Розрахунок туманоуловлювача - Методи очищення повітря за допомогою туманоуловлювача
Розрахунок напірного зернистого фільтра
Завдання: Розрахувати зернистий напірний фільтр.
Режим розпушування промивання B;
Діаметри стандартних фільтрів D, мм: 700, 1000, 1500, 2000, 2600, 3000, 3400;
В - промивання водою:
інтенсивність подачі водиi= 12 л/(см 2 );
тривалість подачі водиt= 20 хв.
Зернисті фільтри застосовують для глибокого очищення вод від дрібнодисперсних частинок, а також для доочищення стічних вод після біологічного чи фізико-хімічного очищення.
Фільтри із зернистим шаром поділяють на повільні (швидкість фільтрування до 0,3 м/год) і швидкісні (швидкі - 2-15 м/год і надшвидкі - більше 25 м/год), відкриті та закриті (напірні), з дрібнозернистим фільтруючим завантаженням (розмір частинок 0,4 мм), середньозернистої (0,4-0,8 мм) і крупнозернистої (більше 0,8 мм), одношарові та багатошарові, вертикальні та горизонтальні.
Висота шару у відкритих фільтрах дорівнює 1-2 м, у закритих 0,5-1 м. Напір води у закритих фільтрах створюється насосами.
Найбільш широко застосовуються фільтруючі матеріали: кварцовий пісок, подрібнений антрацит, керамічна крихта та інші.
Промивання фільтрів, як правило, роблять очищеною водою (фільтратом), подаючи її знизу нагору. При цьому зерна завантаження переходять у зважений стан і звільняються від часток забруднень. Може бути проведена водоповітряна промивка, при якій спочатку зернистий шар продувають повітрям для розпушування, а потім подають воду [2-4].
Схема вертикального зернистого напірного фільтра представлена на рис. 9.
Фільтр складається з циліндричного корпусу 1, нижнього розподільного пристрою 2, верхнього розподільного пристрою 3 і розміщеного всередині корпусу шару фільтруючого матеріалу 4.Зовні фільтра розташовані трубопроводи підведення та відведення води та стиснутого повітря.
Нижній розподільний пристрій 2 призначений для забезпечення рівномірного збору очищеної води та рівномірного розподілу по площі поперечного перерізу фільтра води, що розпушує, і стиснутого повітря.
Верхній розподільний пристрій 3 призначений для підведення у фільтр і рівномірного розподілу площі поперечного перерізу оброблюваної води, а також для видалення з фільтра промивної води.
Розподільний пристрій складається з вертикального колектора та радіально розташованих перфорованих розподільчих труб.
1 – корпус; 2 - нижній розподільний пристрій; 3 - верхній розподільний пристрій; 4 - шар зернистого фільтруючого матеріалу
Мал. 9.Схема вертикального напірного зернистого фільтра
Підготовка насипного фільтра до роботи полягає в промиванні шару завантаження від затриманих забруднень. Для хорошого промивання необхідно, щоб зерна матеріалу, що фільтрує, знаходилися у зваженому стані. При цьому треба створити такі умови, за яких зерна матеріалу, що фільтрує, стикалися між собою і відбувалося б повне відтирання з їх поверхні налиплих забруднень.
Промивання фільтруючого матеріалу здійснюють висхідним потоком води, яку подають у фільтр через нижній розподільний пристрій 2. Необхідною умовою промивання є розширення об'єму шару фільтруючого матеріалу на 40 - 50%, що дозволяє зернам фільтруючого матеріалу вільно переміщатися в потоці води.
Частини забруднень, що відлітають з поверхні фільтруючих зерен, разом з висхідним потоком води відводяться з фільтра через верхній розподільний пристрій 3.
Необхіднерозширення фільтруючого шару досягається при відповідній швидкості потоку води, що характеризується інтенсивністю промивання.
Якість промивання контролюють, аналізуючи проби води, що виходить із фільтра, на каламутність.
Для підвищення якості промивання у фільтр через нижній розподільний пристрій подають стиснене повітря. Фільтруючий шар обробляють стисненим повітрям протягом 3-5 хв до подачі у фільтр промивної води.
Після закінчення промивання мутний фільтрат скидають або в дренаж, або в ємність повторного використання води, що промиває.
Під час роботи фільтра вода подається через верхній розподільний пристрій 2 на шар зернистого матеріалу, що фільтрує 4, проходить його і за допомогою нижнього розподільного пристрою 3 збирається і відводиться з фільтра в загальний колектор.
При зниженні прозорості фільтрату, а також при досягненні максимально допустимого перепаду тиску на шарі матеріалу, що фільтрує, фільтр відключають на промивання.
При продуктивності установки до 70 м 3 /год встановлюється щонайменше трьох фільтрів, понад 70 м 3 /год - щонайменше чотирьох фільтрів.
Приблизно необхідна загальна площа фільтруванняF, м 2 при нормальному режимі роботи визначається наступним чином:
деQ- продуктивність фільтраційної установки з освітленої води, м 3 /год;
v- допустима швидкість фільтрування, при нормальному режимі роботиv= 5 м/год;
б- коефіцієнт, що враховує витрату води на власні потреби, приймаєтьсяб= 1,1.
Площа фільтруванняf, м 2 кожного фільтра визначається з рівняння:
деа- кількість фільтрів, мінімальна кількість фільтріва= 2.
Визначається діаметр фільтраD, м
Об'єм водиV, м 3 на одне відмивання освітлювального фільтра дорівнює
деiіt- відповідно інтенсивність (л/(с•м 2 ) і тривалість (хв) промивки фільтра, що розпушує, залежно від прийнятого характеру промивки (водою або з повітрям)
Середньогодинна витрата води на власні потребиq, м 3 /год, дорівнює
деn- число промивок на добу освітлювального фільтра, приймаємоn= 2.
Для вибраних стандартних фільтрів визначається швидкість фільтрування
Якщо швидкість фільтрування перевищує допустиму (v= 5 м/год), необхідно збільшити діаметр або кількість встановлених фільтрів.