Обладнання знезалізування підземної води для харчового виробництва

Матеріальний баланс очистки води визначається за формулами:

(3.1)

де G_см, G_ос, G_осв-- кількості суміші, осаду і освітленої рідини; х_ос -- вміст твердої фази в осаді.

Висловимо G_осв через G_см и G_ос

Тоді

.

З таблиць 3.1.1 і 3.1.2 випливає, що зниження вмісту заліза з урахуванням каламутності складе приблизно 2,8 мг / л (приблизно 2,46 по залізу і 0,35 по каламутності), що становить 2,8 г / м³ води. Приймаючи, що ступінь зниження мінералізації до допустимого значення після фільтрів становить близько 98%, розрахуємо масу сухого осаду в перерахунку на залізо:

г/добу

З урахуванням того, що регенерація фільтрів проводиться раз на два дні, то кількість сухого осаду, уловленого на пісколовці буде близько 30 кг за дві доби.

3.1.2 Визначення повної продуктивності станції знезалізнення

Для розрахунку споруд необхідно визначити повну продуктивність станції з урахуванням витрати води безпосередньо на потреби станції водопідготовки. Витрати на власні потреби станції залежать від обраної технологічної схеми водопідготовки. В цілому витрати води на станції пов'язані з витратою води на приготування розчинів реагентів, втратою води при транспортуванні осаду, затратою води на промивку фільтрів, затратою води на забезпечення потреб персоналу станції. Витрати води на власні потреби станції в значній мірі залежать від обраної схеми промивання фільтрів. Якщо промивні води використовуються повторно, то витрати на власні потреби різко скорочуються.

Повну продуктивність розраховують за формулою:[13]:

(3.2)

б - коефіцієнт, що враховує витрату води на власні потреби станції (при повторному використанні води б лежить в межах від 1,03-1,04, при скиданні промивних вод до каналізації б - 1,10-1,14), приймаємо б = 1,04;

Q - повна продуктивність станції або забір води з водойми, м³ / добу;

Q_п - подача води до споживача чи корисна продуктивність, м³ / добу.

Корисна продуктивність станції згідно з вихідними даними становить 5000 м³ / добу. Тоді повна продуктивність станції (забір води з свердловини) становить:

Таким чином при продуктивності станції 5000 м³ / добу, необхідно здійснювати забір води з свердловини в кількості 5200 м³ / добу, 200 м³ / добу з яких буде витрачати на власні потреби станції.

3.1.3 Споживання основних видів паливно-енергетичних ресурсів при експлуатації

Таблиця 3.1.3

3.2 Розрахунок фільтра

Розрахунок площі фільтрування для швидких фільтрів проводять з урахуванням відключення фільтрів на промивку. При цьому враховується нормальна швидкість фільтрування та швидкість фільтрування у форсованому режимі [3, 6].

Площа фільтрування розраховується за формулою:

, (3.3)

де Q - об'єм води яка фільтрується за добу, м³;

T - час роботи станції знезалізнення протягом доби, T = 24 годин;

V_H - швидкість фільтрування, V_H = 5 - 10 м / год;

w - інтенсивність подачі води на промивку фільтрів, w = 12-18 дм³ / с · м²;

t₁ - час промивки фільтра, t₁ = 0,2 години;

n - число промивок фільтра за добу, n = 0,5;

t₂ - час простою фільтра у зв'язку з промиванням, t₂= 0,33 години.

м²

Приймаємо кількість фільтрів рівним 4. Тоді площа кожного фільтра буде дорівнює приблизно 9,3 м².

Діаметр фільтра визначається за формулою:

(3.4)

м.

Приймаємо діаметр фільтра 3400 мм.

Висота фільтрів визначається виходячи з висоти шару підтримуючого завантаження, фільтруючого завантаження і висоти шару води.

Загальна висота фільтра [7]:

, (3.5)

де Н_п.з. - висота шару підтримуючого завантаження, приймаємо 0,7 м;

Н_ф.з. - висота фільтруючого завантаження, яка дорівнює 1,5 м;

Н_в - висота шару води, приблизно дорівнює 2 м;

Н_с - будівельний запас, який знаходиться в межах 0,3-0,5 м;

Тоді, загальна висота фільтра становить:

м

На підставі цих даних вибираємо фільтр-освітлювач вертикальний ФОВ-3, 4-6 з діаметром 3400 мм, будівельною висотою 4545 мм.

Розрахуємо дренажну систему фільтрів. Визначимо витрату води в колекторі при промиванні, м³ / с:

(3.6)

м³/с

Площа розрізу колектора, м²:

, (3.7)

де V_к - швидкість руху води в колекторі, знаходиться в межах 0,8-1,2 м/с.

м²

Діаметр колектора розраховуємо за формулою:

(3.8)

d_к = = 0,34 м.

3.3 Розрахунок розподільчої системи

Напірний вертикальний фільтр має діаметр D = 3,4 м. Площа піщаного завантаження фільтра f = 9,3 м². Інтенсивність промивки w = 12 дм³ / с · м².

Загальна витрата води на промивку на один фільтр q_пр = 9,3 • 12 = 111,6 л/ сек = 0,1116 м³/сек.

Діаметр сталевого колектора розподільчої системи напірного фільтра при швидкості входу в нього промивної води х_кол = 1,2 м/сек буде d_кол = 340 мм.

З кожного боку колектора розміщується по 6-7 відгалужень у вигляді горизонтальних сталевих труб діаметром 60 мм, приварюваних до колектора під прямим кутом на взаємних відстанях 3:12 = 0,25 м (між осями труб). На штуцерах відгалужень зміцнюються порцелянові щілинні дренажні ковпачки ВТІ-5. Необхідна сумарна площаль щілин в дренажних ковпачках повинна бути 0,8 - 1% робочої площі фільтра, тобто

= м².

Площа щілин на кожному ковпачку ВТІ-5 складає f_щ = 252 мм² = 0,000252м².

Загальне число ковпачків на відгалуженнях розподільчої системи

n = = шт.

Так як фільтр має в плані круглий розріз, то відгалуження будуть різної довжини, а саме 0,71; 0,98; 1,14; 1,27; 1,33 і 1,38 м.

Сумарна довжина всіх відгалужень розподільчої системи фільтра D = 3,4 м складе L = 4(0,71 + 0,98 + 1,14 + 1,27 + 1,33 + 1,38) = 27,24 м.

Середня відстань між дренажними ковпачками e = L : n = 27,24 : 290 ? 0,95 = 95 мм.

На найбільш довгих відгалуженнях (у центрі фільтра) l = 1,38 м встановлюється по 15 ковпачків, а на найбільш коротких відгалуженнях l = 0,71 м - по 8 ковпачків [8].

Кількість ковпачків на 1 м² фільтра становить 290 : 9,3 ? 32.

Кількість промивної води, що припадає на один ковпачок, q_колп = 0,1116 : 290 = 0, 00038 м³/сек.

Швидкість проходу промивної води через щілини ковпачка х_щ = q_колп : f_щ = 0,00038 : 0,000252 = 1,52 м/сек.

Витрата промивної води, що припадає на найбільш довге відгалуження з числом ковпачків n = 15: q_д.отв = nq_колп = 15 • 0,00038 = 0,0057 м³/сек.

При допустимій швидкості х = 1,8 ч 2 м/сек діаметр відгалуження буде 50 мм, що відповідає швидкості х_д.отв = 1,41 м/сек.

Опір в щілинах дренажних ковпачків розподільчої системи круглого в плані фільтра, що складається з центрального колектора і бічних розподільних труб нерівної довжини, визначається за формулою:

h = ,

де х_щ - швидкість руху води в щілинах ковпачка;

µ - коефіцієнт витрати, рівний 0,5.

Так як х_щ = 1,52 м/сек, то

h = = 0,471 м.

На найбільш довгому бічному відгалуженні розміщено 15 щілинних ковпачків, тоді ?h= 15 • 0,471 = 7,065 м.

Режим промивки напірних фільтрів наступний: розпушування завантаження (з інтенсивністю 6 - 8 л/сек • м²) 1 хв; водоповітряних промивка (3 - 4 л/сек • м² води і 20 - 25 л/сек • м² повітря) 5 хв, відмивання водою (6 - 8 л/сек • м²) 2 хв.

Відведення промивної води з напірного фільтра проводиться за допомогою водозбірної воронки; діаметр воронки повинен бути d_в = (0,2 ч 0,25)D (де D - діаметр фільтра). Приймаємо d_в = 600 мм.

Висновок