается равной W – 10 м/ч. При этом требуемая общая площадь фильтрования F будет равна:

F = Q/W = 570/10 = 57

Количество фильтров:

n = 4

Площадь фильтрования одного фильтра равна:

ƒ = 57/4 =14,25

Для обеспечения требуемой расчетной производительности следует принять к установке 4 вертикальных двухкамерных фильтра (n = 4) диаметром d = 3400 мм, каждый из которых имеет площадь фильтрования ƒ = 18,14

Кроме четырех фильтров, находящихся в работе, необходимо установить один фильтр (=1) , находящийся на взрыхляющей промывке, и еще один фильтр (=1) для гидроперегрузки фильтрующего материала. Таким образом, общее количество фильтров равно:

n + = 4+ 1 +1= 6

С учетом количество и диаметра фильтров, находящихся в работе, действительная скорость фильтрования составит:

=Q/nƒ = 570/418,14 = 7,8 м/ч

При высоте фильтрующего слоя х= 0,9 м и грязеемкости антрацита = 2 кг/ продолжительность работы фильтра Т ( фильтроцикл ) будет равен:

T = nxƒE/Q = (40, 9

Суточное число взрыхляющих промывок m всех фильтров составит:

m = 24n/T = 24/10, 41 =9, 22

Расход сжатого воздуха Q_возд на взрыхление фильтрующего слоя поочередно в каждой камере фильтра при интенсивности взрыхления i_возд = 20 дм³ /(м²равен:

Q_возд = 3600 i_воздƒ0, 5 10^-3 = 3600 20 18, 14 0, 510^-3 = 653, 04 м³/ч

Объем воды , необходимой для взрыхления промывки одного фильтра (двух камер) при интенсивности = 10 дм³/(м²с) и продолжительности промывки = 20 мин составит:

= 60ƒ/1000 = 601018,1420/1000 = 217,7 м³

Объем воды , затрачиваемый на отмывку двух камер фильтра по окончании взрыхляющей промывки, при удельном расходе = 1 м³/м³

равен:

= xf = 1 = 18,14 м³

Суммарный объем воды , необходимый на взрыхляющую промывку и отмывку после нее, составит:

217,7 +18,14 =235,84 м³

Часовой расход воды на собственные нужды равен :

235,84 9,22/24= 90,6 м^3/ч

Взрыхляющая промывка осветительных фильтров осуществляется из бака, в который при работе фильтра постоянно подается часть фильтрата.

Объем бака должен обеспечить взрыхляющую промывку одного фильтра.

Кроме того, бак должен иметь 10%-ный запас по объему для того чтобы исключить перелив бака при заполнении его водой.

Следовательно, объем бака взрыхляющей воды должен быть равен:

= 1,1 217,7 = 239,47 м³

Бак взрыхляющей воды должен заполняться водой за время, не превышающее интервал между промывками. С учетом этого расход воды при заполнении бака равен :

м³/ч

Расход воды при взрыхляющей промывке поочередно каждой камеры фильтра равен:

10^-3 = 326,5 м³/ч

Этот расход должен быть обеспечен насосом, имеющим соответствующую подачу и напор.

Объем бака , в который направляется вода по окончании взрыхляющей промывки отмывки , следует рассчитывать с учетом эксплуатации фильтров в течение восьми часов запаса 10%

м³

Накапливаемую в этом баке воду следует постоянно в течение суток подавать в осветлитель. Для этого необходимо предусмотреть насос , обеспечивающий расход

Расчет намывных осветительных фильтров

Исходные данные:

- расход контурной воды, подлежащей очистке , Q= 320 м³/ч;

- концентрация продуктов коррозии в исходной воде C₀ = 1,4 мг/дм³;

- концентрация продуктов коррозии в фильтрате ( по нормам качества контурной воды ) С_ф =0,05 мг/дм³;

- фильтрующий материал – фильтроперлит;

- насыпная масса фильтроперлита a₁ = 0,14;

- насыпная масса продуктов коррозии a₃ = 1,29 г/см ³;

- перепад давления на фильтрующем слое, при котором фильтр следует отключать из работы , p = 0,5 МПА;

- плотность суспензии фильтроперлита, необходимой для намыва фильтрующего слоя, ρ_н = 1 т/м³;

- толщина фильтрующего слоя x = 5 мм;

- подпитка фильтрующего слоя в процессе работы n_п -1;

Примем скорость фильтрования при очистке воды равной W = 5 м/ч.

При этом общая площадь фильтрования F будет равна:

В соответствии с общей площадью фильтрования следует принять к установке три находящихся в работе намывных осветительных фильтра АФНп-1,2-9,0 (n = 3) , каждый из которых имеет площадь фильтрования, равную f = 25 м²

С учетом этого действительная скорость фильтрования составит:

= Q/fn = 320/253 = 4,2 м/ч

Кроме трех фильтров, находящихся в работе, следует установить один резервный фильтр, который включается при отключении одного из работающих фильтров на замену отработавшего фильтрующего слоя.

Продолжительность работы фильтра (фильтроцикл) T до достижения перепада давления на фильтрующем слое, равного p = 0,5 МПа, составит:

T = Ap^ka₃10⁴/[C₀(1-)(a₁+a₃n_п)= (0,0055 + 0,0941)0,5^0,961,2910⁴/[1,4(1-0,05/1,4)4,2(0,14+1,291) = 81,4

Суточное число фильтроциклов всех фильтров m равно:

m = 24n/T = 243/81, 4 = 0,884

Продолжительность смыва отработавшего слоя фильтрующего материала принимаем равной 𝜏_см =10 мин при скорости смыва W_cм =10 м/ч.

Объем воды V_см, необходимой для удаления с фильтрующей поверхности отработанного фильтрующего слоя, равен:

V_см = W_cмƒ 𝜏_см/60 =10/60 = 41, 7 м²

Часовой расход воды при смыве отработанного фильтрующего слоя равен:

Q_см = W_cмƒ = 1025 = 250 м³/ч

Масса фильтрующего материала g_н необходимого для намыва свежего фильтрующего слоя, при толщине фильтрующего слоя х = 5 мм и насыпной массе фильтроперлита = 0,14 г/см³ равна:

g_н = xƒ= 5 =17, 5 кг

Масса суспензии, необходимой для намыва свежего фильтрующего слоя g_c при концентрации суспензии C_н = 2,5 г/дм³ , составит:

g_c= g_н/C_н =17, 5/2, 5 =7 т

Объем воды V_н, необходимой для приготовления суспензии, равен:

V_н = (g_c- g_н) ρн10^-3 = 7-17, 510^-3 = 6, 98 м³

Часовой расход суспензии Q_н при намыве фильтрующего слоя с учетом скорости намыва W_н = 5 м/ч равен:

Q_н = W_нƒ = 525 = 125 м³/ч

Суммарный объем воды V_cум, необходимой для смыва отработанного фильтрующего слоя и приготовления суспензии фильтрующего материала, составит:

V_cум = V_см+ V_н = 41, 7+6, 98 = 48, 68 м³

Часовой расход воды на собственные нужды q_c.н равен:

q_c.н = V_cумm/24 = 48, 680,884/24 = 1,793 м³/ч

Количество примеси g₃ , поступающей в фильтр с очищаемой водой, с учетом исходной концентрации С₀ = 1,4 мг/дм³ равно:

g₃ = QС₀ = 3201, 4 =448 г/ч

Количество фильтрующего материала g₁ подаваемого в фильтр с подпиткой, при подпитке n_п = 1 составит:

g₁ = n_п g₃ = 448 г/ч

Примем концентрацию суспензии для подпитки фильтрующего слоя при работе фильтра C₁ = 0,4 г/дм³.

С учетом этого часовой расход суспензии при подпитке q₁ , будет равен:

q₁ = g₁/C₁ = 448/0,4 = 1120 дм³/ч

Расчет барабанного вакуумного фильтра

Задание: выполнить расчет барабанного вакуум-фильтра, установленного в схеме обезвоживания шлама продувочной воды осветлителя для известкования и коагуляции ЦНИИ МПС.

Исходные данные:

        Производительность осветлителя Q_осв=172 м³/ч;

        Расход продувки осветлителя p=0,02Q_осв=0,02172=3,44;

        Плотность суспензии продувки ρ_с=1,2 т/м³;

        Концентрация твердой фазы в суспензии δ_ос=30 г/дм³;

        Влажность обезвоженного осадка b=0,35;

        Коэффициенты из уравнения 1,29;

        c=6 дм³/м²;

        k=12 дм⁶/м⁴с;

        Продолжительность фильтрования τ=30 с;

        Плотность фильтрата ρ_ф=1 т/м³.

Производительность по суспензии Q_с:

Q_c=0,02Q_осв=3,44 м³/ч

Концентрация твердой фазы в суспензии δ_ос:

δ_ос= 100 δ_ос/10³_с=10030/10³1,2=2,5 %

Уравнение с учетом коэффициентов c и k:

V²+2V_c=kτ

V²+2V6=1230

Откуда:

V=-6+ (36+360)^0,5=13,9 дм³/м².

Удельная производительность зоны фильтрования q:

q=V/τ=13,9/30=0,48 дм³/(м²с)

Массовое соотношение влажного и сухого осадка m:

m = 1/(1-b) = 1/(1-0,35) = 1,54.

Часовой расход суспензии G_c:

G_{c =} Q_cp_c= 3,44 1,2 = 4,128 т/ч.

Массовый расход влажного осадка G_ос.:

G_ос = G_cδ_осm = 4,1280,0251,54 = 0,158 т/ч.

Массовый расход фильтрата G_ф:

G_ф= G_с-G_ос =4,128-0,158 =3,97 т/ч

Производительность по фильтрату Q_ф:

Q_ф=G_фф=3,971=3,97 м³/ч

Площадь поверхности в зоне фильтрования F_ф:

F_ф = 10³Q_ф/3600q = 10³3,97/36000,48 = 2,29 м²

Общая площадь поверхность фильтра F:

F = F_ф /0,35 = 2,29/0,35 = 6,54 м².

Принимаем к установке барабанный вакуум-фильтр БОУ-10-2,6, имеющий площадь фильтрования F_б = 10 м².

Частота вращения барабана n:

n = τ F_б/60F = 3010/600,764 об/мин.