Автор: Мамонтов К.А.
Теги: санитарная техника санитарно-технические сооружения водоснабжение канализация освещение
Год: 1964
Текст
К. А. МАМОНТОВ
канд. техн. наук, доцент
ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ
В НАПОРНЫХ УСТАНОВКАХ
Издание второе, переработанное
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
«СТРОЙИЗДАТ»
Москва — 1964
УДК 628. 16. 004
В книге изложены вопросы расчета и конструиро¬
вания напорных установок по обезжелезиванию воды
и дана краткая инструкция по их эксплуатации. Изло¬
жена методика проведения пробного обезжелезивания
воды на модели напорной установки.
Книга рассчитана на инженеров и техников, рабо¬
тающих в области очистки воды, и может быть исполь¬
зована студентами строительных вузов.
ВВЕДЕНИЕ
Улучшение качества воды—одна из важнейших задач хозяйст¬
венно-литьевых и промышленных водопроводов. В ряде случаев
(преимущественно при подземных источниках) вода содержит
избыток соединения железа.
Для удаления из воды железистых соединений в настоящее
время применяются открытые (безнапорные) установки. Они со-
стоят из открытой канта/ктной лрадирии, отстойников и фильтров.
Однако открытые установки—громоздкие и дорогостоящие соору¬
жения. Поэтому актуальной (задачей является (разработка новых
методов и схем обезжелезивания воды, обеспечивающих компакт¬
ность станций, простоту и экономичность их эксплуатации.
В последнее время ib СССР и за границей начали применять¬
ся напорные (закрытые) установки. Особенно экономичны напор¬
ные 'установки для небольших объектов (колхозы, совхозы, са¬
натории, небольшие промышленные предприятия и пр.).
В технической литературе недостаточно .освещен вопрос о при¬
менении напорных установок для обезжелезивания воды. В суще¬
ствующих нормативах (СНиП Н-Г. 3-62) приводятся расчетные
данные только для открытых об ез ж ел езив а ю щи х установок. От¬
сутствие опубликованных указаний и норм на .проектирование
таких установок и опыта эксплуатации затрудняет их (Применение.
Автор обобщил накопившийся у него материал по исследова¬
нию, проектированию и эксплуатации напорных установок для
обезжелезивания воды и дал более полное представление об их
конструкции, работе, методах расчета и проектирования, вклю¬
чая и методику проведения пробного обезжелезивания воды.
I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1. Требования к качеству воды в отношении содержания
в ней железа
Одним из требований, предъявляемых к воде, употребляемой
для хозяйственно-бытовых и производственных нужд, является
отсутствие (или незначительное содержание) в ней соединений
железа. Наличие ib воде большого количества железа придает ей
неприятный вид и вкус ,и вызывает отложения в трубах водопро¬
водной сети. Кроме того, в т|рубах наблюдается (Массовое разви¬
тие особых железобактерий, которые закрепляют указанные от¬
ложения, значительно суживая сечения труб, а иногда даже по¬
чти полностью закупоривая их.
Согласно действующему :в настоящее время ГОСТ 2874—54
«Вода питьевая. Нормы качества» содержание железа в воде хо¬
зяйственно-питьевых водопроводов, имеющих сооружения для
улучшения качества воды, не должно превышать 0,3 мг/л.
Данные о допустимом содержании железа в воде, употребля¬
емой для промышленных целей, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Производство
Допустимое содер¬
жание Fe, мг/л
Бумажное
0,1-2,0
Вискозное . .
0,03
Изготовление кинопленки .
0,05
Дубление кожи . ........
0,2
Текстильное ........ . .
0,1—0,2
Пивоваренное
0,1
Охлаждение компрессоров .......
0,2
Охлаждение двигателей внутреннего сгорания
0,2
2. Методы обезжелезивания воды
Железо чаще всего встречается в подземных водах. Обычно
оно находится в растворенном состоянии в виде бикарбоната за¬
киси или двууглекислого железа Fe(HC03)2. В водах поверхност¬
ных источников водоснабжения железо может содержаться в
виде органических (чаще всего коллоидных) соединений, напри¬
мер, гуминовокислое железо. В кислых шахтных водах и загряз¬
няемых реках часто содержится сульфат закиси или сернокислое
железо FeS04. Форма, в которой железо содержится <в воде, за¬
висит от физико-химического состава воды, наличия в ней угле¬
кислого газа, кислорода, гуминовых « других кислот, величины
pH и т, д. В свою очередь, форма содержания железа в >воде пред¬
определяет метод его удаления. Поэтому выбор того или иного
метода обезжелезивания :воды связан с качеством воды в источ¬
нике (водоснабжения.
Методы обезжелезивания воды могут быть подразделены на:
1. Безреагентный (азрационный).
2. Реагентный.
3. Метод катионного обмена.
4. Обезжелезивание воды три помощи катализаторов и мар¬
ганцового 'Катионита.
Рассмотрим методы удаления основных видов содержания
железа в воде.
А. Удаление двууглекислого железа
Двууглекислое железо представляет собой нестойкое соедине¬
ние, легко распадающееся при соприкосновении с воздухом (аэ¬
рации) на гидрат закиси железа и углекислоту:
Fe (НС03)2 = Fe (ОН)2 -f 2С02*.
При значительном содержании свободной углекислоты в воде и
pH воды ниже 7,0 предусматривается известкование воды:
С02 + Са (ОН)2 - СаС03 + Н20.
При удалении из воды углекислоты процесс гидролиза идет
дальше, заканчиваясь полным распадом двууглекислого железа.
Образущийся растворимый в воде гидрат закиси железа, соеди¬
няясь с кислородом воздуха, переходит в коллоидальный гидрат
окиси железа:
4Fe (ОН)2 .+ 2Н20 + 02 = 4Fe (ОН)3,
который, коагулируясь, дает хлопьевидный осадок. Осадок уда¬
ляется отстаиванием и фильтрацией или только фильтрацией, в
зависимости от содержания в воде железа и быстроты протека¬
ния процесса.
Таким образом, установка для удаления из воды двууглекис¬
лого железа должна состоять из устройства для аэрации воды и
фильтра. При значительном содержании железа в (воде или за¬
медленном процессе образования хлопьев требуется устройство
перед фильтром контактного отстойника. Процесс может тормо-
* В результате гидролиза бикарбонат железа 1 мг гидролизовавшегося же¬
леза выделяет 1,6 мг/л свободной углекислоты. При этом щелочность воды сни¬
жается на 0,036 мг-экв/л.
5
виться наличием в воде органических веществ (обычно болотного
происхождения), так называемых защитных коллоидов.
При замедленном процессе и трудно образующихся хлопьях
(мелкодисперсное состояние гидрата окиси железа) иногда тре¬
буется предварительное коагулирование воды сернокислым алю¬
минием или ее хлорирование.
При введении в воду газообразного хлора или хлорной извес¬
ти свободный хлор окисляет двухвалентное железо в трехвалент¬
ное, которое гидролизуется и выпадает в осадок:
i 2Fe (НС03)2 + С12 + Са (НС03)2 = 2Fe (ОН)3 + СаС12 + 6С02;
2FeS04 + Cl2 -f ЗСа (НС03)2 = 2Fe (ОН)3 + 2CaS04 +
+ СаС12 + 6С02.
На окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется
0,64 мг С12. Щелочность воды снижается на 0,018 мг-^экв/л на
каждый 1 мг/л удаленного из воды железа.
Окисление закисного железа хлором идет достаточно быстро
уже при pH воды выше 5; скорость окисления возрастает с по¬
вышением pH.
Окисление закисного железа хлором при наличии в воде ам¬
монийных солей замедляется.
В некоторых случаях, вводя хлор в воду, можно обойтись без*
аэрации ее воздухом (при небольшом количестве С02 в воде).
Таким образом, двууглекислое железо удаляется из воды в
основном аэрационным (безреагентным) методом, когда процесс
обезжелезнвания воды протекает успешно при помощи аэрации,
без введения в воду каких-либо реагентов. Реже применяется
реагентный метод, когда в дополнение к аэрации требуется обра¬
ботка воды известью, хлором и коагулянтом при наличии в воде
органических соединений, аммонийных солей и пониженных зна¬
чениях pH воды.
Б. Удаление сернокислого и гуми ново кислого
железа
Удаление сернокислого железа может производиться на тех
же устройствах, что и для удаления двууглекислого железа, но
с предварительной обработкой воды известью, так как простая
аэрация воды с последующим отстаиванием и фильтрацией не
дает нужных результатов.
Процесс распада сернокиского железа при известковании во¬
ды протекает по реакции:
FeS04 - Са(ОН)2 - Fe (0Н)2 + CaS04.
Образующийся гидрат закиси железа переходит в гидрат оки¬
си за счет кислорода, растворенного в воде (при недостатке рас¬
творенного кислорода требуется дополнительная аэрация воды),
6
Для протекания вышеуказанной реакции на 1 мг/л сернокислого
железа требуется активной окиси кальция:
X 1 =0,31 мг/л,
152
где 56 — молекулярный вес СаО;
152 — молекулярный вес FeS04.
Для быстрого (протекания данной и .последующих реакций тре¬
буется одновременно и повышение активной реакции (pH) воды,
вследствие чего доза активной извести СаО значительно превы¬
шает указанную выше и должна устанавливаться опытами над
исходной водой. Для ориентировочных подсчетов можно принять,
что на 1 л обрабатываемой воды (артезианской) требуется
40—50 мг/л активной окиси кальция (СаО). Железо, находя¬
щееся, главным образом, в виде гуминовокислых соединений,
удаляют при >п о мощи предварительного коагулирования воды
сернокислым алюминием, иногда в комбинации его с известко¬
ванием. Для улучшения процесса обезжелезивания может приме¬
няться предварительная обработка воды хлорной известью или
жидким хлором. Оптимальные дозы безводного сернокислого алю¬
миния AI2(S04)3 и хлора должны определяться опытами. Ориен¬
тировочно дозу активного хлора можно принимать:
а = 1,25 X Fe,
где Fe — содержание железа в воде, мг/л, а дозу A12(S04)3 равной
30—45 мг/л.
3. Выбор метода обезжелезивания воды
Для проектирования установок ,-по обезжелезиванию воды не¬
обходимо предварительно произвести полный анализ воды в ис¬
точнике водоснабжения и определить наиболее рациональный
метод обезжелезивания, зависящий от характера соединений, в
которых железо находится в воде, и от общего состава ее. При
этом надо иметь в виду, что состав воды, содержание в ней же¬
леза и род его соединений могут меняться в зависимости от вре¬
мени года и колебания уровня грунтовых вод. Поэтому в сомни¬
тельных случаях (при обезжелезивании грунтовых вод со значи*
тельным колебанием уровня) определение должно быть повторено
в различное время года *.
Для определения метода обезжелезивания воды необходимо
проведение пробного обезжелезивания непосредственно у источ¬
ника водоснабжения.
* Б соответствии с указанием ГОСТ 2761—57 «Вода централизованного хо¬
зяйственного питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества»
пробы воды из скважин должны отбираться в конце длительной откачки, выпол¬
ненной до достижения постоянного динамического уровня и до полного освет¬
ления воды при производительности равной или несклько больше запроектиро¬
ванной. Количество проб для безнапорных подземных вод должно быть не ме¬
нее девяти, взятых по три в весенний, летний и зимний периоды; для напорных
артезианских скважин — не менее двух, взятых не ранее 24 час. одна после
другой.
Пробное обезжелезивание воды необходимо для нахождения
оптимального метода обезжелезивания и схемы обезжеле-
зивающей установки в целях снижения строительных и эксплуа¬
тационных затрат.
Особенно .необходимо пробное обезжелезивание воды при про¬
ектировании крупных установок, когда ожидаемый экономиче¬
ский и технологический эффект может быть значительным. Толь¬
ко при проектировании небольших обезжелезивающих установок
производительностью до 3000 мъ/сутки можно иногда отказаться
от (проведения пробного обезжелезивания воды, так как вые§д на
место (особенно при большом расстоянии) и проведение самих
опытов могут потребовать больших затрат, чем получаемая эко¬
номия. Поэтому при проектировании небольших установок рас¬
четные параметры их принимают близкими к оптимальным усло¬
виям работы. Методика пробного обезжелезивания воды на мо¬
дели напорной установки приведена в приложении 2.
4. Обезжелезивание воды в открытых (самотечных) установках
В практике водоснабжения для обезжелезивания воды в на¬
стоящее время применяют, как правило, открытые (самотечные,
б е з н ап о р н ы е) уст ан о вк и.
Схема таких установок при наличии в воде двууглекислого
железа, легко выпадающего при аэрации, следующая.
Рис. 1. Схема обезжелезивающей установки открытого типа
при содержании железа в исходной воде более 7—8 мг/л:
1 — насосная станция первого подъема; 2 — градирня; 3 — отстойник; 4— фильтр,
5 — резервуар чистой воды; б — насосная II подъема.
Воду, содержащую соединения железа, подают из источника
водоснабжения насосной станцией первого подъема для аэрации
на контактную градирню, загруженную кусками кокса или шлака.
После градирни вода поступает в контактный отстойник, где про¬
исходит процесс окисления закисного железа в окисное и задер¬
живается основная часть выделившихся соединений' железа. Из
отстойника вода самотеком поступает на обычный песчаный
фильтр, где окончательно освобождается от железа. Очищенная
вода поступает в резервуар чистой воды, откуда насосами вто¬
рого подъема подается в разводящую водопроводную сеть.
При содержании железа в исходной воде до 7—8 мг/л и быст¬
ром выпадении его при аэрации контактный отстойник может
не предусматриваться. В этом случае вода после градирни может
непосредственно .поступать «а .песчаный фильтр.
Общая схема обезжелезивающей установки открытого типа
дл^ устранения двууглекислого железа приведена на рис. 1.
При наличии в исходной воде сернокислого или гу ми ново г о
железа необходимо предусматривать предварительное известко¬
вание и коагулирование воды .перед поступлением ее в контакт¬
ный отстойник или перед фильтром (если железа относительно
мало и устройство отстойника может быть излишним).
Время пребывания воды в контактных отстойниках 30—40 мин.
Песчаный фииьтр рассчитывается на скорость фильтрации
6 м/час. Высота слоя песка 1,2 м\ крупность зерен 0,5—1,2 мм.
И. ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ В НАПОРНЫХ
(ЗАКРЫТЫХ) УСТАНОВКАХ
1. Схема и принцип работы напорной установки
при обезжелезивании воды, содержащей двууглекислое железо
Напорные установки могут применяться как в случае содер¬
жания в воде двууглекислого железа, так и при наличии его з
форме сернокислого или гуминовокислого. Напорная установка
для обезжелезивания воды, содержащей двууглекислое железо,
отличается от открытой установки, применяемой в этом случае,
тем, что аэрация воды производится не на градирне, а в специ¬
альном закрытом смесителе, куда одновременно подводятся и
обрабатываемая вода и сжатый воздух от компрессора. Кроме
того, вместо открытых градирни и фильтра 'применяется напорный
двухсекцонный фильтр, который представляет собой вертикальный
цилиндрический корпус с приваренными сферическими днищами,
разделенный на две самостоятельные секции. Верхняя секция,
играющая в данном случае роль предварительного фильтра, за¬
гружается дробленым антрацитом. Нижняя секция, собственно
фильтр, загружается кварцевым песком. Фильтрующие слои обе¬
их секций работают последовательно *,
Вода проходит через установку от одного элемента к другому
не самотеком, а под влиянием напора, сообщаемого воде
насосами (рис. 2). Под этим же напором (за вычетом поте¬
ри его в установке) вода в небольших водопроводах может по¬
ступать в бак водонапорной башни или (что менее удобно для
эксплуатации) непосредственно в разводящую сеть.
Исходная вода из источника подается насосом в закрытый
смеситель, в который одновременно подается сжатый воздух ог
* Если требуется поставить напорную установку в существующем здании с
недостаточной высотой помещения, верхняя секция — предварительный фильтр
может быть выделен в отдельный цилиндр, устанавливаемый непосредственно
на полу помещения, рядом со вторым цилиндром, в котором заключена нижняя
секция—фильтр. При малом количестве железа в воде и быстром выпадении его
предварительный фильтр может не предусматриваться.
9
компрессора. Насыщение воды воздухом уменьшает парциальное
давление содержащейся углекислоты и способствует ее выделе¬
нию из воды. Одновременно содержащееся в воде двууглекислое
железо распадается на гидрат окиси железа и углекислоту.
После смесителя вода поступает в верхнюю секцию напорного
фильтра — предварительный фильтр, где вытесненная углекислота
удаляется (вместе с избытком воздуха) через установленный
вверху фильтра вантуз, а гидрат закиси железа, соединяясь с рас¬
творенным в воде кислородом воздуха, переходит в гидрат окиси
железа, который в виде хлопьев частично выпадает на загрузке
предварительного фильтра. Распад гидрата закиси железа идет
Рис. 2. Общая схема напорной установки для обезжелезивания
воды, содержащей двууглекислое железо:
/ — насосная; 2 — смеситель; 3 — напорный двухсекционный фильтр; 4 —
место подключения воздухопровода от компрессора; 5 — линия к водонапор¬
ной башне.
сравнительно медленно и заканчивается, как правило, только в
нижних слоях загрузки предварительного фильтра, а иногда и в
толще песчаного слоя собственно фильтра.
Обезжелезиваемая вода, пройдя предварительный фильтр, со¬
бирается дренажом и поступает по перепускной трубе в нижнюю
секцию — фильтр, загруженный песком. Фильтруясь через песча¬
ный фильтр, вода освобождается от хлопьев окиси железа.
Для освобождения воды от остатков введенного в нее возду¬
ха, а также от углекислоты или других газов, не успевших уда¬
литься через вантуз предварительного фильтра, предусматривает¬
ся установка дополнительного вантуза на линии, отводящей обра¬
ботанную воду и изогнутой для этого вверх петлей. Так как рас¬
творимость газов падает с уменьшением давления и они могут
выделяться и в дальнейшем, воду из установки желательно на¬
править не в разводящую сеть, а сначала в бак водонапорной
башни, где обеспечивается выделение избытка тазов.
Схема управления задвижками напорной двухсекционной уста¬
новки изображена на рис. 3. Положения задвижек и вентилей при
различных операциях описаны в табл. 2.
Стрелками на рисунке показано движение воды при работе
установки. При наполнении установки водой (перед пуском) вен¬
тили 11, 13 должны быть открыты.
10
При работе установки на сброс (при спуске первого фильтра¬
та, после ремонта, обеззараживания ее и т. п.) открыты задвиж¬
ки 1, 2, 9 и вентиль 12.
г-гх-Вантуэ
Ван туз п • Ьс
Смеситель
Дифференциальный \ _
/
манометр
Краник для про¬
бы вбезжелезпенноц
Ьоды
Иран и к для пробы
исходной воды "
бсздух от
номгрессора
Исходная Вода
\06езтлез-
жнная бода
L.I.
fТ77777Ш
в водосток
От промывного дана
или насоса
Рис. 3. Схема управления задвижками напорной двухсекционной установки
для обезжелезивания воды, содержащей двууглекислое железо.
Таблица 2
Положение задвижек и вентилей
Операции
работа
продувка | промывка
продувка| промывка
верхней секции
(предварительного
фильтра)
нижней секции
(фильтра)
„ { Задвижки . .
Открыты | вентили . . .
1,2,10 ! 6.7
12 | 13
4,6
5,8
11
3,5
Закрыты
Задвижки . .
Вентили . . .
3,4,5,6,
7,8,9
11,13
1,2,3,4,
5,8,9,10
11,12
I,2,3,5,
7,8,9,10
II,12,13
1,2,3,4,
6,7,9,10
12,13
I,2,4,6,
7,8,9,10
II,12,13
Дифференциальный манометр служит для определения общей
потери напора в установке.
Загрузка предварительного фильтра состоит из антрацита,
поддерживающего крупнозернистого слоя и основного фильтрую¬
щего слоя высотой около 1600—1800 мм с крупностью зерен в
пределах 2—3 мм.
Загрузка нижней секции, собственно фильтра, состоит также
из поддерживающего и фильтрующего слоя (высота последнего—
800—1000 мм). Материал загрузки фильтра — песок.
Эффективная величина песка и коэффициент неоднородности
его * принимаются в зависимости от условий образования хлопьев
окиси железа.
При крупных и быстрообразующихся хлопьях эффективная
величина песка принимается 0,7—0,9 мм с коэффициентом неод¬
нородности соответственно 1,6—1,4.
При мелких и труднообразующихся хлопьях эффективная ве¬
личина песка принимается 0,5 мм с коэффициентом неоднород¬
ности 1,8.
По мере загрязнения загрузки предварительного фильтра и
фильтра, ее промывают обратным током очищенной воды от про¬
мывного насоса или из промывного бака (бака водонапорной
башни). Время между промывками может быть определено по
расчету (см. главу VI) и зависит от содержания в воде железа
и других взвешенных веществ и характера отложений на загруз¬
ке фильтров. Предварительный фильтр и фильтр мо¬
гут промываться и одновременно (последовательно), и порознь
(например, предварительный фильтр реже, фильтр чаще). Время
промывки фильтра устанавливают по показанию дифференциаль¬
ного манометра, отмечающего разницу напора воды до и после
фильтра (потерю напора в фильтре).
Обычно промывка требуется уже при достижении потери на¬
пора в установке более 6,0—8,0 м вод. ст. сверх начальной.
Отмывка загрузки предварительного фильтра одной водой
с необходимым процентом расширения потребовала бы слишком
большой интенсивности промывки. Поэтому для ее уменьшения
загрузку перед промывкой предварительно продувают сжатым
воздухом от специального компрессора. Воздух перетирает зерна,
отделяет от них приставшую грязь и облегчает последующую
промывку.
Интенсивность продувки принимается 18—20 л)сек на 1 м2
площади загрузки предварительного фильтра и фильтра, интен¬
сивность промывки — 8—>10 л/сек на 1 ж2. После промывки фильт¬
ра первый фильтрат опускают в канализацию.
2. Схемы напорной установки при обезжелезивании воды,
требующей предварительной обработки реагентами
При содержании в исходной воде двууглекислого железа
обычно не требуется введения в обрабатываемую воду специаль¬
ных реагентов. При обезжелезивании воды с содержанием серно¬
кислого и гуминовокислого железа и из ненадежных в санитарном
* Эффективной величиной песка называется калибр сита, через которое про¬
ходит 10% исследуемого песка, а коэффициентом неоднородности — отношение
калибра сита, через которое проходит 80% песка к калибру сита, пропускающего
10% исследуемого песка.
12
отношении источников предварительное ее известкование, коагу¬
лирование сернокислым алюминием и хлорирование обязательны.
Вводить .в обрабатываемую воду реагенты можно при помощи
открытых дозаторов во всасывающую трубу насоса, подающего
обезжелсзиваемую воду «а установку, .или при помощи напорных
дозаторов в напорную трубу перед смесителем *.
Ввод реагента во всасывающую трубу насоса удобен тем, что
позволяет дозировать реагент открытой струей, измеряемой и
контролируемой при помощи простого дозировочного бачка с Ира¬
ном и воронкой. Этот способ особенно подходит в случаях, когда
требуется ввести известь (известковое молоко) и раствор хлорной
извести (или хлорной воды).
Однако ввод во всасывающую трубу осуществим практически
только в случае, если насос находится на уровне земли или в
шахте, а не опущен в скважину. Кроме того, ввод коагулянта
или извести во всасывающий трубопровод насоса возможен лишь
при близком расположении его к установке, когда время движе¬
ния воды от насоса до фильтра составляет не более 1 мин. при
коагулировании и 2 мин. при известковании воды. После этого
может начаться хлопьеобразование, а образующиеся хлопья бу¬
дут размельчаться от быстрого движения воды в напорной тру¬
бе, что ухудшит процесс обезжелезивания.
Кроме того, при известковании в напорном трубопроводе могут
наблюдаться отложения железистых соединений и углекислого
кальция.
Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ
НАПОРНЫХ УСТАНОВОК
Экспериментальные исследования работы напорных установок
по обезжелезиванию воды были проведены авторам у двух источ¬
ников водоснабжения (артезианских скважин) с различными
свойствами воды. Первое — на модели напорной установки в
1954 г. в пос. Осиновая Роща Ленинградской области; второе
в 1957—1958 гг. на производственной установке в пос. Лисий Нос,
Сестрорецкого района Ленинграда.
1. Экспериментальное исследование на модели напорной
установки
А. Экспериментал ын ая установка
и ее фильтрующая загрузка
Опытная напорная установка (рис. 4) состоит из аэратора,
приемного бачка, устройства для заготовки и дозирования реа¬
гента, предварительного фильтра, фильтра, насоса и приемного
* При хлорировании воды с целью обеззараживания вводить .хлор можно и
после установки.
13
бака. Стрелками показано движение воды во время работы уста¬
новки.
Предварительный фильтр и фильтр были изготовлены из
стальных труб диаметром 100 мм. Высота предварительного
фильтра составляла 2,50 м, фильтра— 1,60—2,30 м. Наибольшая
высота фильтра (2,30 м) принималась при непосредственной по¬
даче обрабатываемой воды на фильтр помимо предварительного
фильтра. Внутренняя поверхность фильтров была покрыта горя¬
чей смолой и для предотвращения проскока воды у стенок труб
обсыпана крупным песком. Схема установки давала возможность
Рис. 4. Схема экспериментальной установки:
1 — артезианская скважина с насосом; 2 — аэратор; 3 — приемный бак;
4 — устройство для заготовки и дозирования реагента; 5 — насос; 6 — фильтр,
7 — бак чистой обезжелезенной воды; 8 — бак промывной воды.
проводить исследования как при последовательной работе пред¬
варительного фильтра и фильтра, так и при работе только одного
фильтра.
В качестве загрузки предварительного фильтра был применен
дробленый антрацит с зернами крупностью 2—3 и 3—5 мм.
Для загрузки фильтра применялся песок с содержанием
84,5% кварца и 15,5% полевого шпата и гранита. Песок тща¬
тельно просеивали по фракциям на специальных ситах.
Путем соответствующего подбора были составлены загрузки
фильтра эффективной крупностью d10 = 0,49—0,68—1,01 мм.
Характеристика фильтрующих материалов приведена в табл.З.
После укладки поддерживающих слоев, которые предвари¬
тельно также сортировались, фильтр загружался песком необхо¬
димой крупности с соответствующим коэффициентом неоднород¬
ности. По окончании каждой загрузки производилась пятикрат¬
ная ее промывка при расширении антрацита в предварительном
фильтре на 25%, а песка в фильтре — на 45% от высоты их
слоев.
14
Таблица 3
Материалы
Крупность
зерен, мм
Высота слоев,
мм
Объемный
вес, т/м:1
Удельный
вес
Коэффи¬
циент
неоднород¬
ности
песка
Пори¬
стость
материала
Антрацит . .
2—3
1600—20С0
0,92
1,60
39,5
3—5
1600 -2000
0,92
1,60
—
39,0
Песок ....
</io=0,49
т 7оо
1,64
2,63
1,70
40,0
....
dj„^0,68
500-700
1,63
2,63
1,80
40,5
....
dw=\,01
500—700
1,62
2,63
1,75
40,7
Б. Программа и методика исследований
В программу работы входило исследование:
1. Влияния крупности зерен, высоты слоя загрузки и скорости
фильтрации на работу предварительного фильтра.
2. Влияния эффективной величины песка, высоты слоя фильт¬
ра (в схеме с предварительным фильтром и без него) и скорости
фильтрации на качество обезжелезенной воды и продолжитель¬
ность рабочего цикла установки.
3. Определения грязеемкости предварительного фильтра и
фильтра в зависимости от параметров их загрузки и скорости
фильтрации.
4. Определения прироста потери напора в слоях и во всей
толще загрузки предварительного фильтра и фильтра.
5. Выбора наиболее оптимального режима работы установки.
Свойства исходной воды
Цвет
Запах .....
Жесткость общая .
Жесткость карбонатная
Щелочность
Окисляемость
Растворенный кислород
Свободная углекислота
Железо (двууглекислое)
Минеральные вещества
Сухой остаток
рн
Температура воды
Бесцветная
Отсутствует
0,50—0,56 мг-экв/л
0,50—0,56 мг-экв/л
0,50—0,56 мг-экв)л
3,6 MtjA
79.0—86,0 мг\л
13.0—14,0 мг\л
164,1 мг/л
134,4
6,4-6,8
7° С
В начале экспериментов было проведено пробное обезжеле-
зивание воды на модели установки с применением аэрации, хло¬
рирования, аэрации + хлорирование, известкования, аэрации +
-f известкование.
Пробным обезжелезиванием было установлено, что исходная
вода не может быть обезжелезена при помощи аэрации и фильтра¬
ции из-за большого количества в ней свободной углекислоты. Не¬
обходимо было предварительное известкование воды. В связи
с этим все исследования проведены реагентным методом (извест-
15
кованием) с предварительной аэрацией воды, так как другие ме¬
тоды обезжелезивания воды не дали положительных результатов.
Оптимальная доза извести, установленная в начале экспериментов
в 25 мг/л СаО, все время поддерживалась постоянной.
Скорости фильтрации поддерживались постоянными и состав-,
ляли 10, 14 и 18 м/час при последовательной работе предвари¬
тельного фильтра и фильтра 8, 10 и 12 м/час при работе одного
фильтра.
Постоянное количество поступающей воды на установку при
заданных скоростях фильтрации поддерживалось регулированием
вентилей на подающей трубе и контролировалось объемным спо¬
собом. Реагент вводили во всасывающую трубу насоса через
воронку.
Контроль за работой установки осуществлялся путем перио¬
дических определений количества воды, подаваемой на установ¬
ку, доз реагентов, состава исходной воды и качества фильтрата.
Для определения потери напора и фильтрующей загрузки пред¬
варительного фильтра и фильтра были установлены ртутные
пьезометры (показания снимались через каждые 30 мин.).
Фильтрующий материал промывали очищенной водой.
Установку выключали по одному из двух показателей — по до¬
стижении прироста потери напора в 10 м .вод. ст. сверх первона¬
чального или по величине остаточного железа в профильтрован¬
ной воде более 0,3 мг/л, в зависимости от того, который из них
обнаруживался раньше.
Грязеемкость загрузки за цикл работы предварительного фильт¬
ра и фильтра, считая на Fe(OH)3, определялась количеством гидра¬
та окиси железа, вынесенного при промывке фильтрующих мате¬
риалов в бак промывной воды. Для более высокой степени от¬
мывки фильтрующих материалов промывка в этом случае про¬
изводилась при большем проценте расширения их с одновремен¬
ным увеличением времени промывки.
В. Результаты экспериментальных исследований
Ниже приводятся результаты экспериментальных исследова¬
ний по основным разделам программы.
Влияние загрузки предварительного фильт¬
ра и скорости фильтрации на показатели его ра¬
боты. Показатели работы предварительного фильтра в зависи¬
мости от крупности зерен загрузки и скорости фильтрации (при
высоте загрузочного слоя в нем 1600 мм и загрузке фильтра
d\o — 0,49 мм; h = 700 мм\ К = 1,7) приведены в табл. 4.
Потери напора к концу цикла работы в слое загрузки предва¬
рительного фильтра, в зависимости от скорости фильтрации, до¬
ставляли 0,20—0,35 м вод. ст. сверх начальной. Общие потери
напора в загрузке установки составляли 10 м вод. ст.
16
Таблица 4
Скорость
фильтра¬
ции,
м !час
Количест¬
во железа
в исходной
воде,
мг/л
Задержано Fe, мг/л
Продолжительность работы
установки
крупность зерен антрацита, мм
2—3
2—3
крупность зерен антрацита, мм
мг/л
а
иг/л
%
2-3
3-5
18,0
14.0
10.0
13,34
13,41
13,44
8,94
9,21
9,34
65,4
72,1
77,7
7,94
8,41
8,84
60,0
63.0
67.1
18 час. 10 мин.
23 час. 40 мин.
32 час. 45 мин.
14 час. 30 мин.
20 час. 15 мин.
29 час. 45 мин.
Влияние высоты фильтрующего слоя фильтра
(в схеме с предварительным фильтром) и скорости
фильтрации на качество обезжелезе иной воды и
продолжительность цикла работы установки. Вли¬
яние скорости фильтрации на качество обезжелезенной воды а
зависимости от параметро® загрузки установки показано
II 0.10
2 Ь 6 в Ю 12 /416 18 20 22 2U 26 28 30 32 ЗЬ
Продолжительность цикла, час
Рис. 5. Изменение содержания остаточного железа в
фильтрате в зависимости от скорости фильтрации при
последовательной работе предварительного фильтра
и фильтра.
на рис. 5. Показатели работы фильтра при песке cfl0—0,49 мм,
h = 500—700 мм, К= 1,7 и крупности зерен в предварительном
фильтре 2—3 мм с высотой слоя 1600 мм приведены в табл. 5
(для высоты слоя песка 700 мм) и табл. 6 (для высоты слоя
песка 500 мм).
Таблица 5
Скорость филь¬
трации, Mjnac
Содержание Fe
в воде до фильт¬
ра, мг/л
Остаточное
содержание Fe
после фильтра,
мг/л
Количество задержанного фильтром
железа
мг/л | %
18,00
4,30
0,27
4,03
94,6
14,00
4,20
0,13
4,07
97,0
10,00
4,00
0,08
3,92
98,1
Потери напора в слое песка к концу фильтроцикла в зависи¬
мости от скорости фильтрации составляли 9,65—9,80 м вод. ст.
2 Заказ 2915 17
Таблица 6
Скорость филь¬
трации, м[час
Содержание Fe
в воде до фильтра,
мг/л
Остаточное
содержание Fe
после фильтра,
мг/л
Количество задержанного
фильтром железа
мг/л | %
18,00
4,28
0,31
3,97
95,0
14,00
4,10
0,16
3,94
96,1
10,00
4,00
0,13
3,87
06,7
Т а б л и ц а 7
Продолжительность фильтроцикла
Загрузка предварительного фильтра
Скорость
фильтрации,
м/час
крупность зерен 2—3 мм,
h = 1600 мм
крупность зерен 3—5 мм,
h = 1600 .«.и
фильтр
фильтр
‘Ьилыо
dtn = 0,49 мм
^ю=0,49 мм
U.49 мм
Л = 700 мм
h~ 500 мм
h -- 700 мм
18,0
18
час.
10
мин.
15
час.
30
мин.
14
час.
30 мин
14,0
23
час.
40
мин.
20
час.
45
мин.
20
час.
15 мин
10,0
32
час.
45
мин.
30
час.
15
мин.
29
час.
45 ми и
Влияние скорости фильтрации на продолжительность цикла
полезной работы установки в зависимости от загрузки предва¬
рительного фильтра и фильтра приведено в табл. 7.
В опытах с песком эффективной крупностью зерен 0,68 мм и
1,01 мм работа фильтра не дала положительных результатов,
так как проскок гидрата окиси железа составлял почти 50%. При
введении коагулянта процесс обезжелезивания воды ухудшился,
/ z 3 и 5 6 7 8 3 Ю 11 12 13 tk 15 16 17
Продолжительность цикла, час
Рис. 6. Изменение содержания остаточного железа в
фильтрате в зависимости от скорости фильтрации (схе¬
ма без предварительного фильтра).
потому что коагулянт, выделяя свободную углекислоту, мешал
распаду двууглекислого железа. Проскок гидрата закиси железа
и в фильтрате составлял более 2—3 мг/л.
При увеличении дозы активной извести (СаО) процесс обез¬
железивания воды проходил неудовлетворительно — остаточное
железо в фильтрате составляло 0,5—1,0 мгЦ.
18
Влияние высоты фильтрующего слоя (в схеме
без предварительного фильтра) и скорости фильт¬
рации на качество обезжелезенной воды и про¬
должительность цикла работы фильтра. Показате¬
ли работы фильтра при песке dio=0,49 мм, высоте фильтрующих
слоев 500—700 мм и коэффициенте неоднородности К= 1,7 приве¬
дены на рис. 6, и в табл. 8 (высота слоя 700 мм) и 9 (высота слоя
500 мм).
Таблица 8
Скорость филь¬
трации, м/час
Содержание Fe
в воде до фильтра,
мг/л
Остаточное
содержание Fe
после фильтра,
мг /л
Количество задержанного
фильтром железа
мг/л
12,0
13,62
0,27
13,37
98,3
10,0
13,40
0,14
13,26
99,2
8,0
13,49
0,10
13,39
7
99,3
Таблица 9
Скорость филь¬
трации, м/час
Содержание Fe
в воде до фильтра,
мг/л
Остаточное со¬
держание Fe
после фильтра,
мг/л
Количество задержанного
фильтром железа
мг/л
*
12,0
13,10
0,29
12,81
97,8
10,0
12,90
0,24
12,66
98,1
8,0
13,20
0,18
13,02
98,9
Фильтр выключался на промьивку лри возрастании потери на¬
пора в загрузке на 10 м вод. ст. сверх начальной.
Фильтр выключался на промывку при содержании Fe в филь¬
трате .более 0,30 мг/л.
Показатели работы напорной установки в зависимости от ско¬
рости фильтрации в схеме с предварительным фильтром при круп¬
ности зерен загрузки 2—3 мм, h = 1600 мм и работы фильтра
при песке di0 = 0,49 мм, h = 700 мм и К = 1,70 приведены
в табл. 10 и 11, а в схеме без предварительного фильтра (с такой
же загрузкой основного фильтра)—в табл. 12 и 13.
Во всех случаях установка выключалась на промывку при до¬
стижении потери напора 10 м вод. ст. сверх первоначального.
Следует отметить, что pH воды при известковании повыша¬
лась, но незначительно, так как доза извести была небольшой.
При аэраЦии воды и ее известковании окисление около 90% за¬
киси железа происходило мгновенно (меньше 1 мин.).
Определение грязеемкости загрузки предва¬
рительного фильтра и фильтра в зависимости от
ее парамет-ров и скорости фильтрации. Зависимость
грязеемкости загрузки предварительного фильтра от скорости
2* 19
Часы от начала фильтроцикла
а
S
с;
о
га
Н
4
5
-е-
о
D.
О
Ж
и
0Ю +
-HHticdee
ЭЬ'ЭОЦ
иипвйев
Э1/Э0Ц
Biroa
ввнгохэи
о ю о
о о" о"
Ю СО 04
СО —Г
СЧ ООО
^ о о ю
О Ю О О
СО ^ 03
о
о о
СОЮЮ |
со о
о
ООО
ИО0
со о сч
оо
о
ООО |
ООО
СО
ООО
со со О
ь-
ООО |
■<* со —i
t>-
ООО
ОС rt"^1
СМнгч
оо
О О
СМ ЮО |
ООО
t>-
ООО
о
а> оо ^
ю
о
О Ю о |
СО -i см
оо
ООО
ООО
CM <N о
аз
—1 О О |
ООО
аз
ООО
о о ю
СЧ
СО О О |
ТС«Н
о
о о" о
СПО! О
(МгНгН
ОСО
■Sf О О |
ООО
см
ООО
со аз Tf
о
О см
NUOO |
Tf CM
со
ООО
О- О СЧ
(Мгн-н
о
О сч
1—1 О ^ |
ООО
ООО
СМ СМ
со
О СО
coo't |
^ <М CN
(М
ООО
тр О '3*
со
О О со
со О со
(>■
о о о о
гГЮО!
о
. со
аз О -гГ со
со со оз
сч
о
о о о о
О
О ^
о
О ■'t
о о
СО о со
оз
о.
с о о о
^ <\)
~ (D
^ о
& X
о а
э з
si
<D 1>
Цн U-i
^5
• п
н
о
о
Он
• о
о
и
«
S
О
• X
и
К 'го'
га g
я "■
Ч .
О N
vo О
‘ U
QJ Я
QuU
УО а-» -
^3 ►—г
а a
ч
\о
Н
о
rf О О
— СО о
ОЕЭ +
+ иипвдев
Э1ГЭ0Ц
ииттвйев
Э1ГЭ0Ц
Bfoa
ВВН1Г0ХЭИ
СО со о о
СО Tf О О
о
аз*
ююю
Vo о*
О О СО О
03 ^t(DO
со О СО
V СО Г-Г
ООО
00 N О |
V (О о"
.—i о о
Ю СО О
а>
о
(М ©<N
V со*
со о о о
О ^ со о
-ЮСО
V(Mr-l
г}< СО о
О
СО 1 см
СО со СО —< СО
• -О -
СО О со -t>-
г-с О
—< о о со
COCOON
о
СО
° ° _
ONiOO
OCOON
=к
2
^ к
о к
S Ж
^ га о
о m
га си
к ^
Ч ,
о си
Он U*
ю О
° U
м ^
U
к
СО сч.У'
“О
с3
Он
* ъ
О} J3
** *3
Й о
^ и
Л w
£ §;
и >>
° £
я ^
CL,
о
Ч с
<и Й
20
Часы от начала фильтроцикла
4
5
-8-
о
о.
о
X
О
01 <и „
о s Р
S Я 5 ^
£ S 5^
о й Я ^
Oh’S*
СО
о са
о о н
vJ U О
% 50
3 ЯО
о 2й
С m +
Ч Е(
О о
х ш
о* о" о"
Ю _1
со со со ю
О тр СО О
О СО Tf
-ч о о
ООО
—I о о
ООО O'ttOO
ООО О СО О
ООО о о о
rt Тр О
со см .-Г
ОО !>. 00 ^ СО
O^tOON
GO СО О -I N И
СО <N О офо’оь
О
.и
U-,
О) О)
fctL,
|=С
о
VO 0J
о г;
я ^
и
е*
с?
-I °-
со u
« i-Г
(Т) >а
£5
■* аз
£ га
н сх
CJ >>
О f-
S га
з- а,
о а>
ч с
ск Я
3(2
и
tuajJS
о я
* * S'sr
у я Й «
£ * § ■"
« S"&a;
J; чш ь
=Г
св
а.
н
л
4
5
•&
о.
о
«
О
-е-
m Э
ОО 00 О
СЧ^тч
о" о" о"
Tf СО
СМ — т-(
о* о" о*
со оо оо
со" см" о
о
ю
со
CS
со о ОС ю оо
о
• и
^ ^ S
-
35
- <и о
О Щ
^ х а
й и S
3 S к
о Ы га
О о Я
в
о о
VO
) сJ и
,Oh(J
ч:
ПЗ
53
* ~я
Ъ J3
i о
^ «
£ о.
о >>
■ О £
х га
гг CU
э (J
£ = с
CL СУ Й
21
фильтрации, крупности зерен и высоты фильтрующих слоев при¬
ведена в табл. 14.
Величины грязеемкости фильтра (в схеме с предварительным
фильтром) в зависимости от скорости фильтрации и загрузки
фильтра приведены в табл. 15.
Таблица 14
Скорость фильтрации,
.и /час
Грязеемкость загрузки предварительного фильтра в г Fe (0Н)3
на 1 м'* площади фильтра
крупность зерен
2—3 мм, А = 1600ж.к
крупность зерен
2—3 мм, h — 2000 мм
крупность зерен
3—5 мм, d= 1600 мм
18,0
5400,0
6220,0
4050,0
14,0
5690,0
6530,0
4504,0
10,0
5800,0
6840,0
4860,0
Таблица 15
Скорость фильтрации,
м /час
Грязеемкость загрузки фильтра в г Fe (ОН);|
на 1 Mi площади фильтра
rftJ=0,49 мм, h = 700 мм
й?1О=0,49 мм, й = 500 мм
18,0
14.0
10.0
Величины грязее
варительного фильтр
2390.0
2500.0
2630.0
м к ости загрузки фильтр
а) (Приведены в табл. 16
1950.0
2100.0
2200,0
а (в схеме без пред-
Таблица 16
Скорость фильтрации,
м/час
Грязеемкость загрузки в г Fe (ОН)., на 1 м% площади фильтра
d10 = 0,49 мм,
Л = 700 мм
din = 0.49 мм,
h = 500 мм
12,0
10,0
8,0
2870.0
2930.0
3120.0
2330.0
2650.0
2800.0
Влияние скорости фильтрации на прирост по¬
тери н а шора :в фильтрующем слое. Прирост потери на¬
пора предварительного фильтра и фильтра (при последователь¬
ной их работе) в зависимости от скорости фильтрации показаны
на рис. 7.
Прирост потери на,пора в предварительном фильтре к концу
фильтроцикла составлял 0,20—0,35 м вод. ст., в фильтре —
9,80—9,65 м вод. ст.
22
Влияние скорости фильтрации на прирост потери напора филь¬
тра (в схеме без предварительного фильтра) показано на рис. 8.
Наибольшая потеря напора была в верхнем слое загрузки
Рис. 7. Суммарный прирост потери напора в загруз¬
ке предварительного фильтра крупностью зерен 2—
3 мм, h — 1600 мм и фильтра dw = 0,49 мм, h =
700 мм, К = 1,7 при последовательной их работе.
Рис. 8. Суммарный прирост потери напора в загрузке
фильтра dю = 0,49 мм, h = 700 мм (в схеме без пред¬
варительного фильтра).
фильтра толщиной 7 см, где к концу фильтроцикла она составля¬
ла 6,3 м вод. ст. Ниже этого слоя (до 30 см) потеря напора со¬
ставляла от 6,3 до 0,30 м вод. ст. В слое загрузки ниже 45 см
прирост потери налора не наблюдался (рис. 9).
23
Из графика конечной потери напора в отдельных слоях загруз¬
ки фильтра можно предположить, что основное количество взвеси
задерживалось в верхних слоя загрузки. Нижняя часть загрузки
является как бы поддерживающим слоем из более крупного песка.
Потеря напора .и
Рис. 9. Потери напора в отдельных слоях фильтра
при загрузке йю = 0,49 мм, h — 700 мм, К = 1,7 к кон¬
цу рабочего цикла при скорости фильтрации 14 ж/час.
Расход воды на промывку загрузки предварительного фильт¬
ра в зависимости от крупности зерен, скорости фильтрации и
продолжительности его работы приведен в табл. 17.
Таблица 17
Скорость
фильтра¬
ции, м/час
Продолжитель¬
ность работы пред¬
варительного
фильтра между
промывками
Количест¬
во очищен¬
ной воды,
мг
Расход
воды на
промывку,
м3
%
промывоч¬
ной воды
Примечание
А. При крупности зерен 2—2
мм, h =
1600 мм
18,0
18 час. 10 мин.
332,0
7,2
2,15
Интенсивность про¬
14,0
23 час. 40 мин.
332,0
7,2
2,15
мывки 24 л/сек на 1 м2.
10,0
32 час. 45 мин.
327,0
7,2
2,10
Время промывки 5 мин.
Б. При крупности
зерен 3—В
мм, h =
1600 мм
18,0
14 час. 30 мин.
261,0
10,2
4,00
Интенсивность про¬
14,0
20 час. 15 мин.
283,0
10,2
3,60
мывки 34 л',сек на 1 м2.
10,0
29 час. 45 мин.
297,0
10,2
3,40 1
Время промывки 5 мин.
Г. Выводы
В результате проведенных экспериментальных исследований
работы напорной установки по обезжелезиванию воды можно сде¬
лать следующие выводы.
24
а) При последовательной работе
предварительного фильтра и фильтра
1) Напорная установка показала хорошие результаты работы
при обезжелезивании воды методом аэрации и известкования на¬
сыщенным раствором при значительном содержании в исходной
воде двууглекислого железа (13—14 мг/л) и свободной углекис¬
лоты (50 мг/л).
2) Предварительный фильтр воспринимал основную нагрузку
по задержанию взвешенных веществ Fe(OH)3. В зависимости от
скорости фильтрации и .параметров загрузки предварительный
фильтр задерживал 64,5—77,7% железа от общего его количества
в обрабатываемой воде.
3) Оптимальными параметрами загрузки предварительного
фильтра из дробленого антрацита являются крупность зерен
2—3 мм и высота 1600 мм. При загрузке антрацитом крупностью
3—5 мм и высотой слоя 1600 мм процент задержания железа на
б-'—ЮХ меньше, чем в первом случае, а расход воды на промыв¬
ку загрузки в 1,5 раза больше.
Предварительный фильтр снижал содержание железа в воде с
13,0—14,0 до 4,3—4,0 мг/л, что значительно облегчило последующую
работу фильтра. Общая продолжительность цикла полезной ра¬
боты .предварительного фильтра и фильтра при загрузке круп¬
ностью 2—3 и 3—5 мм в зависимости от скорости фильтрации
составляла, соответственно, 18,0—32,5 и 14,5—29,5 часа. Грязе-
емкость загрузки за один цикл полезной работы предварительно¬
го фильтра, считая на гидрат окиси Железа Fe(OH)3, составляла
5400—5800 г на 1 м2.
4) Наилучшей загрузкой собственно фильтра является квар¬
цевый песок с эффективной крупностью й?ю = 0,49 мм при коэффи¬
циенте неоднородности К =1,7 и высоте фильтрующего слоя
700 мм. Загрузка с dw = 0,70мм даже при малых скоростях фильт¬
рации не задерживает гидрат закиси железа.
Фильтр (в схеме с .предварительным фильтром), работая при
скоростях фильтрации 18—14—10 м/час, обеспечивал, в зависи¬
мости от стрости фильтрации, снижение железа с 4,3—4,0 до
0,08—0,3 мг/л.
Продолжительность цикла полезной работы фильтра в зави¬
симости от скорости фильтрации и загрузки предварительного
фильтра составляла 14,0—32,5 часа.
Грязеемкость загрузки за один цикл полезной работы фильт¬
ра, считая на гидрат окиси железа Fe(OH)3, в зависимости ог
загрузки и скорости фильтрации составляла 1950—2630 г на I м2
площади фильтра.
Потери напора в загрузке фильтра к концу фильтроцикла со¬
ставили 9,65—9,80 м вод. ст. сверх первоначальных.
5) Величина суммарной грязеемкости загрузки за один цикл
полезной работы предварительного фильтра и фильтра при по¬
следовательной их работе, считая на гидрат окиси железа
25
Fe(OH)3l составляла 7350—8430 г на 1 м2 площади градирни или
фильтра.
6) При содержании в воде железа более 25 мг/л продолжи¬
тельность цикла полезной работы установки будет менее 8 час.,
что недопустимо по существующим нормам.
б) При работе одного фильтра (в схеме
без предварительного фильтра)
Работа фильтра при загрузке песком ^ю = 0,49 мм, h = 700 мм,
К =1,7 характеризуется следующими показателями:
1) Фильтр при скоростях фильтрации 12—10—8 м/час обеспе¬
чивал снижение железа в воде с 13—14 до 0,10—0,3 мг/л.
2) Продолжительность цикла полезной работы фильтра в за¬
висимости от скорости фильтрации составляла 9,5—15,5 часа.
3) Грязеемкость загрузки на один цикл полезной работы
фильтра, считая на гидрат окиси железа, составляла 3120—2330 2
на 1 м2 площади фильтра, а потери напора в загрузке фильтра
к концу фильтроцикла достигали 10 м вод. ст. сверх начальных.
4) При высоте слоя песка в 500 мм фильтр выключался на
промывку при достижении потери напора к концу фильтроцикла
в 7 м вод. ст., так как проскок железа в фильтрат составлял бо¬
лее 0,30 мг/л.
Продолжительность цикла полезной работы в этом случае бы¬
ла 8—11 —14 час.
5) Применение песчаного фильтра без предварительного фильт¬
ра может быть рекомендовано в исходной воде с содержанием
железа не более 14 мг/л, так как при большем содержании же¬
леза потребуется частая промывка загрузки фильтра.
Между продолжительностью одного цикла полезной работы
установки (с предварительным фильтром и без него) и скоро¬
стью фильтрации в диапазоне применяемых величин существует
приближенная зависимость, достаточная для практических це¬
лей:
V ' t = const.
По этой зависимости можно определить продолжительность
цикла работы установки из уравнения:
R = mvt,
откуда
mv ’
тле R — величина грязеемкости загрузки за один цикл полезной
работы установки в г на 1 я2 площади предварительного
фильтра или фильтра (при одинаковых скоростях фильт¬
рации в них);
т — количество взвешенных веществ [в данном случае
Fe(OH)3], поступающих вместе с водой на установку.
т—1,916 мг/л (где б —содержание железа в исходной
воде в мг/л);
t — продолжительность цикла полезной работы установки в
час.;
v— скорость фильтрации \В м/час,
2. Экспериментальное исследование на производственной
установке № 1
А. Опытная производственная установка
и ее фильтрующая загрузка
Установка состояла из аэрационного устройства, реагеншого
хозяйства, двух напорных фильтров диаметром 1000 мм и рабо¬
чей высотой 2,80 м, насосов первого и второго подъема (рис. 10).
Рис. 10. Схема опытной производственной установки:
/ — насосная I подъема; 2 — запасной резервуар; 3 — аэрационное
устройство; 4—реагентное хозяйство; 5 — насосная II подъема,
6 — фильтр; 7 — бак водонапорной башки.
Вода из артезианской скважины подавалась .поршневым насо¬
сом в запасной резервуар емкостью 60 mz, где было предусмот¬
рено разбрызгивающее устройство'—душевые сетки (для удале¬
ния некоторой части углекислоты и частичного насыщения воды
кислородом воздуха). В запасной резервуар железо не выпадало,
так как оно находилось почти в коллоидальном состоянии и для
его осаждения необходимо было длительное время.
Из р'езервуара вода при помощи насосов второго подъема по¬
ступала на напорные фильтры и далее после обезжелезивания в
бак водонаборной башни. Коагулянт и хлор вводились во всасы¬
вающую трубу насосом .второго подъема.
27
Загрузка фильтра состояла из кварцевого леска эффективной
крупностью d\Q = 0,60 мм, с коэффициентом неоднородности
/(=1,8, высота слоя песка 1000 мм.
Установка работала при постоянных скоростях фильтрации
3,5—5,0 м/час.
Потери напора в загрузке определялись по показанию двух
ртутных пьезометров. Пробы профильтрованной воды отбирались
через 1 час с момента пуска установки в работу, а затем через
каждые 3—4 часа.
Установка выключалась на промывку при прохождении в
фильтрат железа более 0,30 мг/л.
В пробах воды определяли:
1) железо;
2) щелочность;
3) pH;
4) свободную углекислоту;
5) растворенный кислород;
6) остаточный хлор.
Загрузка фильтра промывалась очищенной водой. Количество
подаваемой воды на установку определялось объемным спосо¬
бом. Грязеемкость загрузки за цикл полезной работы фильтра,
считая на Fe(OH)3, определялась по гидрату окиси железа, вы¬
несенному при промывке фильтрующих материалов в бак про¬
мывной воды.
Б. Программа и методика исследований
На производственной установке определяли:
1. Влияние скорости фильтрации на качество обезжелезенной
воды и продолжительность цикла работы фильтра.
2. Грязеемкость загрузки фильтра.
3. Влияние скорости фильтрации на прирост потери напора по
всей толще загрузки фильтра.
Свойства исходной воды
Цветность 60°
Запах . Отсутствует
Железо (двууглекислое) . . . 9,8—7,5 мг/л
Жесткость общая . . • • . . 5,8 мг-экв/л
Жесткость временная . . . . 4,8 мг-экв/л
Щелочность . . . • ■ • • 4,8 мг-экв/л
Окисляемость . . • • • • 12,9 .иг
Свободная углекислота .... 50(30)мг/л*
pH 7,0
Растворенный кислород .... —
Температура воды 6,6° С
В начале экспериментов оптимальная доза коагулянта для
процесса обезжелезивания была определена равной 9,5 мг/л
А1203 и поддерживалась постоянной.
* В скобках указано количество СОг после предварительной аэрации в ре¬
зервуаре.
28
Для насыщения воды кислородом (дополнительно к аэрации),
а также для обеззараживания воды было предусмотрено ее хло¬
рирование. Оптимальная доза активного хлора, установленная в
начале работы установки в 3,2 мг/л, поддерживалась постоянной.
Растворенный кислород составлял 4,8 мг/л.
В. Результаты исследований работы
опытной производств ев ной установки
Результаты работы установки® зависимости от скорости фильт¬
рации приведены в табл. 18 (загрузка фильтра di0 = 0,6 мм, h =
= 1000 мм, /(=1,8) и на рис. 11.
Продолжительность цикла, час
Рис. 11. Изменение содержания остаточного железа
в фильтрате в зависимости от скорости фильтрации.
Таблица 18
Содержание Fe
в воде до фильтра,
мг/л
Остаточное
Количество
железа, задержанного
Скорость фильтра¬
ции, м/час
содержание Fe
в фильтрате,
мг/л
мг/л
фильтром
5,0
8,53
0,27
8,26
96,9
3,5
8,45
0,20
8,25
97,7
Грязеемкость загрузки за цикл полезной работы установки,
считая на гидрат окиси железа, приведена в табл. 19.
Таблица 19
Скорость фильтра¬
ции, м/час
Количество профильтро¬
ванной воды за фидьтро-
цикл, мЬ
Задержано Fe, мг/л
Задержано Fe (ОН)3
в г на 1 ж, площади
фильтра
5,0 '
3,5
83,5
84,0
8,26
8,25
1311.0
1315.0
Прирост потери напора в зависимости от скорости фильтра¬
ции показан на рис. 12.
29
Рис. 12. Прирост потери напора в загрузке фильтра в
зависимости от скорости фильтрации.
Г. Выводы
В результате проведенных экспериментальных исследований
по обезжелезиванию воды в опытной производственной установке
(по схеме без предварительного фильтра) при загрузке фильтра
песком й?ю = 0,60 мм, Л = 1 ООО мм, /(=1,8, можно сделать следую¬
щие выводы:
1. Производственная установка показала хорошие результаты
работы при обезжелезивании воды методом аэрации, с предва¬
рительной коагуляцией и хлорированием при содержании в исход¬
ной воде 9,8—7,5 мг/л двууглекислого железа и 30,0 мг/л свобод¬
ной углекислоты.
2. Остаточное количество железа в воде после фильтра при
скоростях фильтрации 3,5—5,0 м/час составляло соответственно
0,2—0,3 мг/л.
Малая скорость фильтрации (3,5—5,0 м/час) объясняется
значительным временем, необходимым для процесса коагулиро¬
вания воды в водяной подушке над загрузкой фильтра.
Время движения воды от ввода коагулянта до песчаной за¬
грузки фильтра, при высоте водяной подушки над загрузкой
1,80 м и скорости фильтрации 5 м/час, составляло:
t = — = — = 0,36 часа, или 21 мин.
V 5,0
3. Одновременно с обезжелезиванием воды происходило и ее
обесцвечивание с 60 до 20—30°.
При увеличении дозы А1203 до 12 мг/л цветность воды сни¬
жалась до 15—20°, но в фильтрате увеличивался проскок закиси
железа—более 0,30 мг/л.
4. Продолжительность цикла полезной работы фильтра в за¬
висимости от скорости фильтрации составляла:
-При 1/=5,0 м/час ^—16,5 часа,
при V = 3,5 м/час t = 24,0 часа.
30
5. Величина грязеемкости загрузки за один цикл полезной ра¬
боты фильтра, считая на гидрат окиси железа, составляла около
1300 г на 1 ж2 площади фильтра. В действительности общая гря¬
зеемкость загрузки была значительно больше, так как не учиты¬
валось загрязнение загрузки от коагулянта и от снижения цвет¬
ности воды.
3. Экспериментальное исследование на производственной
установке № 2
Кроме описанных выше исследований, автором были исполь¬
зованы некоторые данные о работе производственной обезжеле-
зивающей установки производительностью 4000 мъ/сутки, нахо¬
дящейся в г.; Балтийске, Калининградской области.
Вода из скважин подавалась на четыре двухсекционных
фильтра диаметром 2 м. Верхняя секция — предварительный
фильтр — был загружен дробленым антрацитом крупностью зерен
3—5 мм, высотой слоя 1800 мм, нижняя секция—фильтр—песком
эффективной крупностью £?ю=1,0 мм с коэффициентом неод¬
нородности 2 и высотой фильтрующего слоя 500 мм. Воздух для
аэрации воды поступал от специального компрессора мощностью
1,5 кет ,в напорные смесители, установленные у каждого фильтра.
Пройдя двухсекционные фильтры, обезжелезенная вода посту¬
пала в резервуар чистой воды.
Установка работала при скорости фильтрации 16 м/час. По¬
тери напора в загрузке установки измерялись дифманометром.
Время движения воды (от смесителя до загрузки песчаного
фильтрующего слоя) составляло 9 мин.
Свойства исходной воды
Железо двууглекислое 0,8—1,0 мг/л
Свободная углекислота .... 18—20 мг/л
Растворенный кислород .... —
Жесткость общая 6,2 мг-экв/л
Жесткость временная .2,5 мг-экв/л
pH 7,1
Температура воды 6,5° С
Показатели работы установки
Остаточное железо в фильтрате 0,05 мг/л
Продолжительность цикла полезной
работы установки 200—230 час.
Количество подаваемого воздуха для аэрации воды—2% от
объемного количества обрабатываемой воды.
Установка выключалась на промывку при достижении потери
напора в загрузке — 4 м вод. ст.
31
4. Экспериментальные исследования работы напорных
установок других авторов
Канд. техн. наук П. В. Корыстин про-водил экспериментальные
исследования по обезжелезиванию воды на полупроизводствен-
ной напорной установке, которая состояла из напорного стально¬
го фильтра с внутренним диаметром 100 мм, высотой 3700 мм.
Фильтр загружался кварцевым песком <ii0 = 0,80 мм, /(=1,7, вы¬
сота фильтрующего слоя—11 ООО мм.
Вода из артезианской скважины поступала в промежуточный
бачок, снабженный переливной трубой. Отсюда вода забиралась
центробежным насосом и подавалась на напорный фильтр, а за¬
тем обезжелезенная поступала в приемный бак.
Воздух для аэрации вводился от воздухопровода промышлен¬
ного предприятия во всасывающую трубу насоса и измерялся ро¬
таметром. Вода перемешивалась с воздухом в насосе.
Во избежание аэрации воды в промежуточном бачке, поступ¬
ление воды и забор ее из него предусматривались в нижней час¬
ти бачка, а поступление воды в бачок регулировалось с избытком.
Излишек воды удалялся через переливную трубу. Потери напора
в загрузке установки измерялись при .помощи дифференциальных
ртутных манометров.
Свойства исходной воды
Двууглекислое железо
Свободная углекислота
Растворенный кислород
Марганец
Цветность
Щелочность
Жесткость общая
Сухой остаток
Хлориды .
Сульфаты
PH
Запах сероводорода
1,5—2,0 мг/л
13,0 мг/л
0,16 мг/л
15°
3,2 мг-экв/л
4,6 мг-экв/л
494 мг/л
160 мг/л
28 мг/л
7,5—7,6
2 балла
Опыты проводились при постоянных скоростях фильтрации
16,6 и 25 м/час.
.При скорости фильтрации 16,6 м/час продолжительность цик¬
ла составляла 57 час. Потери напора возрастали с 0,4 до 1,5 м
через 24 час. и до 6 ж через 57 час. Содержание железа от
0,15 мг/л в начале цикла через 16 час. достигло 0,05, а через
52—57 час. снова увеличилось до 0,15—0,25 мг/л. Содержание
углекислоты от 10 мг/л уменьшилось до 7 мг/л, растворенный
кислород составлял 8 мг/л. Запах сероводорода отсутствовал.
В опыте при скорости фильтрации 25 м/час остаточное содер¬
жание железа в фильтре составляло 0,1—0,2 мг/л, а продолжи¬
тельность цикла полезной работы установки—около 40 чае.
Грязеемкость загрузки при скорости фильтрации V=16,6—
25,0 м/час колебалась в пределах 3600—4000 г Fe(OH)3 на 1 м2
площади фильтра.
32
Оптимальное количество воздуха, подаваемого на установку,
составляло 1,0—1,5% от количества обрабатываемой воды.
Время движения воды от смешения ее с воздухом до песчаной
загрузки фильтра при высоте фильтра 3,7 м составляло при ско¬
рости V =16,6 м/час 9,4 мин., а при скорости V = 25 м/час —
6,3 мин%
С. Эпельбаум в своей работе приводит некоторые данные по
обезжелезиванию воды в напорных установках. Опыты проводи¬
лись им на модели напорной установки с применением реаген¬
тов.
Экспериментальная установка состояла из предварительного
фильтра диаметром 180 мм, загруженного крупным песком
(dlo = 1,0 мм, высота слоя 500 мм), и фильтра диаметром 250 мм,
загруженного мелким песком (d10=0,50 мм, высота слоя 375 мм).
Скорость фильтрации в первом фильтре была принята 20 м/час,
во втором—10 м/час. Оба фильтра работали последовательно.
Исходная вода (из артезианской скважины) подвергалась
предварительной обработке хлором, воздухом, воздухом+хлором
и известью, хлором и известью.
При содержании в исходной воде 0,64 мг/л железа остаточное
количество его в фильтрате составляло 0,04 мг/л. Затем было про¬
ведено исследование работы только одного фильтра без предва¬
рительного фильтра, при скорости фильтрации 7,4 и 10 м/час.
Показатели работы фильтра при V = 10 м/час приведены
в табл. 20.
Таблица 20
Показатели качества
воды и реагенты
Исходная
вода
Дозы реагентов и качество фильтрата
№ опыта
1 | 2
3
4
5
6
7
ХЛО!)
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Воздух
—
—
12,0
12,0
—
—
—
—
Известь
—
.—
11.4
7,6
10,6
10,6
12,2
13,0
Жесткость
118 мг/л
118
118
133
128
132
134
135
pH
7,1
7,1
7,1
7,7
7,5
7,9
8,1
8,3
Свободная С02 • -
18 мг/л
18,0
18,0
17,0
5,0
8,5
2,5
0,5
Хлориды
Железо
11.8 мг/л
12,7
12,7
11,8
12,7
12,7
12,7
12,7
0,64 мг/л
0,03
0,00
0,03
0,05
0,04
0,03
0,05
Марганец ....
0,22 мг/л
0,14
0.15
0,13
0,16
0,07
0,05
0,02
Остаточное содер¬
0,09
жание хлора . .
—
_
0,16 0,09
0,09
0,09
0,09
Примечание. Жесткость выражена в миллиграммах СаСОз, причем
50 мг/л СаСОз соответствуют 1 мг-экв/л жесткости.
На рис. 13 показан прирост потери напора в фильтре в зави¬
симости от времени его работы и скорости фильтрации.
После проведения экспериментальных исследований на моде¬
ли опытной установки было принято решение применить на
практике напорную установку, состоящую из фильтров, загру¬
женных песком крупностью d\o = 0,50 мм, с введением в воду пе*
3 Заказ 2915 ^3
ред фильтрами воздуха, извести и хлора. Известкование было не¬
обходимо для удаления марганца и устранения коррозийных
свойств воды.
Рис. 13. Суммарный прирост потери напора в филь¬
тре в зависимости от скорости фильтрации и продол¬
жительность фильтроцикла.
IV. ЗАГОТОВКА И ДОЗИРОВАНИЕ РЕАГЕНТОВ
1. Заготовка раствора реагентов
Независимо от способа дозирования реагенты должны быть
растворены или смешаны с водой.
В качестве реагентов применяются:
а) для известкования—известь негашеная кальциевая * (ки-
пелка).
В соответствии с ГОСТ 9179—59 кальциевая негашеная
известь должна содержать растворимой окиси кальция (СаО) не
менее: I сорт — 78%, II сорт — 63%, III сорт — 53%. Ввиду того,
что дозирование извести производится, как правило, в форме из¬
весткового молока ** и в напорных установках описанного выше
типа все введенные вместе с реагентом посторонние вещества (не¬
растворимые частицы) поступают полностью на фильтр, ускоряя
его засорение. При эксплуатации желательно применять наиболее
чистую известь (кальциевую—I сорта); при расчетах принимает¬
ся, что известь содержит лишь 50% растворимой окиси каль¬
ция (СаО).
Известь предварительно подвергают гашению и превращают
ее в тесто., Тесто разводят до степени известкового молока.
* Магниевая (доломитная) извес„ть, содержащая свыше 7% MgO, нежела¬
тельна.
** Дозирование извести в форме известкового раствора освобождает ее от
примесей и допускает подачу под напором, однако необходимые для этого са¬
тураторы получаются слишком громоздкими.
34
Для гашения извести в больших количествах целесообразна
применять .механическое гашение;
б) для коагулирования—сернокислый алюминий
A12(S04)3 • I8H0O.
Для приготовления раствора могут употребляться как очи¬
щенный сорт [глинозем сернокислый технический, ОСТ
18180—40, с содержанием A12(S04)3 не менее 40,3%, нераствори-
Рис. 14. Устройство для заготовки раствора реагента:
1 — затворный бачок; 2 и 3— рабочие растворные баки.
мого остатка не более 1,0%], так и неочищенный [глинозем серно¬
кислый ГОСТ 5155—49, содержащий Al2(S04)3 не менее 33,5%,
нерастворимого остатка не более 23%]. Однако в последнем слу¬
чае раствор для освобождения от нерастворимых частиц должен
перед дозированием обязательно отстаиваться;
в) для хлорирования—хлорная известь (ГОСТ 1692—58, с
содержанием активного хлора 32—35%). При хранении содержа¬
ние хлора уменьшается, поэтому для расчетов принимается
20—25%. Может употребляться и жидкий хлор (ГОСТ 6718—53),
дозируемый хлораторами.
Устройство для подготовки растворов указанных реагентов
(рис. 14) состоит из верхнего затворного бачка 1 и двух рабочих
;з* ■ 35
баков 2, 3, в которые выпускают по очереди получившийся рас¬
твор и добавкой воды доводят до нужной крепости. К установке
должна быть подведена водопроводная вода.
На дне растворных баков устраивают сеть трубок с отвер¬
стиями для продувки воздухом. Расчетная интенсивность про¬
дувки 10 л!сек на 1 м2 площади дна бака. При известковом мо¬
локе продувка производится в течение всего времени дозирова¬
ния, при растворах коагулянта и хлорной извести—только после
наполнения .растворного бака для перемешивания раствора, кото¬
рому дают перед включением бака в работу отстояться для ос¬
ветления. Для приема отстаивающегося осадка должен быть пре¬
дусмотрен некоторый объем у дна бака (ниже места выхода труб,
идущих к дозировочному бачку). При подготовке раствора коагу¬
лянта воздух должен быть подведен к дну затворного бачка (ко¬
торый должен быть сделан цилиндрическим и более высоким, как
показано на рис. 15) под колосники, на которые засыпается дроб¬
леный коагулянт. Интенсивность продувки—24—30 л/сек на 1 м2.
Из растворного бака реагент поступает в дозирующий бачок,
снабженный 'регулирующим устройством. При дозировании из¬
весткового молока объем бачка должен быть минимальным, а
дозирующий кран во избежание засорения заменен сменной ди¬
афрагмой с отверстиями разного диаметра в дне бачка.
Емкость каждого рабочего бака определяется по формуле:
W - 0,001 м\
Ъп
где Q—количество воды, подлежащее обработке, мъ/сутки;
а — доза реагента, г/м3",
п — число затворов, сутки;
b — крепость раствора, %•
Необходимая доза извести (считая на СаО) и коагулянта (на
безводный A12(S04)3 определяется опытами в зависимости от вы¬
бранного метода обезжелезивания воды, а хлорной извести на
активный хлор путем пробного хлорирования ее (с целью обез¬
зараживания) .
Число затворов в сутки надо принимать: для извести 3—4,
коагулянта 2—3, хлорной извести 1—2.
Крепость раствора может приниматься для известкового мо¬
лока и коагулянта—5%, для хлорной извести (на активный
хлор)—0,5%.
Емкость затворного бачка определяют с учетом количества из¬
весткового теста, дробленого коагулянта или хлорной извести на
одно затворение и запасного объема на добавку воды, перемеши¬
вание и т. д. Приблизительно она составляет 20% от емкости
растворного бака. Баки для растворов и молока могут быть же¬
лезобетонные и деревянные, цементированные внутри по сетке,
а для известкового молока и металлические. Трубопроводы, вен¬
тили и краны для известкового молока—металлические, для рас¬
твора коагулянта и хлора—из пластмассы и резиновые. В послед¬
нем случае могут применяться винтовые зажимы.
^6
2. Устройства для ввода реагентов во всасывающую
трубу насоса
Надежной и простой является схема с подачей раствора или
молока во всасывающую трубу перед насосом (рис. 15). К труб¬
ке, подводящей раствор из воронки, куда он дозируется, подклю-
Рис. 15. Схема установки для дозирования раствора (мо¬
лока!) реагента во всасывающую трубу насоса:
/ — подвод раствора (молока) от рабочих бакав; 2 — дозировочный
бачок; 3 — дозирующий кран; 4—приемная воронка; 5 — трубка,
соединяющая воронку со всасывающей трубой насоса; 6 — на¬
сос; 7 — подача воды под напором; 8 — бачок, регулирующий
подачу дополнительной воды в трубку 5; 9 — кран для взятия проб
обрабатываемой воды; 10 — запорные вентили и краны.
чают дополнительно воду от водопровода для защиты насоса от
прорыва воздуха.
В небольших обезжелезивающих установках производитель¬
ностью до 200—250 м? j сутки целесообразно применять для хлори¬
рования воды вакуумный хлоратор системы Лебедева-Мягкова
(рис. 16).
Раствор хлора вводится во всасывающую трубу насоса, при¬
чем верхний сосуд 1 перед началом работы должен быть запол¬
нен раствором на 2/з высоты, а нижний сосуд — полностью. Прин¬
цип действия хлоратора следующий. После пуска насоса во
всасывающей трубе 9 возникает разрежение, и раствор хлора заса¬
сывается по трубке 6 из сосуда 4, в который в свою очередь
поступает из сосуда 1 по трубке 3. После опорожнения питающего
сосуда 1 вместо него ставят второй такой же сосуд с заранее при¬
готовленным раствором. Дозировка раствора хлора осущест¬
вляется регулирующим зажимом 8. Расчетное количество пода¬
ваемого раствора во всасывающую трубу насоса определяют по
убыванию высоты раствора в сосуде 1 за определенное время
(объемный способ). Постоянство дозировки и герметичность сое¬
37
динений проверяется ртутным вакуумметром по шкале 12. Хлора¬
тор выключается запорным зажимом 7. Крепость раствора жела¬
тельно принимать несколько большую, чем обычно, во избежание
400
Рис. 16. Вакуумный хлоратор си¬
стемы Лебедева-Мягкова:
/ — приемный сосуд емкостью 25—
30 л; 2 — мерная рейка; 3 — резиновая
трубка; 4 — промежуточный сосуд ем¬
костью 5—6 л; 5 — мерная рейка; б —
резиновая трубка; 7 — зажим для от¬
ключения хлоратора; 8 — зажим для
регулирования подачи раствора хло¬
ра; 9 — всасывающая труба; 10— ртут¬
ный вакуумметр; И — резиновая проб¬
ка; 12 — шкала; й--зажпн для от¬
ключения вакуумметра; // — шкаф.
ft,
fe L
лПГЕ
частой смены сосуда 1. Считая на активный хлор, крепость рас¬
твора может быть в пределах 1,0—1,5%, так как центробежным
насосом обеспечивается хорошее перемешивание хлора с водой.
3. Устройства для ввода реагентов в напорную трубу
перед смесителем
Ввод раствора коагулянта или раствора хлорной извести
(хлорной воды) в напорную трубу перед смесителем фильтров
38
может осуществляться при помощи напорного, так называемого,
шайбового дозатора, действующего по принципу вытеснения. До-
заторное устройство (рис. 17) состоит из двух попеременно рабо¬
тающих закрытых напорных баков-дозаторов / и 2 и дроссельной
шайбы (диафрагмы) 3, установленной на напорной трубе, пода¬
ющей обрабатываемую воду. Приготовленный раствор из рабо¬
чего бака * перепускается самотеком в опорожненный бак-доза¬
тор (например, /), для чего открывают кран 7 и воздушный кра¬
ник 4, служащий для выпуска вытесняемого воздуха. Для вклю-
Рис. 17. Схема установки шайбового дозатора при
дозировании реагента в напорный трубопровод:
чения бака 1 в работу краны 7 и 4 закрывают, а краны 5 и 10
открывают (остальные краны закрыты). Под влиянием разности
давления, создаваемой шайбой, часть воды из напорной трубы
поступает в дозатор 1, вытесняя из него раствор через кран 10,
в ту же трубу, но уже за шайбой, т. е. в точку с более понижен¬
ным давлением.
При дозировании раствора коагулянта вытеснение может про¬
исходить за счет непосредственного поступления воды в дозатор,
так как вода, из-за ее меньшего удельного веса, не смешивается
с раствором. При дозировании же раствора хлорной извести (или
хлорной воды), когда раствор обладает примерно тем же удель¬
ным весом, требуется обязательное разделение раствора и воды,
чтобы избежать их смешивания. Это достигается при помощи
специального резинового мешка, зажимаемого фланцами в кор¬
пусе дозатора.
* Для улучшения работы дозатора и уменьшения его размеров крепость
раствороз рекомендуется в данном случае принимать выше, чем при открытом
дозировании: для коагулянта — 7—'10%, для хлорной извести — 0,7—1,0%.
39
Количество подаваемого раствора регулируется краном 9.
Крепость его может проверяться при помощи пробного крани¬
ка 12.
Количество дозируемого раствора может проверяться при по¬
мощи водомер'ного стекла с поплавком или водомера (дифмано¬
метра, ротаметра), устанавливаемого за краном 9.
После опорожнения дозатора 1, переходят на дозатор 2, кото¬
рый к тому времени должен быть освобожден от воды и заполнен
раствором.
Точность дозирования шайбовым дозатором ±10%.
Дозатор должен обеспечивать нормальную дозировку реаген¬
тов при минимально возможном расходе воды на установке, т. е.
минимальном перепаде давления в шайбе. Перепад давлений дол¬
жен не менее, чем в 3 раза превосходить все гидравлические со¬
противления в системе дозатора, чтобы обеспечить точность дози¬
ровки при изменении уровня раствора в дозаторе и возникающей
разности весов столба воды и раствора.
Пример расчета шайбы. Диаметр трубопровода, подающего воду на фильтр,
100 мм. Расход воды в нем — 8 л/сек (28,8 м3/час). Высота дозатора — 1,40 м.
Подающий трубопровод проходит по центру дозатора. Крепость раствора коа¬
гулянта 5%.
Решение. Величина сопротивления в дозаторе, учитывая изменение уров¬
ня раствора в нем, равна
А Л = 2 Л, + (7, — ft) Я,
где Ik—сумма гидравлических сопротивлений в системе дозатора, м. Ориенти¬
ровочно при установке водомера 2/г = 0,1 м;
Yi — удельный вес 5-процентного раствора коагулянта (равен 1,05);
7s—удельный вес воды (равен 1);
^ * МО
Н—наибольшая разница высот столбов воды и раствора, м; Н= =
= 0,7 2
После подстановки цифровых данных имеем:
ДЛ = 0,1 -г (1,05 - 1,0) • 0,7 =0,135 м.
Перепад давления в дозировочной шайбе принимаем в 3 раза больше, а
именно:
Ай = 0,135 X 3 = 0,40 м.
При перепаде давления в 0,4 м изменение скорости (отнесенной ко всей
площади) в дозировочной шайбе составит:
ДК= [л/ 2 g±h =0,62 /2 X 9,81 х~М0 -= м,сек,
где {а — коэффициент расхода (равен 0,62).
Скорость воды V в подающем трубопроводе при d — 100 мм, q = 8,0 л/сек
будет равна 1,02 м/сек.
Vt = V + A V = 1,02 --- 1,73 = 2,75 м/сек.
Зная расход q и скорость воды V в дозировочной шайбе, находим диаметр
ее отверстия d по формуле
и _ Г д _ т f
d — Т/ =0,06 м = 60 мм.
V 0,785 V] V 0,785 X 2,75
40
Дозирование известкового молока при помощи напорного до¬
затора описанного типа невозможно, так как в баках произошло
бы осаждение взвешенных частиц извести. В этом случае могут
быть применены:
а) напорные дозаторы из двух закрытых баков, снабженных
внутри механическими мешалками, работающими от электродви¬
гателя.
Баки заполняются и работают попеременно. Молоко выдавли¬
вают в напорный трубопровод при помощи сжатого воздуха о г
компрессора, подающего воздух в смеситель;
б) насосы-дозаторы плунжерного типа системы МЭС и
ВОДГЕО с электрическим или Трас с вод проекта с гидравли¬
ческим приводом. Последний приводится в движение водой, по¬
даваемой на установку, и может дозировать одновременно три ре¬
агента (например, коагулянт, известь и хлорную известь).
V. ПОДАЧА ВОЗДУХА ДЛЯ АЭРАЦИИ ВОДЫ
I. Количество воздуха и необходимое давление
Реакция распада двууглекислого железа и образования гидро¬
окиси в общем виде определяется равенством:
4Fe (НС03)2 + О, + 2Н30 = 4Fe (ОН)3 ! 8С02.
Отсюда видно, что на каждые 4Fe*" необходимо 20.
При молекулярном весе 4Fe, равном 224, и молекулярном ве¬
се 02, равном 32, теоретический расход кислорода на 1 At3 воды
с содержанием 1 г/м3 железа будет равен:
-— • 1 =0,143 г кислорода
224 К
или при содержании в воздухе кислорода 23,1% по весу
0,143 X 100 ЛС1П
—— = 0,619 г воздуха.
При средней плотности воздуха 1,24 г/л это соответствует:
0,619 X 1,0 п ,пп п -
= 0,499 л ^ 0,5 л,
1,24 ’ ’
т. е. 0,05% от объема обрабатываемой воды.
При содержании, например, в воде 5 мг/л железа, это соста¬
вит 2,50 л/м3 или 0,25% объема обрабатываемой воды.
Однако’ если в воде содержится двууглекислое железо, то,
кроме воздуха на окисление железа (перевод его из закисного з
окисное), необходим еще воздух для насыщения воды, для умень¬
шения парциального давления и вытеснения растворенной в воде
углекислоты, т. е. нарушения равновесия двууглекислого желе¬
за. Это требует повышения количества вдуваемого воздуха при-
41
мерно до 0,4% по объему от количества обрабатываемой воды
на каждый 1,0 мг/л содержащегося в ней железа. Поэтому, с
округлением объем подаваемого воздуха в зависимости от коли¬
чества железа в исходной воде принимается:
а) при наличии железа в воде до 5 мг/л—2% от объемного
количества обрабатываемой воды;
б) при наличии железа от 5 до 8 мг/л—3%;
в) при наличии железа более 8 мг/л—5%.
Давление воздуха для подачи в смеситель принимается в за¬
висимости от схемы работы установки. При работе фильтра не¬
посредственно в водопроводную сеть давление воздуха у смеси¬
теля должно превышать на 1 атм давление его воды.
2. Смеситель
Смешение воздуха с водой осуществляется в закрытом смеси¬
теле, представляющем котел с рядом сопел и отражательных пе¬
регородок (рис. 18).
Рис. 18. Конструкция смесителя.
Для удобства внутреннего осмотра и очистки от возможных
загрязнений и осадков конструкция смесителя предусматривается
разборной.
При проектировании принимаются следующие размеры смеси¬
теля. Диаметр основного корпуса определяют из расчета скоро¬
сти движения воды в нем, равной 0,05—0,06 м/сек.
Наименьший диаметр сопла dc в нижней и верхней части
смесителя принимается равным половине диаметра подающего
трубопровода. Наибольший диаметр верхнего сопла dH прини-
42
мается равным двум диаметрам подающего трубопровода. Вы¬
сота сопел h берется равной 80—100 мм. Общая высота смеси¬
теля h принимается равной 400—550 мм.
VI. РАСЧЕТ ДВУХСЕКЦИОННОГО ФИЛЬТРА
1. Скорость фильтрации
Исходной величиной для определения необходимой площади
двухсекционного фильтра (предварительный фильтр и фильтр)
является величина допускаемой в нем скорости фильтрации. Оба
фильтра располагаются обычно друг под другом и имеют одина¬
ковый диаметр, поэтому скорость фильтрации относится одновре¬
менно к скорости прохода воды через верхнюю секцию—предва¬
рительный фильтр и к скорости прохода через нижнюю секцию—
собственно фильтр.
В связи с тем, что для физико-химических процессов, проте¬
кающих в двухсекционном фильтре (окисление закисного железа
в окисное, коагуляция гидроокиси железа и другие процессы),
необходимо определенное время, расчетная скорость фильтрации
должна приниматься с учетом времени движения воды в фильтре.
Это время принимается:
а) при обезжелезивании воды аэрацией—10 мин.;
б) при обезжелезивании воды с предварительным известкова¬
нием—15 мин.;
в) при необходимости коагулирования воды—20—25 мин.
В соответствии с этим, а также с учетом возможной высоты
фильтра и грязеемкости его принимается расчетная скорость
фильтрации.
Пример 1. Подземная вода содержит легковыпадающее при аэрации дву¬
углекислое железо. Время реакции t равно 10 мин. (0,17 часа). Высота слоя воды
над песчаным фильтром Й = 3,5 м*. Расчетная скорость фильтрации V при¬
нимается:
Пример 2. Вода содержит гуминовокислое железо, удаляемое коагуляцией.
Время реакции принимаем 25 мин. (0,42 часа), высоту Я = 3,5 м.
Расчетная скорость фильтрации определяется:
3,5
V = = 8,3 м час.
U,42
Полученная расчетная скорость фильтрации должна быть про¬
верена на продолжительность цикла полезной работы фильтра.
Время это должно быть не менее 8—10 час.
Продолжительность цикла полезной работы установки опре¬
деляется грязевой нагрузкой, поступающей на фильтр вместе с
обезжелезиваемой водой. Грязевая нагрузка может быть выра¬
жена в общем виде уравнением:
R = а - - 1,91^? (0,46 - К) с 0,25d -f- е мг л,
* С учетом полезной высоты предварительного фильтра.
43
где R — общее количество взвешенных веществ, поступающих на
двухсекционный фильтр, мг/л;
а — максимальное количество природной взвеси в исходной
воде, мг/л;
b — содержание в воде Fe, мг/л\
1,91—коэффициент для пересчета содержания Fe на Fe(OH)3;
с — доза безводного сернокислого алюминия AI2(S04)3, мг/л-,
0,46—коэффициент для пересчета A12(S04)3 в А1(ОН)3;
К — величина, учитывающая количество нерастворимых при¬
месей, поступающих в воду вместе с раствором. Для
очищенного или хорошо отстоенного коагулянта К мож¬
но принимать равным 0,10;
d — цветность воды, град.;
0,25— коэффициент для пересчета веществ цветности, мг/л:
е — количество нерастворимых веществ, поступающих с из¬
вестковым молоком (можно принимать 0,5 от дозы из¬
вести, считая на СаО), мг/л.
Для подземных вод а — 0. При обезжелезиванни подземной
воды, содержащей легковьшадающее при аэрации двууглекислое
железо, с, d we также равны 0; R = 1,91 б мг/л.
При определении допустимой скорости фильтрации в двух¬
секционном фильтре можно исходить из величины суммарной
грязеем,кости обеих его секций, т. е. общего количества взвешен¬
ных веществ, которые могут быть задержаны 1 м2 площади се¬
чения его за один цикл работы фильтра.
g = RtV zim1*,
где g —грязеемкость на 1 м2 сечения фильтра, г/м2;
t — продолжительность одного цикла полезной работы
фильтра, час.;
V — скорость фильтрации, м/час.
Общую величину грязеамкости двухсекционного фильтра на
1 м2 поперечного сечения о зависимости от эффективной величи¬
ны песка в фильтре при загрузке предварительного фильтра ан¬
трацитом крупностью 2—3 мм можно принимать согласно данным
Грязеемкость в зависимости от dl(, г[м2
Метод обезжелезивания воды
dm = 0,5 мм
с/,,, 0,7 л и *
4500
6200
Коагуляция . . .
571.0
8300
6400
9500
* В общем случае между продолжительностью одного никла полезной рабо¬
ты фильтра t и скоростью фильтрации V существует зависимость tVn А.
где п— показатель степени, равный 1 при отложении задерживаемых фильтром
хлопьев в толще загрузки и 2 — при отложении их в форме пленки на
поверхности загрузки;
К—постоянная величина.
44
Грязеемкость загрузки собственно фильтра можно принимать
при dl0 = 0,50 мм равной 2300 г на 1 м2, а при й?10 = 0,70 мм —
3400 г на 1 м2 площади фильтра *.
По грязеемкости и расчетной скорости фильтрации можно оп¬
ределить продолжительность цикла полезной работы установки.
Пример 1. Подземная вода содержит 3 мг/л легкоаыпадающего при аэра¬
ции двууглекислого железа. Скорость фильтрации — 20,6 м/час d10 = 0,50 мм.
Грязевая нагрузка R = 1,91 б = 1,91 X 3 = 5,73 мг/л.
Продолжительность цикла работы установки:
р 4500
t = --= ——г = 38,о часа.
RV 5,73 x 20,6
Пример 2. Вода содержит 8 мг/л гуминовокислого железа, удаляемого коа¬
гуляцией с дозой А12 (S04)3 — 40 мг/л. Цветность воды 20°, Скорость фильтра¬
ции — 8,3 м/час, di0 = 0,50 мм.
R = 1,91x8 г (0,46 --0,1) 40 + 0,25 х 20 = 39,08 мг/л;
5700
t __ _ 17 Q часа.
39,С8 X 8,3
Установка может быть выполнена с одним фильтром лишь в
тех случаях, когда по условиям снабжения питаемого водой объ¬
екта она работает не круглые сутки, а одну-две смены, т. е.
имеется время на случай ремонта или смены загрузки фильтра.
При наличии двух фильтров и круглосуточной работе их, ско¬
рость фильтрации должна быть принята равной 0,60 V (где V —
скорость, определенная по расчету), чтобы при выключении одно¬
го из фильтров скорость фильтрации не превосходила допусти¬
мую аварийную величину Vagap = 1,2 К.
2. Расчетное количество воды
Количество воды, на которое ведется расчет установки, скла¬
дывается из количества, подаваемого потребителям, расходуемо¬
го на промывку и на покрытие дефицита при простое фильтров
для промывки. Полная суточная производительность установки
должна быть:
Qno.m ^-О-полезн'
Коэффициент а определяется по формуле:
Т
а. =
Wt,
(Т — 2t) — 7,2
V
где Т— расчетная продолжительность одного цикла работы
фильтра от одной промывки до другой;
t! — продолжительность всех операций, связанных с промыв¬
кой одной секции фильтра (^ = 0,25 часа);
* Загрузка фильтра эффективной величиной песка dw = 0,7 мм может преду¬
сматриваться только после положительных результатов пробного обезжелезива-
ния воды.
45
W—'расчетная интенсивность промывки 1 м2, л/сек;
t1 — максимальная продолжительность промьшки одной сек¬
ции, час. (обычно ^ = 5 мин., или 0,083 часа);
V—расчетная скорость фильтрации, м/час.
Для ориентировочных подсчетов а можно принимать равным
1,09 (при V — 16 м/сек).
Отсюда часовая производительность установки будет:
^ aQno.ie3H Qno.tH ,,:s
Я час ~ м час>
п 11
где п— число часов работы установки в сутки. Выбирается по
экономическим соображениям с учетом условий снабжения водой
потребителей. Так, при работе установки 24 часа в сутки она бу¬
дет меньше, но эксплуатация ее дороже: при производительности
установки менее 3000 м3/сутки допускается продолжительность
работы ее менее 24 час.
Площадь одного фильтра будет равна:
f Я час
J ~ Vm ’
где m — принятое число двухсекционных фильтров.
VII. КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ НАПОРНЫХ
ДВУХСЕКЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ
1. Конструкция корпуса фильтра
Корпус фильтра (рис. 19)—металлический, цилиндрической
формы, толщина стенки принимается в зависимости от рабочего
давления. Перегородка между верхней и нижней секцией фильтра
должна быть рассчитана на двустороннее рабочее давление. Если
это увеличивает вес конструкции (при большом диаметре фильт¬
ра), глухая перегородка может быть заменена дренажным дном
с сосунками. В этом случае максимальное давление на перего¬
родку сверху будет равно сумме потери напора в загрузке и дре¬
наже верхней секции и веса загрузки в воде (около 5 м вод. ст.).
Для удобства загрузки и выгрузки в каждой секции преду¬
сматриваются два лаза диаметром 400 мм.
Максимальный диаметр корпуса фильтра — 3 м. К корпусу
фильтра привариваются соответствующие отростки для присое¬
динения задвижек и трубопроводов.
2. Оборудование двухсекционного фильтра
В оборудование фильтра входят:
1) подающие и отводящие трубопроводы;
2) два сливных трубопровода (в верхней и нижней секции)
с воронками для подвода обрабатываемой воды при работе и
отвода промывной;
46
Рис. 19. Конструкция напорного двухсек¬
ционного фильтра для обезжелезивания
воды.
3) две (верхняя и нижняя) сети дренажных труб, собирающие
профильтрованную воду и предназначенные также для промывки
загрузки;
4) две воздухораспределительные сети, если предусматривает¬
ся продувка фильтра воздухом;
5) вантуз на верху установки для удаления углекислоты и
избытка воздуха;
6) вантуз на трубе, отводящей обезжелезенную воду, для
удаления остатка углекислоты и воздуха;
7) дифманометр или два манометра для определения потери
напора в фильтре;
8) предохранительный клапан;
9) расходомер (водомер);
10) трубки для выпуска воздуха и взятия проб.
Сливные воронки, отводящие промывную воду, устанавлива¬
ются на высоте 400—450 мм от уровня загрузки. Их диаметр опре¬
деляют по скорости движения воды в их наибольшем горизон¬
тальном сечении (около 0,2 м/сек).
VIII. ДРЕНАЖ И ЗАГРУЗКА ДВУХСЕКЦИОННОГО
ФИЛЬТРА
1. Типы дренажа
Для сбора воды, прошедшей через загрузку верхней и нижней
секции фильтра, и распределения промывной воды под загрузку
при ее промывке служит дренаж. Основным типом дренажа для
II
Вето,
, О
Рис. 20. Схема трубчатого дренажа.
обезжелезивающих установок является трубчатый. Он состоит из
магистрали и боковых ответвлений с отверстиями, направленны¬
ми вниз под углом в 45° и расположенными в шахматном порядке
(рис. 20). Это создает равномерное распределение воды по всей
площади фильтра.
Расход воды на промывку загрузки верхней секции—предвари¬
тельного фильтра с применением воздушной продувки принимает¬
ся 8—10 л!сек на 1 ж2, без продувки воздухом—24 л/сек на 1 и2
48
(относительное расширение загрузки—25%). Время промывки—
5 мин.
Расход воды на промывку загрузки нижней секции—собствен¬
но фильтра (без продувки сжатым воздухом) принимается в за¬
висимости от эффективного диаметра песка (табл. 22). Время
промывки 5—6 мин.
Таблица 22
Эффективный диаметр загрузки
Относительное расширение
загрузки, %
Интенсивность промывки
л/сек на 1 л<2
0,50 ММ
45
12-14
а?10=0,70 мм
30
14—16
af10=0,90 мм
25
16-18
Площадь на длинное в Площадь на коротко^
ответвление f ответвление f"
Применение продувки загрузки фильтра рекомендуется при
технико-экономическом обосновании. Интенсивность промывки с
применением сжатого
воздуха—8—10 л!сек на
1 ж2.
Для расчета трубчато¬
го дренажа определяют
площадь фильтра и, при¬
няв интенсивность про¬
мывки W, вычисляют рас¬
ход промывной 'воды на
одну секцию фильтра:
Япром = fw л!сек.
По скорости воды VM
в начале магистрали
(.1,6—1,8 м/сек) подбира¬
ют ее диаметр по сорта¬
менту таблицы.
Приняв расстояния между осями ответвлений в пределах
0,14—0,20 м, определяют число ответвлений в фильтре и приходя¬
щиеся на них площади фильтра: для наиболее длинного ответвле¬
ния и для наиболее короткого f" (рис. 21).
Количество промывной воды, приходящейся на ответвление
при принятой интенсивности промывки W, будет:
qt = fW.
■Подбирают диаметр наиболее длинного ответвления три ско¬
рости воды в начале его Vd. о в пределах 2,0—2,2 м/сек.
Для наиболее короткого ответвления, приняв тот же диаметр,
определяют скорость VK. 0, м/сек.
4 Заказ 2915 49
Рис. 21. Схема трубчатого дренажа с ма¬
гистралью и боковыми ответвлениями.
Зная Vfl. о и V*., находят необходимую величину сопротивле¬
ния в отверстиях дренажа h, пользуясь формулой проф.
В. А. Клячко для круглых в плане фильтров*:
где g — величина ускорения силы тяжести, равная 9,81 м/сек2.
Зная величину h, определяют величину К соответствующего
этому сопротивлению отношения (в %) площади отверстий дре¬
нажа к площади самого фильтра:
где (х — коэффициент расхода через отверстия (может быть
принят равным 0,62).
Принимая диаметр отверстий d в пределах 4—8 мм, опреде¬
ляют число отверстий в фильтре по зависимости:
где / — площадь фильтра, м2.
Отверстия равномерно распределяют по всем ответвлениям.
В случае, когда пропуск воды из верхней секции в нижнюю
производится непосредственно (для разгрузки перегородки от
давления), может применяться колпачковый дренаж с двойным
дном (рис. 22). Он может применяться и для нижней секции
фильтра. В этом случае над сферическим днищем фильтра уста¬
навливается перегородка с отверстиями-отростками, на которые
навинчиваются дренажные колпачки. Вода для промывки подво¬
дится снизу фильтра. При входе в междонное пространство вода,
* По СНиП П-Г 3-62 потери напора в отверстиях дренажа из перфориро¬
ванных Tpv6 определяют по другой формуле, но она относится к прямоугольным
в плане фильтрам.
л ^ V*M « о VK О
h = 0,25 -f 3 Ь 18 - 9 —~ м вод. ст.,
2g 2 g 2g
Колпачон
Рис. 22. Схема колпачкового дренажа с двойным дном.
i= 12 732
(Р
50
ударяясь о щит, установленный против входной трубы, направ¬
ляется к колпачкам и через их баковые отверстия равномерно
распределяется по всему фильтру. На 1 м2 площади фильтра тре¬
буется 50—60 шт. колпачков.
Потери напора в распределительных системах с двойным
(промежуточным) дном ;и щелевыми колпачками определяются по
формуле (СНиП П-Г. 3-62)
2 g'^
где Vw — скорость движения воды в щелях колпачков (прини¬
мается не менее 1,5 м/сек);
{а — коэффициент расхода (принимается равным 0,5).
Потери напора в системах с двойным дном могут быть опре¬
делены по формуле:
vi
h = 8—,
где Vx — скорость промывной воды при входе в междонное про¬
странство.
По найденной величине h определяют К и i (как и в преды¬
дущем случае).
2. Примеры расчета дренажа
Дано: интенсивность промывки W = 8,0 л/сек на 1 м2; диаметр
фильтра — 2,0 м и соответственно площадь фильтра — 3,14 м2. Ко¬
личество воды для промывки qnp0M = 3,14 X 8 = 25,1 л)сек.
А. Трубчатый дренаж
Определяем диаметр основной магистрали и ответвлений. Для
расхода 25,1 л/сек диаметр магистрали я^г=125 мм. Скорость а
начале магистрали Vм =1,94 м/сек.
Площади, обслуживаемые наиболее длинным (/=1 м) и наи¬
более коротким (/=0,5 м) ответвлением при расстоянии между
ответвлениями 0,14 м, будет:
/ = 1,0X0,14 = 0,14 м\
f" = 0,50 х 0,14 = 0,07 м\
Количество воды, поступающей в ответвления, должно со¬
ставить:
q1 = 0,14 X 8,0 = 1,12 л/сек\
q2 = 0,07 X 8,0 — 0,56 л/сек.
4* 51
52
Рис. 23. Конструкция трубчатого дренажа верхней секции фильтра.
При скорости движения воды в начале наиболее длинного от¬
ветвления около 2,0 м/сек диаметр его должен быть 25 мм.
Уточненная скорость Vd.o составит 2,12 м/сек.
Скорость движения воды в начале наиболее короткого ответ¬
вления при d — 25 мм и #2 = 0,56 л/сек будет VK. 0. = 1,04 м/сек.
Величина сопротивления в отверстиях дренажа должна быть:
V2 т v\ V2 1 си2
h = 0,25 -г 3 h 18—^ - 9—— - 0,25-ЬЗ Ь
’ ^ 2^ ^ 2g 2g 2X9,81 ^
. 1Q 2,122 n 1,042
+ 18 —: 9 = 4,5 м.
2x9,81 2x9,81
Отношение величины суммарной 'площади отверстий к вели¬
чине площади фильтра в процентах:
* = JL ^ 1/ ! =0,142%.
10ц V 2gll 10x0,62 V 2x9,81x4,5
Диаметр отверстий принимаем по 6 мм.
Общее число отверстий в фильтре будет:
i --\212>2—f- = 12 732 0,142x3,14 - 160 шт.
d- 6L’
Расстояние между центрами отверстий вдоль ответвлений со¬
ставит 120 мм.
Конструкция трубчатого дренажа представлена на рис. 23.
Б. Колпачковый дренаж с двойным дном
Принимаем диаметр трубы, подводящей промывную воду,
125 мм и скорость воды в ней У1 = 1,94 м/сек.
Сопротивление в дренаже будет
Vi 1 Q4-’
h — 8 —- = 8 ^ = 1,54 м.
2g 2X9,81
Отношение площади отверстий к площади фильтра:
К = —л/ — = 8^° л/ = 0,22%.
10fx V 2gh 10x0,62 V 2x9,81x1,54
Величина суммарной площади отверстий колпачков, приходя¬
щаяся на 1 м2 фильтра, будет:
f = /<:М. = A22XU0_ _ о 022 м2 = 2200 мм2.
J 1 100 100
При 50 колпачках на 1 м2 суммарная площадь отверстий в од¬
ном колпачке будет:
2200 ,,
== 44 мм2.
50
Отверстия в колпачках могут быть щелевые и круглые.
53
3. Способы подачи промывной воды и необходимый напор
На одну промывку верхней и нижней секции фильтра требуется
воды:
Q = 7,2fWt м\
где /— площадь фильтра, м2;
W — интенсивость промывки, л/сек на 1 м2;
t — максимальная продолжительность промывки одной сек¬
ции;
7,2 — коэффициент, учитывающий перевод в ж3 и удвоение
расхода.
Промывку можно осуществлять от бака водонапорной башни,
специального промывного бака или специального промывного на¬
соса. Наиболее рациональна промывка от водонапорной башни,
гак как при этом не требуется дополнительных работ. При уста¬
новке специального промывного бака, кроме того, необходимо
устройство помещения на значительной высоте. Применение на¬
соса удобно лишь ори наличии резервуара чистой воды.
Требуемый напор для промывки фильтра необходим для пре¬
одоления потерь напора:
а) в подводящем и отводящем промывную воду трубопрово¬
дах. Расчет ведут по верхней секции фильтра;
б) в отверстиях дренажа, определяемых по приведенным в
предыдущем разделе формулам;
в) в поддерживающих слоях, определяемых по формуле:
h1 = Q,022HW,
где Н — общая толщина слоев, м;
W — интенсивность промывки в л!сек на 1 м2;
г) в слое загрузки, определяемом по формуле:
h2 = 0,83 + 0,008 (W - 2,5) И2,
где Н2 — толщина слоя загрузки, щ
д) на первоначальное загрязнение фильтра /г3 = 2 м вод. ст.
Обычно требуемый напор для промывки фильтра, с учетом
высоты 'расположения сливной воронки составляет 10—12 м вод. ст.
4. Загрузка секций фильтра
Крупность зерен рабочих слоев загрузки верхней и нижней
секций фильтра и необходимая высота слоев приведены в табл. 23.
Рабочие слои располагаются на поддерживающих слоях, препят¬
ствующих уносу зерен рабочих слоев в отверстия дренажа и спо¬
собствующих лучшему распределению промывной воды по пло¬
щади фильтра.
Нормальная работа поддерживающих слоев зависит от пра¬
вильного подбора их числа, крупности зерен и толщины. Каждый
слой должен быть однородным и непроницаемым для вышеле-
54
жащего. Слой считается однородным, если верхний предел круп¬
ности его зерен не более чем в 2,5 раза больше нижнего предела
крупности.
Предельный размер зерен нижнего поддерживающего слоя
(у дна секции фильтра) принимается в зависимости от размера
отверстий дренажа и от размера зерен контактного и фильтрую¬
щего слоев.1 Крупность зерен поддерживающих и фильтрующих
слоев учитывается по величине размера стороны квадрата тех сиг,
через которые данный слой .просеивается.
Таблица 23
Слои
Предел крупности зерен, мм
Толщина слоев, мм
Верхняя секция — предварительный фильтр
Фильтрующий . .
Поддерживающий
Итого . .
2-3
1600—1800
3-6
150
6—12
200
—
1950—2150
Нижняя секция — собственно фильтр
Фильтрующий rf10=0,50 мм
С 0,40—0,50
80 |
(^же—0,70 мм) /(=1,8 . . .
{ 0,50—0,90
560 1 h = 800
1 0,90—1,20
200 j
Поддерживающий
1,20—2,50
100
п • • • •
2,50—6,0
150
„
6,0-12,0
200
Итого
-
1250
В табл. 23 и на рис. 24 показана примерная загрузка фильтра
при удалении из воды двууглекислого железа с мелкими и трудно
образующимися хлопьями гидроокиси.
В дренажах с колпачками из-за малых размеров отверстий
нижние поддерживающие слои в предварительном фильтре и
собственно фильтре, состоящие из зерен б—12 мм, не требуются;
за счет этого может быть увеличена высота фильтрующих слоев.
Указанная загрузка нижней секции фильтра предусматривает¬
ся при мелких и трудно образующихся хлопьях окиси железа,
когда необходимо коагулирование (известкование) воды, или при
отсутствии данных пробного обезжелезивания воды (универсаль¬
ная загрузка). Загрузка нижней секции фильтра с диаметром
зерен d10 = 0,50 мм хорошо задерживает в порах окись железа,
но быстро загрязняется.
Если при обезжелезивании воды методом аэрации образуются
крупные и быстровьтадающие хлопья окиси железа, то для
фильтра может применяться более крупная загрузка (табл. 24),
но лишь .после пробного обезжелезивания воды на модели напор¬
ной установки непосредственно у источника водоснабжения.
Иногда эффективная величина зерен песка в собственно
фильтре принимается ^ю=0,90 лш при /(=1,4 и высоте фильтру¬
ющего слоя 1200 мм, но обязательно после подтверждения проб¬
ным обезжелезиванием воды.
I /и .: .1 , I .in.!,. I1.", .—f
■ '•г-у:
Песчаный фильтр
*;■ dggj-QfSMM
7^7^^7777777V7777Z^^77777,
Рис. 24. Схема загрузки напорного двухсекционного
фильтра.
56
Таблица 24
Слои
Предел крупности зерен, мм
Т олщина слоев, мм
Фильтрующий я?1О=0,70 мм
(d3Ke=0,92 мм), К—1,6. .
Поддерживающий
( 0,60—0,70
{ 0,70-1,10
{ 1,10—1,50
1,5-3,0
3.0-6,0
6.0-12,0
100 1
700 > h = 1000
200 J
100
150'
200
Итого
—
1450
IX. КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ НАПОРНЫХ
ОДНО- И ДВУХПОТОЧНЫХ ФИЛЬТРОВ
I. Общая часть
Применение двухсекционных фильтров значительно уменьшает
габариты помещения для их установки. Но двухсекционные на¬
порные фильтры серийно в СССР не изготовляются. Местное же
изготовление фильтров связано с трудностями и неэкономично.
Однако не всегда требуется установка двухсекционных фильт¬
ров. Иногда достаточно установить лишь собственно фильтр *.
В связи с этим целесообразно использовать для обезжелези-
вающих напорных установок корпусы напорных одно- и двухпо¬
точных фильтров.
К этим фильтрам необходимо предусмотреть установку на ме¬
сте напорного смесителя и вантуза на верху корпуса фильтра.
Корпусы двухпоточных фильтров могут применяться для обез¬
железивания воды в двух вариантах:
1) с направлением движения воды в них только сверху вниз,
т. е. в качестве однопоточных фильтров (средний дренаж уда¬
ляется) ;
2) использование в качестве двухпоточных фильтров, как
фильтров большей грязеем.кости.
В напорных обезжелезивающих установках желательно ис¬
пользовать корпусы двухпоточных фильтров, но с направлением
движения воды сверху вниз, так как они имеют большую рабо¬
чую высоту, чем однопоточные. Это позволяет увеличить расчет¬
ную скорость фильтрации в связи с увеличением времени движе¬
ния воды и времени реакции в фильтре.
Возможные схемы напорных установок с использованием кор¬
пусов одно- и двухпоточных фильтров показаны на рис. 25.
В схемах обезжелезивающих установок предварительные
фильтры применяются:
* Или в сочетании с предварительным фильтром, но отдельностоящим.
57
а) при содержании железа в воде более 13,0—15,0 мг/л;
б) при необходимости коагулирования воды.
Двухпоточный фильтр, используемый как фильтр большей
грязеемкости, устанавливается в схемах обезжелезивающих уста-
Схема 1
7ГЦV
...У
I I
й
Схема 2
Ж. X
7 О
Ы-
i I
el
Схема 3
X
v
Рис. 25. Схемы напорных установок при использовании корпусов
двухпоточных и однопоточных фильтров:
/ — двухпоточный фильтр, переоборудованный под однопоточный, предвари¬
тельный фильтр; 2— однопоточный фильтр; 3— обычный двухпоточный фильтр
большой грязеемкости (AKX); 4—двухпоточный фильтр, переоборудованный
под однопоточный фильтр; 5 — напорный смеситель; 6 — исходная вода;
7—подача сжатого воздуха и реагента; 8 — вантуз.
HOIBOK обязательно с предварительным фильтром и применяется,
когда продолжительность' цикла работы установки с однопоточ¬
ным песчаным фильтром получается менее 10—12 час.
2. Конструкция и оборудование двухпоточного фильтра
В двухпоточный напорный фильтр входят:
1) стальной цилиндрический сварной корпус с приваренными
к нему сферическими днищами. Рассчитан на рабочее давление
6 кг/см2. К нижнему днищу приварены опорные лапы для уста¬
новки фильтра на фундамент;
2) нижнее дренажное устройство в виде трубчагой системы,
закрепленной в нижнем днище. Предназначено для подвода обра¬
батываемой воды к нижнему слою загрузки и воды для промывки
всей загрузки фильтра;
3) среднее дренажное устройство, размещенное в толще за¬
грузки. Служит для сбора осветленной воды, прошедшей нижний
и верхний слои загрузки фильтра, а также для промывки верхне¬
го слоя загрузки;
4) трубопровод с воронкой, укрепленной в верхнем днище
фильтра. Предназначен для подвода сырой воды на верхний слой
загрузки и для отвода промывочной воды;
5) распределительная система предназначена для подачи в
фильтр сжатого воздуха;
6) лазы, расположенные в верхней части корпуса, служат для
загрузки фильтра, периодических осмотров поверхности фильт¬
рующего материала, для ревизии и ремонта верхней дренажной
системы, а в нижней части корпуса—для ревизии и ремонта ниж¬
ней дренажной системы;
•58
7) люки на уровне бетонной подушки для гидравлической вы¬
грузки материала;
8) устройство с вентилями для отбора проб сырой и обезже-
лезненной воды;
9) вентили для подвода и выпуска воздуха из фильтра и для
спуска водяной подушки;
10) манометры с треххскдо.выми кранами для измерения дав¬
ления до и после фильтра;
11} вантуз, дополнительно устанавливаемый на верху фильтра,
для удаления углекислоты и избытка воздуха;
12) водомер (расходомер).
Напорные двухпоточные фильтры, выпускаемые Таганрогским
котельным заводом, имеют диаметры: 1,0; 1,5; 2,0; 2,6; 3,0 м.
Фильтры поставляются с завода комплектно с коммуникациями
трубопроводов и дренажными устройствами.
Общий вид, разрезы и основные размеры фильтров приведены
на рис. 26 и в табл. 25.
3. Конструкция и оборудование однопоточного фильтра
Корпус однопоточного фильтра, в основном, аналогичен кор¬
пусу двухпоточногю фильтра.
Диаметры напорных одгаопоточных фильтров: 1,0; 1,5; 2,0;
2,5 и 3,0 м.
Основные конструктивные данные о фильтрах приведены на
рис. 27 и в табл. 26.
X ДРЕНАЖ И ЗАГРУЗКА НАПОРНЫХ ДВУХПОТОЧНЫХ
И ОДНОПОТОЧНЫХ ФИЛЬТРОВ
1. Типы дренажа
Двухпоточный фильтр имеет два дренажных устройства —
нижнее и среднее. Нижнее дренажное устройство состоит из
трубчатой распределительной сети с отверстиями диаметром 4 мм,
направленными вниз под углом 45°. Среднее дренажное устройст¬
во имеет щелевые дренажные колпачки ВТИ-5 или ВТИ-К с на¬
правлением вверх и вниз от распределительной сети. Ширина
щелей дренажных щелевых колпачков ВТИ-К—0,3—0,4 мм, а
коллачков ВТИ-5—0,40 мм. Суммарная площадь щелей колпач¬
ков ВТИ-К—192 мм2, ВТИ-5—240 мм2 (рис. 28).
Для продувки фильтрующей загрузки воздухом в фильтре
имеется воздухораспределительная сеть с указанными щелевы¬
ми колпачками.
Однопоточный фильтр имеет одно нижнее дренажное устрой¬
ство с дренажными щелевыми колпачками ВТИ-К.
Воздухораспределительное устройство однопоточного фильтра
аналогично двухпоточному фильтру.
59
Основные раз-
d,
Н
Hi
н.
я,
я4
Нь
н*
Я7
я8
1030
1525
2000
2500
3040
80
100
150
200
200
80
100
80
100
100
32
50
80
80
80
89
108
159
219
219
89
108
89
108
108
38
57
89
89
89
250
300
350
500
500
3505
3872
4744
4973
5050
670
816
1102
1364
1310
560
580
604
745
745
1220
1560
1502
1825
1825
800
580
820
955
995
208
350
430
520
520
1500
1740
1750
1750
700
700
700
1302
1145
1300
Арма
Диаметры
Арматура
Фигура
1030
по каталогу
условный
проход
количество
Задвижка параллельная
30 ч. 6 бр.
80
7
То же
То же
—
—
Вентиль муфтовый
15 ч. 18 бр.
32
1
То же
15
2
Кран трехходовой
14 т-1
15
2
Манометр 0 100x8 атм
—
—
2
Примечания: 1. Рабочее давление фильтров Рр — 6 кг/см2.
3. Фильтры Д = 1030 мм вместо лаза имеют съемную крышку.
60
Таблица 25
меры, мм
Количество колпачков,
Угол
а,
град.
Коли¬
чество
шт.
Площадь
поперечно¬
Вес без
Нагру-
зочный
Ьх
в
Bi
Р
м
опор,
шт.
дренаж¬
ные
воздушно-
дренаж¬
ные
го сечения,
м'1
арматуры
кг
вес,
кг
12
659
ИЗО
1680
720
120
3
44
4
0,81
1471
4730
12
902
1452
2020
1000
120
3
84
12
1,78
2378
14 000
16
1185
1916
2320
1400
90
4
104
16
3,14
4400
26000
16
1485
2423
2820
1600
90
4
164
20
4,8
6885
30 000
20
1787
2725
1820
2000
90
4
224
32
7,1
9050
45 000
тура
ММ
1525
2000
2500
3040
условный
проход
количество
условный
проход
количество
условный
проход
количество
условный
проход
количество
100
7
150
6
200
6
200
6
—
—
80
1
100
1
100
1
32
1
15
2
15
2
15
2
15
2
40
1
40
1
40
1
15
2
15
2
15
2
15
2
—
2
—
2
—
2
2
2. Завод поставляет щелевые колпачки марки ВТИ-б или ВТИ-К.
4. Производительность фильтра зависит от расчетной скорости фильтрации.
61
Вид с фронта
Спуск By |
Штуцер для гидраВ- А~А
лической Выгрузки —i Г
joполие -Ч
ния грильтрд
А 80
Г-.Г
(Дренажи умШо подернуты )
.—[.яиы1 •—*
Рис. 26. Общий вид и разрезы напорного двухпоточного фильтра
Таганрогского завода.
G3
Рис. 27. Общий вид и разрезы напорного однопоточного фильтра Таганрогсю
Основные раз
DH
°2у
я
я,
Я2
Я,
я4
Я;
м
А
в
р
1030
80
80
50
2340
610
800
1200
550
280
720
1800
720
250
1525
80
100
50
2980
930
850
1250
900
350
1000
2400
990
—
2000
80
150
70
3300
1150
1000
1500
1000
430
1400
3200
1315
800
2500
100
200
70
3600
1310
1000
1500
1100
520
1600
3900
1600
2100
3040
100
200
70
3800
1425
1200
1800
1200
520
2000
1400
1850
2300
Арма
Диаметры
Фигура
по каталогу
Г лаварматуры
1030
Арматура
условный
проход
количество
Задвижка параллельная
30 Ч. 6 бр.
80
5
То же
-
—
Вентиль запорный, муфтовый . . .
15218 бр.
32
1
То же
То же
15
3
Кран трехходовой, газовый к
манометру
14М1
15
2
Манометр 0 100x 80 атм ....
-
—
2
Примечания: 1. Рабочее давление фильтров Рр = 6 кг/см%.
3. Фильтры Д — 1030 мм вместо лаза имеют съемную крышку.
64
Таблица 26
меры, мм
Количество колпач¬
Площадь
поперечно¬
Нагру¬
зочный
Угол
Коли¬
чество
ков,
ШТ.
Вес без
ь,
ь.
d
d,
а,
град.
опор,
ШТ.
дрен.
коллектор
воздушный
коллектор
го сече¬
ния, м%
арматуры,
кг
вес,
кг
8
12
89
250
120
3
37
12
0,81
1120
3700
8
12
108
300
120
3
72
28
1,78
1770
8700
10
16
159
350
90
4
120
42
3,14
3260
20 000
12
16
219
500
90
4
192
68
4,8
4825
26 000
12
20
219
500
90
4
308
100
7,1
7050
39 000
тура
мм
1525
2000
2500
3040
условный
проход
количество
условный
проход
количество
условный
проход
количество
условный
проход
количество
100
2
150
2
200
2
200
2
80
3
80
3
100
3
100
3
32
1
40
1
40
1
40
1
15
3
15
3
15
3
15
3
15
2
15
2
15
2
15
2
—
2
-
2
-
2
—
2
2. Заводом поставляются щелевые колпачки марки ВТИ-К.
4. Производительность фильтра»зависит от расчетной скорости фильтрации.
5 Заказ 2915
65
Рис. 28. Дренажные щелевые колпачки:
а — ВТИК-К (пластмассовые): б — ВТИ-5 (фарфоровые).
2. Загрузка фильтров
Загрузка предварительного фильтра и фильтра при исполь¬
зовании корпусов одно- и двухпоточных фильтров аналогична за¬
грузке верхней и нижней секции двухсекционного фильтра.
На рис. 29 приведена схема загрузки двухпоточного фильтра
при использовании как фильтра большой грязеем^ости в схеме
с предварительным фильтром.
Двухпоточные фильтры без предварительного фильтра в на¬
порных обезжелезивающих установках не применяют, так как
подача воздуха при аэрации отрицательно отражается на работе
нижнего фильтрующего слоя.
Высота слоев отдельных фракций песка нижнего фильтрующе¬
го слоя принимается по табл. 27.
Грязеемкость фильтрующей загрузки для обезжелезивающеи
установки с предварительным фильтром и обычным (однопоточ-
66
яым) фильтром при последовательной их работе и для одного
песчаного фильтра, а также скорость фильтрации определяют по
данным, изложенным в гл. VI.
£ ’X
^ О
V W я
I О 1
0J Р" °
'g 5 ю
° е; а
5 5
=н-9* ч
а)
н о
х 5 с
а ^
cr m a
q Ч tt
я О I
U
Таблица 27
Диаметр фильтра,
м
Высота
слоев, мм
h,
/г-j
hi
llo6m
1,0
75,0
525,0
150,0
750,0
1,5
85,0
595,0
170,0
850,0
2,0
109,0
763,0
218,0
1090,0
2,5
110,0
770,0
220,0
1100,0
3,0
110,0
770,0
220,0
1100,0
67
Грязеемкости фильтрующей загрузки установки с предвари¬
тельным фильтром и двух,поточным фильтром при их последова¬
тельной работе, в зависимости от метода обезжелезивания воды,
приведены в табл. 28.
Расход воды на промывку фильтрующей загрузки двухпоточ¬
ного фильтра определяют по данным, рассмотренным в гл. VII.
Таблица 28
Метод обезжелезивания воды
Грязеемкость на 1 .Ф сечения,
е/ж2
Аэрация
6900
Коагуляция
9200
Известкование
10400
XI. ПРОДУВКА ФИЛЬТРА ВОЗДУХОМ
1. Количество воздуха, подаваемого для продувки фильтра
Оптимальной интенсивностью продувки фильтра является ин¬
тенсивность 18—20 л/сек на 1 м2 площади фильтра. Предвари¬
тельный фильтр и собственно фильтр продуваются воздухом по¬
очередно.
Необходимый расход воздуха для продувки каждой секции
фильтра определяется по формуле:
а = 0,06/И?! м3/мин,
где /—площадь фильтра, ж2;
— интенсивность продувки в л]сек на 1 м2 площади
фильтра.
2. Воздухораспределительная система
Распределительная сеть для подачи воздуха располагается над
дренажом для сбора профильтрованной воды. Отверстия в воз¬
духораспределительной сети направлены вниз под углом 30° и
размещаются в шахматном порядке. При таком расположении
отверстий воздух, выходя из них, ударяется о нижние слои за¬
грузки и, поднимаясь затем вверх, равномерно пронизывает всю
толщу загрузки. Кроме того, обеспечивается вытеснение воды
из сети.
Для равномерного распределения воздуха по площади фильт¬
ра необходимо создание соответствующего сопротивления h в от¬
верстиях распределяющей сети.
Величина его определяется по формуле:
h — мм вод. ст.,
\>:1А • 2g'l
68
где а—'расход воздуха в отверстии, кг/сек\
у — объемный вес сжатого воздуха, кг/м3\
/—площадь отверстия, .м2;
|ы — коэффициент расхода (равен 0,62);
g —■ ускорение силы тяжести, м/сек2.
Величину h на основании имеющихся данных желательно
иметь в пределах 900—1000 мм вод. ст. Для контроля за пра¬
вильностью расчета может служить величина отношения сум¬
марной площади отверстий сети к площади самого фильтра в %:
S/, • 100
где 2/1 — сумма площади отверстий сети;
/ — площадь фильтра.
Значение К должно находиться в пределах 0,018—0,022%.
Диаметр отверстий принимают равным 2 мм. Расстояние меж¬
ду ответвлениями воздуха распределительной сети должно быть
в пределах 150—200 мм. Скорость движения воздуха в магистра¬
ли и в ответвлениях принимается около 8—12 м/сек.
3. Необходимый напор для продувки фильтра воздухом
Напор для продувки фильтра воздухом слагается из:
а) потери напора в подводящем трубопроводе и распредели¬
тельной сети;
б) потери напора в отверстиях распределительной сети;
в) высоты водяного слоя в предварительном фильтре, считая
от распределительной сети до сливной воронки;
г) потери напора в загрузке (0,15 — 0,20 м вод. ст.);
д) запаса напора на первоначальное загрязнение загрузки
(0,40—0,60 м вод. ст.).
Требуемый необходимый напор для продувки фильтра возду¬
хом не превышает, как правило, 4—5 м вод. ст. Поэтому обычно
компрессор должен иметь давление 1,5—2 ата.
4. Пример расчета воздухораспределительной сети
Интенсивность продувки — 20 л/сек на 1 м2. Диаметр фильт¬
ра — 2 м, его площадь f = 3,14 ж2.
Требуется определить: а) общее количество подаваемого воз¬
духа; б) расход воздуха на одно отверстие; в) количество отвер¬
стий на распределительной сети; г) диаметры воздуховодов.
Количество атмосферного воздуха для продувки фильтра со¬
ставляет:
а = 0,06fW{ = 0,06 X 3,14 X 20 = 3,77 м:] мин = 0,063 мя сек
или 0,063 X 1 >24 = 0,078 кг сек.
Принимая потерю н ап ар а в отверстиях равной 1000 мм вод. ст.
и диаметр отверстия 2 мм, определяем расход воздуха на одно
отверстие:
69
«1 = 1>/. V 2gTА = V- Viglh = 0,62 З.Мх 0.002= X
X V2X9,81 х 1,86 х 1000 = 0,000375 кг/сек.,
где у — объемный вес сжатого воздуха при 1,5 ата.
Количество отверстий в распределительной сети будет:
п = 0,078 :0,000375 = 208 шт.
Отношение площади отверстий к площади фильтра
# = J1Z . 100 = —— • 100 0,785 х °’-°-2- х 208 • 100 = 0,021%,
1 / 4/ 3,14
т. е. в пределах нормы.
Расстояние между ответвлениями принимаем 170 мм, тогда
расстояние между отверстиями будет равно 70 мм.
Для определения диаметров воздухораспределительной сети
принимаем за расчетное ответвление с наибольшим количеством
отверстий (15 шт.). Расход воздуха на это ответвление составит:
а2отв = 0,000375 X 15 = 0,0056 кг:сек или 0,0203 т час.
Диа'метры воздухораспределительной сети подбираем при по¬
мощи номограмм, представленных на рис. 30, по скорости сжато¬
го воздуха в пределах 8—12 м/сек.
При составлении номограммы принято: 1) объемный вес ат¬
мосферного воздуха—1,24 кг/м3; 2) сопротивление трению на
1 пог. м трубопровода
По номограмме для ^=19 мм .находим, что расчетному рас¬
ходу воздуха й2 = 0,0203 т/час соответствует скорость 13 м/сек и
сопротивление 13,9 мм вод. ст. на 1 пог. м.
Номограмма составлена для давления, равного 1 ата, поэто¬
му для нахождения скорости воздуха и сопротивления, отвечаю¬
щего заданному давлению в 1,5 ата, необходимо полученные зна¬
чения скорости разделить на расчетное давление Р, а значение
сопротивления — на 0,8 *:
V 13,0 ,
V1 — — = = 8,6 м'сек,
Р 1,5 '
w 13,9 17 . ,
л/г, — = = 17,4 мм вод. ст. на 1 пог. м.
1 0,8 0,8
Диаметр магистрального воздуховода определяется по анало¬
гичному расчету.
Расход воздуха в магистральном воздуховоде составляет
0,078 кг/сек или 0,28 т/час.
* Коэффициент 0,8 при определении потери напора получен автором из ряда
числовых .примеров.
70
О)
L т/час
0,18 —
0,15
0,125-
0,01
0,09
0,08
0,07-=
0,06-
0,05-
0,0k-
0,035-
0,03—
002-
0,015-
И*13
V м/сек dh
—200
мм 6 cm
м
-160
-140
-120
-109
■80
-70
-60
-50
■ 40
-35
-30
-25
-20
■ 15
0,01 ■
0075-
0005-
'—10
■7,5
— 5
15,75
—>2290
115k
957
— 693
k50
■353
■290
210
13 7
107
■85
62
■42
■26
\—12
— ZS
—3.8
L
0,30-
0,24-
0,21-
0,18-
0,15-
012-
0,11 -
010-
0,09-
0,08-
0,07-
0,06-
0,05-
т-
003-
0,025-
0,02—
0,015
d=l9
V Ah
—200
160
1UQ — 805
120
100
80
70
60
50
40
\— 35
■ 30
■25
■20
-15
■10
0,01
0,075
■15
— 5
2175
■1500
V—1050
— 628
— 458
30U
244
190
139
— 92
7k
57
42
28
8.5
— 53
2,5
L
0,35-
0,30—_
0,25 —
0,20—
0,15—
0,125—
0,10—
0,09 —
Q08—
0,07--
0,06—
0,05 —
OM —
6=25
v ah
—Mflf— 8U0
■120
—100
— 80
■70
■60
b-50
kO
35
30
-k88
-356
-2k0
-194
-1i*8
-108
-73
-59
-45
25 —33
003 — =
17.3 0,025-
0,02-
0015■
■20
■15
■Ю
■75
50
001-
-216
■13
-3,75
27,00
нутренний диаметр
■19
■12
0,80-
0,6 k-
0,56-
Q43-
0,40-
0,32-
0.28-
0,2k-
0,20-
6*32
v ah
■200 —805
-ISO
~1k0
-in
-57k
-kk5
-340
-2kk
-17k
-100
-SO
- 70 j——135
•SO |—10k
■50b- 78
01 q _pL. (. Q C_ -J2
0,1k-
0,12-
0,10-
0,08-
■41
■31
25‘rr23
■20
0,06—V—15
00ч —-4—10
zT-
-T-
-T-
0,03-
0,02-
-7,5
-15.5
■45
-2,8
- F
75 75
Рис. 30. Помогрпммы для расчета воздухопроводов:
и — d i.; мм; г, — ,i - кю мм.
ап
-515
-зс-з
—2 SO
-2 (Л
~1зЗ
-107
Г ™
-■65
Г45
-31
-2k
-1»
rW
-9,5
— 0,8
L
3,2-
2.56-
2,24-
1,82-
1,60-
1,28-
1,12 —
0,96-
0,80-
0,6k
0,56—
0,48—
0,k0
032 —
■5,6 0,25-
0,20—
■2,8 0,16 —
0J25——7,5
Ц10—$
d*70
v ah
Г.
■200
■160
\—1U0
■120
100
■80
■70
■60
■50
— k О
—35
■30
■25
■20
■15
b-10
■—-356
—239
196
—155
—106
72
59
k7
—32
—22
18
— 1k
10
— 6,7
L
4,52-
3,60-
3,15-
2,72-
2,26-
1,80-
1,58-
1.36-
1.13-
0,90-
0.79-
0,6c-
d*80
/ ah
320
■203
—16k
6-100
l v ah
120 —125
■WO — 92
■80
-70
-60
■50
-kO
-35
tp-30
-I
V-82
k9
38
28
18,7
■ 15
■11, k
fe
68,25
Вн um о енний д и 0 * e rn p
0.5S5-Z
—2tj
— 8,3
0,45—2
E-20
—5,k
0,3k—
"—15
— 3,3
0,225—
~—W
—1,73
0J7 —-
— 7,5
P
~1.0
-It-
~7
4:-
0j3—j~~ 5
2-0,5k
80,5
метр
Отверстие—Л Опоры под воздуховоды
30fT\30°
^— Опора 1—1 шт.
Отверстия 0 2 мм
Рис. 31. Конструкция воздухораспределительной сети.
По номограмме на рис. 30, б для d=70 мм скорость воздуха
равна 17,0 м/сек, гидравлическое сопротивление — 5,1 мм вод. ст.
на 1 пог. м. Величины Vi и Mi будут равны:
u V 17,0 1 1 Q ,
V1 = — = —5— =11,3 м сек\
1 Р 1,5 '
- = -У— = 6,4 мм на 1 пог. м.
1 0,8 0,8
Конструкция воздухораспределительной сети показана на
рис. 31.
XII. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
1. Производительность и напор насоса, подающего воду
Насос, подающий воду из источника водоснабжения на обез-
железивающую установку, должен быть рассчитан на равномер¬
ную подачу полного количества воды. Необходимо, однако, учи¬
тывать местные условия, которые могут заставить изменять про¬
изводительность в некоторые часы суток, например, при подаче
воды непосредственно в сеть.
Напор насоса, подающего воду на обезжелезивающую уста¬
новку, слагается из:
1. Геометрической высоты подъема, т. е. разности отметок
максимального уровня подачи воды и минимального уровня в
источнике водоснабжения.
2. Суммы потерь напора в отверстиях дренажа предваритель¬
ного фильтра и фильтра при их последовательной работе.
3. Потери напора в чистых слоях рабочей загрузки опреде¬
ляются для слоя верхней и нижней секции отдельно по формуле *:
h — 0,522jj.a2—-— • ——— • Н м вод. ст.,
d2 ri*
иЭКв
где V — скорость фильтрации, м/час;
Н — толщина слоя рабочей загрузки, м\
fj, — коэффициент абсолютной вязкости в пуазах;
a — коэффициент формы зерен загрузки;
йэкв—эквивалентный диаметр зерен загрузки, мм;
т—.пористость загрузки в долях единицы.
Величина коэффициента абсолютной вязкости \х —■— зависит
см/сек
от температуры воды и уменьшается при ее повышении. Поэтому
при вводе открытых источников величину (х следует принимать
равной 0,01179, соответствующую /=0°; для подземных источни¬
ков [я = 0,0147 (*=6°).
* Д. М. Минц и С. А. Шуберт. Фильтры АКХ и расчеты промывки ско¬
рых фильтров. Изд. МКХ РСФСР, 1951.
72
Величина коэффициента формы а может приниматься для
обычного песка равной 1,22—1,30 (меньшее значение —для более
окатанного), для песка с остроугольными зернами—1,48—-1,55.
Эквивалентный диаметр определяется по формуле:
d - 100
®Жв р 5
v J—L
dt
где dt—средний диаметр отдельных фракций песка;
Pt — соответствующий процент их содержания (по ситовому
анализу леска),
Ориентировочно можно принимать daKe равным dcp (сред¬
нему диаметру зерен загрузки).
Пористость загрузки определяют опытом. При отсутствии та¬
ких данных ее можно принимать для кварцевых песков т=0,41,
откуда
= 5,05.
тэ
Пример. Определить потерю напора в чистой загрузке песка фильтра
d3(p = Q,b мм\ коэффициент неоднородности—1,8; песок обычный; толщина слоя
0,8 м; вода подземная; скорость фильтрации 7,5 м/час.
При dэф = dio — 0,5 мм и коэффициенте неоднородности 1,8,
имеем d80 = 0,5 X 1,8 = 0,90 мм. Отсюда
j dm + rfm 0,90 + 0,50 Л
daKe= dCp = ^ — 2 0,70 мм.-
Принимаем:
а = 1,25; т = 0,41; -а = 0,0147,
тогда
7,5
h =0,522 X 0,0147 (1,25)-’ • 1 ■ 5,05 X 0,8 = 0,69 м вод. ст.
(0,70)"
Незначительной потерей напора в поддерживающих слоях мож¬
но пренебречь.
4. Дополнительной потери напора от загрязнения загрузки
обеих секций фильтра к концу работы фильтра, принимаемой
обычно 6—8 м.
Величина этой потери может доводиться и до больших разме¬
ров, так чтобы общая сумма составляла не более 10 м вод. ст.
5. Потери напора в трубопроводах (включая всасывающие и
напорные трубопроводы) до точки подачи воды.
(Потери напора в трубопроводе определяются по таблицам
Ф. А. Шевелева, Н. Н. Гениева и др.
При определении сопротивления в системе трубопроводов
обезжелезивающих установок необходимо учитывать местные со¬
противления, которые в некоторых случаях бывают больше, чем
сопротивление по длине трубопровода (вследствие значительного
количества фасонных частей и арматуры).
73
в)
К и с,
Г.2
V
КО
0,9
ов
0J
¥
0,5
0,1*
0,3
0,2
0,1
*■/
щ
1 1
el
п
/
Jtlu^cnuc r\UJijJLfJUl4UcnillU Л {U/tH ниь
шипения) и £ (для с имения) _
\
I
ие
-F—
I
ги*еН
/
ф
1Г
f
О .
ip о
Рис. 32. График для определения величин местных
сопротивлений:
а — в коленах;
при внезапном расширении и сужении;
в — при переходах.
74
Местные сопротивления трению определяются по формуле:
/ - V-
/г = с ,
где I — коэффициент, характеризующий местное сопротивление;
V — -скорость течения за местным сопротивлением.
На рис. 32 приведены графики для определения коэффициента
местных сопротивлений в коленах в зависимости от отношения
радиуса к диаметру (рис. 32, а), при внезапном расширении и
внезапном сужении в зависимости от отношения площадей сече-
г
ния —— (рис. 32, б), при расширяющихся и сужающихся пере-
f\
ходах в зависимости от угла (рис. 32, в). В последнем случае
h = К{У, - У2у
2 g
или
$ = W4 -1
/
Значения I для фасонных частей и арматуры приведены
в табл. 29.
Таблица 29
Фасонные части и арматура
Эскиз
Значения £
Тройник на ответвление . . . .
1,5
То же
Jit.
3,0
Тройник с ответвления . . . .
1,5
» на проток
1,10
Вход в трубу с острой кромкой
^ L_
0,5
Вход в трубу с закругленной кром¬
0,05-0,10
0,75-1,00
кой
—_Г
1
Вход в трубу с выступающим концом
(при 1 < 3 d)
(при / > 3 d)
Вход из трубы в бак .
1,00
Приемный клапан
—
5-10
Вентиль нормальный .
—
2,90
Вентиль «Косва»
—
1,85
2. Подбор
компрессоров
На напорных обезжелезивающих установках компрессоры тре¬
буются:
а) для подачи воздуха в смеситель. Количество подаваемого
воздуха принимается по данным, приведенным в разделе V; дав¬
ление у смесителя должно быть на 1 ат больше максимального
давления воды у входа ее в последний.
75
б) для продувки фильтра перед его промывкой; расход возду-
да—18—20 л)сек на 1 м2 площади фильтра; расчетное давление
у входа не превышает, как правило, 1,5 ат;
в) для заготовки и перемешивания ;раствора коагулянта, хлор¬
ной извести и известкового молока; расход воздуха —10 л/сек
на 1 м2 площади бака.
Давление у бака определяется по формуле:
P = hj-j- 0,5 м вод. ст.,
где Р — общее давление у компрессора, м вод. ст.;
h—высота слоя раствора (молока) в баке, м;
у— удельный вес раствора (молока);
0,5 — сопротивление в отверстиях воздухоразводящей системы;
г) для дозирования известкового .молока при небольшом коли¬
честве воздуха, если оно производится путем вытеснения из ба¬
ка-дозатора.
В общем случае требуются два типа компрессоров:
1) для подачи в смеситель и вытеснения известкового молока
(пп. «а» и «г»).
Работа компрессора непрерывная, давление повышенное, рас¬
ход воздуха относительно небольшой. Необходимо иметь один ра¬
бочий комлрессор и один запасной для обеспечения непрерывно¬
сти .подачи воздуха в смеситель;
2) для продувки фильтра и перемешивания растворов (пп. «б»
и «в»). Работа периодическая (за исключением перемешивание
известкового молока); давление не выше 1,5 ат, расход воздуха
значительный. Допустимо иметь один компрессор этого типа (с за¬
пасными частями к нему на складе), так как на время ремонта
может быть (использован запасной компрессор первого типа. От¬
сутствие продувки может быть временно компенсировано повы¬
шением количества промывной воды и удлинением срока про¬
мывки. При отсутствии указанных возможностей необходимо
иметь резервный компрессор.
В напорных установках для обезжелезивания воды применя¬
ют преимущественно поршневые одноступенчатые к о м,п рессоры
давлением до 6 ат. Когда производительность тмпресеора по
каталогу больше, чем требуется по расчету, производительность
компрессора можно снизить уменьшением числа оборотов:
— = iFS'f^ = const.,
п
где а — производительность поршневого комлреесара, м3/мин. (при
температуре воздуха 15° и давлении 760 мм);
i — расчетный коэффициент для компрессора одинарного
действия равен 1 и для комлрессора двойного действия 2;
F — площадь поршня, м2;
S — ход поршня, м;
п — число оборотов в мин.;
X— степень наполнения, равная 0,7—0,9.
76
3. Определение мощности двигателя к компрессору
Мощность двигателя компрессора определяют по формуле:
Ai
N =
кет,
где а — производительность компрессора, м2/час\
—коэффициент полезного действия компрессора (для
поршневых компрессоров ч\к = 0,60—0,75);
•»!„— коэффициент полезного действия передачи;
Ai—работа в кгм, затрачиваемая на сжатие 1 м3 атмосфер¬
ного воздуха:
.. 10im ( Рк \~г-
Ai ~ —— т кгм,
т - 1 \ Р0 )
тдеР0иРк — начальное и конечное давление воздуха, ата (обыч¬
но Ро= 1 ата);
m—коэффициент, зависящий от условий сжатия воздуха.
Значения Ai приведены в табл. 30.
Таблица 30
Степень
сжатия
воздуха
рк
Р0
Величина Ai в кгл
i при
Степень
сжатия
воздуха
РК
ро
Величина Ai в кгм при
m = 1,2
m = 1,3
/71 = 1,4
m -= 1,2
m = 1,3
m = 1,4
1,5
0,419
0,425
0,431
6,0
2,088
2,216
2,338
2,0
0,735
0,752
0,767
6,5
2,196
2,431
2,745
2,5
1,036
1,070
1,099
7,0
2,209
2,454
2,601
3,0
1,206
1,249
1,290
7,5
2,344
2,566
2,723
3,5
1,427
1,491
1,545
8,0
2,485
2,666
2,839
4,0
1,563
1,640
1,701
8,5
2,571
2,768
2,991
4,5
1,738
1,840
1,901
9,0
2,653
2,858
3,056
5.0
1,846
1,947
2,044
9,5
2,732
2,945
3,157
5,5
1,971
2,089
2,195
10,0
2,807
3,036
3,255
При адиабатическом продеосе сжатия (без охлаждения ци¬
линдра компрессора) т= 1,4; при политропическом процессе сжа¬
тия (с охлаждением водой рубашки компрессора) т= 1,2—1,3.
Мощность двигателей принимается с некоторым коэффициен¬
том запаса:
при мощности до 4 кет /(=2,00
» » от 4 до 10 кет /С = 1,50
» » от 10 до 40 » К =1,25
» » от 40 до 60 » /С = 1,15
» » выше 60 кет /С = 1,00
77
4. Соображения по автоматизации работы напорных
обезжелезивающих установок
Работа напорных обезжелезивающих установок может быть
автоматизирована. Проще всего это может быть осуществлено
при обезжелезивании воды, содержащей двууглекислое железо
(не требующее введения реагентов), и с подачей обработанной
воды в бак водонапорной башни.
При этой схеме автоматическая работа осуществляется по¬
средством контактного реле, устанавливаемого в баке водона¬
порной башни. При повышении уровня воды в баке электриче¬
ская цепь размыкается, при понижении замыкается, что соответ¬
ственно выключает или включает электродвигатель насоса, по¬
дающего воду на установку.
Таким образом, в зависимости от водозабора из сети, питае¬
мой от бака водонапорной башни, осуществляется автоматичес¬
кая работа насоса. Прерывистый режим нежелателен, но возмо¬
жен для небольших установок. Чтобы избежать его, надо более
точно подбирать производительность насоса и емкость бака.
Компрессор, подающий сжатый воздух в смеситель валорного
фильтра, включается и выключается также автоматически, в за¬
висимости от работы насоса или при помощи отдельного поплав¬
кового реле, устанавливаемого в баке водонапорной башни. Эго
обеспечивает целиком автоматическую работу обезжелезивающей
установки в промежутке между промывками фильтра.
В случаях, когда обезжелезивающая установка имеет реа-
гентное хозяйство с шайбовым дозатором, последний при прек¬
ращении подачи воды на фильтр сам прекращает дозирование
реагента.
Аналогично предыдущему могут быть автоматизированы пуск
и остановка цасосов-дозаторов, подающих известковое молоко в
напорную трубу. При подаче реагентов во всасывающую трубу
насоса при помощи открытых дозировочных бачков дозирующие
приспособления их должны быть снабжены автоматическими сто¬
порными кранами, выключающими подачу реагента при останов¬
ке насоса. Поплавковый кран в бачке останавливает при этом
приток раствора из рабочих баков.
Для наблюдения за работой указанного комплекса промывки
фильтра и заготовки реагентов достаточно одного дежурного
с подсобным рабочим.
Схема предполагает, что насос, подающий воду на обезжеле-
зивающую установку, находится всегда под заливом.
При использовании насосов с горизонтальным валом для их
автоматизации и установки «под залив» необходимо заглубление
насосной станции.
Вместо этого в системах небольших водопроводов автор реко¬
мендует применять установку заливного бачка с шаровым кла¬
паном, обеспечивающую самозалив насосов (рис. 33). Устройство
78
аналогично заливке водой неавтоматических насосов с той лишь,
разницей, что вентиль 2 на трубке 3 от бачка с шаровым кра¬
ном 6 постоянно немного приоткрыт. При остановке насоса вода
из бачка 6 будет поступать во всасывающий трубопровод и за¬
ливать насос.
Даже если обратный клапан на всасывающем трубопроводе
будет немного пропускать воду, установка при соответствующем
открытии вентиля обеспечит залив насоса водой.
Рис. 33. Схема насоса с самозаливом при автоматической
работе насоса:
/ — задвижка; 2 — вентиль; 3 —трубка d = 13—19 мм; 4 — обрат¬
ный клапан; 5 — обратный клапан у насоса; 6 — бачок с ша¬
ровым краном.
Всасывающий трубопровод может оказаться без воды в ава¬
рийном случае, если под седло обратного клапана 4 попадет боль¬
шой предмет.
Если на насосной станции имеется несколько рабочих насосов,
то автоматический пуск и остановку каждого насоса в отдельно¬
сти желательно сделать с интервалом между ними не менее 5 мин.
В этом случае для каждого насоса необходимо устройство
своего контактного реле, включающегося при различной высоте
стояния уровня в баке. Такая установка контактных реле сни¬
жает пусковую нагрузку и уменьшает количество перерывов в
работе насосов.
Аналогичное устройство с включением насосов от реле давле¬
ния, установленного в контрольной точке в начале водоводов и
в начале сети, должно быть предусмотрено и при автоматизации
установки, подающей воду непосредственно в сети.
Автоматическое управление агрегатами по описанной схеме
удобно при обезжелезивании воды с содержанием двууглекисло¬
го железа без применения реагентов. В других случаях необхо¬
дима дозировка раствора коагулянта и хлорной извести при по¬
мощи напорных шайбовых дозаторов (дозирующих пропорцио¬
79
нально подаче воды), а известкового молока при помощи насо¬
сов дозаторов с переменным числом оборотов и пропорциональной
подачей.
XIII. КОМПОНОВКА И РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Компактность напорных установок позволяет размещать их
в небольших помещениях. При малой производительности уста¬
новки и отсутствии в ней предварительных фильтров установку
можно разместить в водонапорной башне с небольшой дополни¬
тельной пристройкой к ней. На рис. 34 показан план размещения
Рис. 34. Напорная обезжелезивающая установка производительностью
200—500 мъ/сутки:
1 — напорные песчаные фильтры d = 1000 мм Таганрогского завода (двухноточ-
ные, переоборудованные под однопоточные); 2 —- артсиважина с насосом I подъе¬
ма; 3 — насосы II подъема; 4 — растворные баки для хлорной извести с дози¬
рующим устройством; 5 — растворные баки для коагулянта; 6 — дозирующий ба¬
чок для раствора коагулянта.
оборудования напорной установки производительностью 200—
500 м^/сутка (в зависимости от скорости фильтрации) с исполь¬
зованием нижней части водонапорной башни.
Установка построена при участии автора в пос. Лисий Нос
под Ленинградом и успешно эксплуатируется с 1957 г. Схема ра¬
боты установки следующая.
Вода из артезианской скважины поршневым насосом подается
в запасной резервуар, где предусмотрено аэрационное устройство
в виде душевых сеток для удаления некоторой части свободной
углекислоты и насыщения воды кислородом. Из запасного резер¬
вуара вода насосами II подъема подается в два напорных филь¬
тра диаметром 1 м и далее обезжелезенная поступает в бак
водонапорной башни, а затем в разводящую сеть поселка. Ввод
коагулянта и хлора осуществляется во всасывающую трубу на¬
сосов II подъема. Растворные баки снабжены электромешалками.
Общий вид напорных фильтров показан на рис. 35.
80
Заказ 2915
81
XIV. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАПОРНЫХ
ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАЮЩИХ УСТАНОВОК
Основными преимуществами напорных обезжелезивающих
установок являются:
1. Обработка воды в целиком закрытых емкостях, находящих¬
ся под напором, что обеспечивает санитарное качество обрабаты¬
ваемой воды. Если источником водоснабжения является хорошо
защищенный глубокий подземный водоносный горизонт, это поз¬
воляет обойтись без обеззараживания воды хлорированием, неиз¬
бежным при обезжелезивании в открытой установке. Необходимо
только предусмотреть при этом надлежащую защиту и очистку
от загрязнения воздуха, подаваемого в смеситель для аэрации.
2. Возможность применения высоких скоростей фильтрации
с обработкой воды в более компактных, чем открытые градирни
и отстойники, напорных фильтрах, что уменьшает габариты по¬
мещения.
3. Возможность подачи обрабатываемой воды непосредствен¬
но в бак водонапорной башни, что устраняет необходимость в
дополнительной подкачке (иногда в 3 подъеме).
4. Изготовление оборудования заводским методом, с достав¬
кой в готовом виде для монтажа на месте; простая конструкция
помещения.
5. Более легкие условия автоматизации установки;
6. Возможность легкого дополнения установки последующими
напорными катионитовыми фильтрами, когда требуется глубокое
Обезжелезивание воды.
К недостаткам напорных обезжелезивающих установок отно¬
сятся:
1) Меньшая доступность для осмотра и контроля за происхо¬
дящим в них процессом и состоянием загрузки.
2) Необходимость компрессоров для аэрации воды.
3) Необходимость в напорных дозаторах (при невозможности
введения реагентов во всасывающие трубы насосов), более слож¬
ных и труднее поддающихся контролю.
4) Потребность в металле.
5) Невозможность укрупнения фильтров. Пределом их разме¬
ров является диаметр 3 м, т. е. площадь 7,07 ж2, что вызывает
необходимость в большом количестве фильтров при установках
большой производительности.
6) Невозможность применения при большом содержании же¬
леза (более 25,0 мг/л). В этом случае требуется частая промывка
фильтров.
7) Невозможность применения при большом содержании сво¬
бодной углекислоты (более 50 мг/л) и цветности воды (более
35—40°).
Экономическое сравнение напорных и открытых установок
показывает, что напорные установки могут быть экономичнее от¬
крытых при:
82
1) небольших обезжелезивающих установках до 8—10 тыс.
мг/сутки\
2) наличии в воде легко выпадающего двууглекислого желе¬
за, когда не требуется обработка ее, реагентами;
3) содержании в исходной воде не более 25 мг/л железа л
цветности воды не более 35—40°;
4) чистой исходной воде (вода из артезианских скважин) или
при воде с умеренным количеством взвешенных веществ;
5) возможности непосредственной подачи воды в относительно
невысоко расположенный бак водонапорной башни;
6) возможности изготовления необходимого оборудования з
заводских условиях;
XV. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИИ ВОДЫ
МЕТОДОМ КАТИОНИТОВОГО ОБМЕНА С ПРИМЕНЕНИЕМ
КАТАЛИЗАТОРОВ И МАРГАНЦОВОГО КАТИОНИТА
1. Катионный обмен
Когда железо находится в воде в ионной форме, обезжелези-
вание ее может также быть осуществлено при помощи катиони-
рования.
Фильтруясь через слой катионита, вода полностью освобож¬
дается от солей железа. Этот метод прост и надежен, но не всег¬
да экономичен, так как одновременно с обезжелезиванием воды
происходит и ее умягчение.
(Применение катионитового метода целесообразно при необхо¬
димости одновременного обезжелезивания и умягчения воды.
Для обезжелезивания воды применяются те же катионитовые
материалы, что и при умягчении ее, а именно сульфоугли, синте¬
тические смолы и пр.
При катионитовом способе не следует допускать контакта во¬
ды с воздухом, так как в этом случае на зернах катионита отла¬
гается гидрат окиси железа, который влияет на обменную спо¬
собность катионита.
При применении катионитового метода обезжелезивания воды
достигается снижение содержания железа до 0,05 мг/л. Если
глубокое обезжелезивание воды не требуется, обрабатывают
не всю воду, а часть, с последующим добавлением к ней необра¬
ботанной воды.
Обезжелезивание воды методом катионного обмена целесооб¬
разно предусматривать по схеме Na-катионирования, регенера¬
ция катионита в которой осуществляется поваренной солью.
В схеме Н-катионирования регенерация катионита осущест¬
вляется серной кислотой, что усложняет эксплуатацию установки.
Для удаления железа из воды катионированием применяются
напорные (закрытые) установки.
2. Применение катализаторов
Иногда для обезжелезивания воды применяются катализаторы
окисления — дробленый пиролюзит или «черный песок». Их при¬
менение целесообразно при обезжелезивании воды с низким зна¬
чением рн.
Опыты, проведенные В. А. Клячко, подтверди ли, что при кон¬
такте воды, содержащей железо .и растворенный кислород, окис¬
ление железа происходит почти мгновенно даже при pH воды =
= 5,0—5,5.
Схематически этот процесс может быть представлен следую¬
щим образам:
Мп0Мп207 + 4Fe (НС03)2 = ЗМп02 + 4Fe (ОН)3 -Ъ 8СО£;
ЗМп02 4- 02 = МпОМп207.
Для удаления железа из воды при помощи катализаторов мо¬
гут пр'именятыся и открытые (самотечные) и напорные (закры¬
тые) установки, с обязательным введением воздуха перед уста¬
новками.
В соответствии с СНиП П-Г. 3-62 в состав установки для
обезжелезшания воды с катализатором входят контактные и пес¬
чаные фильтры. Контактные фильтры загружаются дробленым
пиролюзитом или «черным песком» с крупностью зерен
0,7—1,5 мм. Высота слоя пиролюзита или «черного песка» при¬
нимается не менее 900 мм, скорость фильтрации 15 м/час.
Черный песок представляет собой обычный кварцевый песок,
покрытый окислами марганца. Он готовится из хорошо отмыто¬
го и отсортированного песка непосредственно • на установке по
методике, разработанной ВНИИ ВОДГЕО.
Для этого в корпус контактного фильтра загружают кварце¬
вый песок (соответствующего гранулометрического состава) и
смачивают его 15-процентным раствором хлористого марганца,
после чего песок в фильтре промывают с интенсивностью промыв¬
ки 12—15 л]сек на 1 м2 0,5—1,0%-ным раствором марганцовокис¬
лого калия. Для этого прокладывают временный трубопровод, по
которому прошедший через песок раствор КМп04 возвращается
в бак промывной воды.
После 1—2-часовой циркуляции этого раствора через фильтр
песок в фильтре снова смачивают 15%-ным раствором хлористого
марганца и затем снова промывают раствором КМп04. Эту опе¬
рацию повторяют до тех пор, пока песок в фильтре не покроется
плотной черной пленкой окислов марганца.
Для восстановления каталитической способности загрузки кон¬
тактного фильтра ее нео^бходимо периодически обрабатывать рас¬
твором КМп04. Для этого после промывки фильтра заполняют
0,1-процентным раствором марганцовокислого калия и выдержи¬
вают контактную загрузку в растворе в течение 1—2 час. Раст¬
вор КМп04 для обработки контактной загрузки можно заготов¬
лять в промывном баке в количестве 0,5 мъ на 1 мъ загрузки.
84
Загрузка песчаного фильтра принимается из обычного песк£
крупностью зерен 0,5—1,2 мм, с высотой фильтрующего слоя
в 1200 мм.
Применение катализаторов позволяет обезжелезивать подзем¬
ные воды на напорных установках с подачей сжатого воздуха
от компрессоров.
3. Применение марганцового катионита
Марганцовый катионит получается обработкой сульфоугля по¬
следовательно хлористым марганцем и марганцовокислым ка¬
лием.
Для этого в фильтр загружают катионит с размером зерен
0,5—1,2 мм и регенерируют его раствором хлористого марганца:
2 [кат] Na + МпС12 -> [кат]2Мп + 2NaCl.
Образовавшийся марганцовый катионит промывают 0,5-про¬
центным раствором марганцовокислого калия, при этом происхо¬
дит замещение в катионите Мп2+ на К+, а на поверхности катио¬
нита осаждаются окислы марганца, служащие катализатором
процесса окисления железа:
[кат]2Мп + 2КМп04 -> 2 [кат] К 4- Мп0Мп207.
При обезжелезивании воды марганцовым катионитом приме¬
няются напорные (закрытые) установки, без введения воздуха
перед ними.
Применение таких установок экономически целесообразно при
содержании железа в воде не более 2 мг/л.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ НАПОРНОЙ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ДВУУГЛЕКИСЛОЕ
ЖЕЛЕЗО И НЕ ТРЕБУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ РЕАГЕНТАМИ
Для удобства пользования инструкцией на рис. 36 приведена схема распо¬
ложения трубопроводов и задвижек двухсекционной напорной установки с пред¬
варительным фильтром.
Рис. 36. Схема расположения
трубопроводов и задвижек
двухсекционного фильтра:
/ — нефильтрованная вода; 2 — по-
луфильтрованная; 3 — промывная
вода (нижняя секция): 4 — промыв¬
ная вода (верхняя секция); 5 —
сливная при промывке (нижняя
секция); 6 — сливная при промывке
(верхняя секция); 7— продувка воз¬
духом (нижняя секция); 8— про¬
дувка воздухом (верхняя секция):
9 — первый фильтр и опорожнение:
10— чистая (фильтрованная) вода;
// — воздушный вентиль (нижняя
секция); /2 — сжатый воздух к сме¬
сителю; 13 — воздушный вентиль
(верхняя секция).
1. Эксплуатационный режим фильтра
Комлрессор, предназначенный для подачи воздуха в смеситель, включен, за¬
движки 1, 2, 10 и вентиль 12 открыты, остальные задвижки и вентили закрыты.
При достижении потери напора в установке около 8 м вод. ст. фильтры не¬
обходимо промыть. Потеря напора (разница давлений до и после фильтров)
определяется по дифманометру. Перед промывкой задвижки 1, 2, 10 и вентиль 12
должны быть закрыты.
2. Промывка верхней секции (предварительного фильтра)
Задвижку 6 и вентиль 13 открыть полностью. Задвижку 4 открыть на
2—3 оборота и включить промывной насос (или бак). Включить компрессор,
предназначенный для продувки воздухом, и открыть задвижку 8. По истечении
5 мин. задвижку 8 закрыть и компрессор выключить. Затем задвижку 4 открыть
больше, наблюдая, чтобы загрузка предварительного фильтра не выносилась.
Когда вода в трубопроводе за задвижкой 6 станет светло-желтой, промывку мож¬
но считать законченной, насос остановить, задвижки 4, 6 и вентиль 13 закрыть.
Промывка нижней секции (собственно фильтр а()
Задвижку 5 и вентиль 11 открыть полностью. Включить промывной насос и
открыть на 3—5 оборота задвижку 3.
Затем включить компрессор, предназначенный для продувки фильтра воз¬
духом, и открыть задвижку 7. По истечении 6 мин. задвижку 7 закрыть и ком¬
прессор выключить, после чего задвижку 3 открыть больше, наблюдая, чтобы
загрузка фильтра не выносилась. Когда вода, вытекающая за задвижкой 5, ста¬
нет светло-желтой, промывка заканчивается, промывной насос останавливается,
задвижки 3, 5 и вентиль И закрываются.
3. Пуск установки в работу после промывки
Включить компрессор для подачи воздуха в смеситель и открыть вентиль 12,
затем открыть задвижки 1, 2, 9 и вентили 11, 13. По истечении 5 мин., если вода,
вытекающая за задвижкой 9, чиста, задвижку 9 и вентили 11, 13 закрыть и пу¬
стить в работу установку, открывая задвижку 10.
4. Опорожнение установки
Для опорожнения установки задвижки 2, 5, 9 и вентили 11 и 13 открыть (все
остальные должны быть закрыты).
При эксплуатации установки, предусматривающей обработку воды реаген¬
тами, настоящая инструкция должна быть заполнена указаниями по заготовке
растворов реагентов (и известкового молока), по их дозировке и контролю за
правильностью последней.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОБНОГО ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ
НА МОДЕЛИ НАПОРНОЙ УСТАНОВКИ (НЕПОСРЕДСТВЕННО
У ИСТОЧНИКА ВОДОСНАБЖЕНИЯ)
Пробное обезжелезивание воды необходимо для нахождения оптимальных
параметров установок перед проектированием: выбора метода обезжелезивания,
типа установок, расчета их элементов и т. д. Проведение опытов по обезжелези-
ванию воды особенно важно при проектировании крупных установок, когда эко¬
номический эффект при правильном решении может быть значительным. Однако
в настоящее время нет разработанной методики проведения этих исследований
на модели напорной установки.
87
Учитывая указанное обстоятельство, нами рекомендуется следующая мето¬
дика пробного обезжелезивания воды.
1. Схема установки
На рис. 37 изображена общая схема опытной напорной установки.
Вода из артезианской скважины насосом I подъема подается в промежуточ¬
ный бачок 2 емкостью 10 л, а из него насосом II подъема — в предварительный
фильтр 8 и фильтр 9. Далее обезжелезенная вода поступает в бак чистой воды И
емкостью 250 л. Ввод реагентов и воздуха производят во всасывающую трубу на¬
соса. Для измерения количества засасываемого воздуха предусматривается уста^-
новка ротаметра 6. Загрузку фильтров промывают обратным током очищенной
Рис. 37. Схема установки для проведения пробного обезжелезивания
воды:
1 — артезианская скважина с электронасосом; 2 — промежуточный бачок;:
3 — растворный бак; 4 — дозирующий бачок; 5 — приемная воронка; 6 — ро¬
таметр для замера количества воздуха, поступающего во всасывающую
трубу насоса; 7 — центробежный насос; 8—предварительный фильтр;
9 — фильтр; 10 — противосифонная трубка; 11 — бак для чистой воды;
12 — бак промывной воды.
воды, которая забирается насосом 7 из бака чистой воды 11. Промывная вода
поступает в бак 12 емкостью 250 л. Изогнутая труба 10 после установки с от¬
крытым штуцером вверху имеет целью исключить возможное сифонирование во¬
ды из фильтров и нарушение заданной скорости фильтрации.
Во избежание возможной аэрации воды в промежуточном бачке 2 (емкостью
10 л), поступление воды и забор ее предусматриваются в нижней части бачка.
Поступление воды в бачок регулируют с избытком, избыток удаляют через пе¬
реливную трубу, что также предотвращает,аэрацию воды.
Перемешивание воздуха с водой осуществляется в насосе. При невозмож¬
ности подачи воздуха во всасывающую трубу насоса можно подавать сжатый
воздух от специального небольшого компрессора (производительностью
0,02 мй1час, давлением в 2,5 атм) или от баллонов сжатым воздухом в напорную
трубу перед установкой. Смешение воздуха и воды в этом случае должно осуще¬
ствляться в напорном смесителе.
Схема опытной установки дает возможность провести опыты как при после¬
довательной работе предварительного фильтрата и фильтра, так и при работе
только одного фильтра.
Установка предварительного фильтра предусматривается при наличии желе¬
за в воде более 15,0 жг/л или при необходимости коагулирования воды.
2. Конструкция фильтров
Предварительный фильтр и фильтр изготовляются из стальных труб диамет¬
ром 100 мм, рабочей высотой 2800 мм.
Для сбора фильтра и подачи промывной воды внизу фильтров устанавли¬
вают по одному щелевому колпачку ВТИ-К.
Внутреннюю поверхность фильтров покрывают горячей смолой и обсыпают
крупным песком для предотвращения проскока воды у стенок фильтров. Кон¬
струкция предварительного фильтра и фильтра одинаковы (рис. 38).
(рланец
Рис. 38. Конструкция опытного напорного предварительного
фильтра и фильтра.
Для измерения потери напора в фильтрующих слоях предварительного филь¬
тра и фильтра устанавливают ртутные дифманометры.
3. Загрузка фильтров
Предварительный фильтр загружается дробленым антрацитом марки АС
или АК с крупностью зерен 2—3 мм при высоте фильтрующего слоя 1600 мм.
Для загрузки фильтра применяется кварцевый песок с содержанием кварца
89
не менее 85%. Песок подвергается тщательной промывке и рассеву по фрак¬
циям на специальном комплекте сит. Предусматриваются три типа загрузки с
эффективной крупностью.
1,) dln = 0,50 мм, К — 1,8; 2) dlQ = 0,70 мм, К = 1,6; 3) dl0 = 0,9 мм, К — 1,4
при высоте фильтрующего слоя соответственно 800, 1000 и 1200 мм.
Тип загрузки для реальной установки необходимо выбирать с учетом воз¬
можной добычи песка в ближайших карьерах. Фильтр загружают послойно, а
затем неоднократно промывают обратным током воды, при расширении загрузки
на 45% высоты фильтрующего слоя.
4. Пуск и работа установки
Опытную установку пускают в работу медленным открыванием запорного
вентиля на подающей трубе до заданных (проектных) скоростей фильтрации.
Скорость фильтрации поддерживают постоянной и проверяют через каждые
15 мин. по времени наполнения мерного сосуда (запорный вентиль немного при¬
открывают, так как загрязнение загрузки уменьшает поступление воды на уста¬
новку. Дозы реагентов после установленной оптимальной величины поддержива¬
ют постоянными.
Выключение на промывку установки производится по величине прироста по¬
тери напора в 10 ж вод. ст. сверх первоначальной потери напора при пуске ее в
работу или по содержанию остаточного железа в фильтрате более 0,3 мг/л, в
зависимости от того, что наступает раньше.
Грязеемкость загрузки за цикл полезной работы предварительного фильтра
и фильтра, считая на Fe(OH)3 определяют по количеству гидрата окиси железа,
вынесенного при промывке,фильтрующих материалов в бак промывной воды.
5. Выбор оптимальных условий работы установки
Метод обезжелезивания воды, состав установки, расчетное количество возду¬
ха для аэрации, дозу реагентов, а также оптимальную загрузку фильтров выби¬
рают с учетом технико-экономических показателей. Кроме того, выбор метода
должен быть обоснован санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляе¬
мыми к воде потребителями.
ЛИТЕРАТУРА
1. К а с т а л ь с к и й А. Д. и М и н д Д. М. Подготовка воды для питьевого
и промышленного водоснабжения. Изд. «Высшая школа», 1962.
2. Кляч к о В. А., К а с т а л ь с к и й А. А. Очистка воды для промышлен¬
ного водоснабжения. Стройиздат, 1950.
3. К л я ч к о В. А. О выборе метода обезжелезивания воды. Сборник «Ис¬
следования по водоподготовке. Изд. МКХ РСФСР, 1956.
4. К л я ч к о В. А. Выбор метода обезжелезивания воды из артскважин.
Журнал «Водоснабжение и санитарная техника» № 1, 1956.
5. К л я ч к о В. А. и Ап е л ь ц и н И. Э. Подготовка воды для промышлен¬
ного и городского водоснабжения. Госстройиздат, 1962.
6. Корысти н П. В. Высокопроизводительные установки для обезжелези¬
вания воды. Сборник ВНИИГС «Вопросы очистки воды», 1959.
7. Мамонтов К. А. Обезжелезивание воды в напорных установках. Изд.
МКХ РСФСР, 1952.
8. М а м о н т о в К. А. Экспериментальное исследование напорных установок
по обезжелезиванию воды. Журнал «Водоснабжение и санитарная техника»
№ 3, 1956.
9. Мамонтов К. А. Применение напорных установок для обезжелезива¬
ния воды. Информационно-технический листок № 15 Ленинградского дома науч¬
но-технической пропаганды, 1956.
10. М а м о н т о в К. А. Напорные установки для обезжелезивания воды.
Журнал «Газовая промышленность» № 1, 1959.
11. Мамонтов К. А. Результаты исследования работы напорных устано¬
вок при обезжелезивании воды. Тезисы докладов на XIV научной конференции
ЛИСИ, 1956.
12. Минц Д. М. Очистка воды. Сборник «IV Международный конгресс по
водоснабжению». Гос. изд. по строительству и архитектуре, 1960.
13. Пер лин а А. М., Гришенкова Л. Н. Обезжелезивание воды (Об¬
зор литературы). Сборник АКХ им. К. Д. Памфилова. Водоснабжение, т. VIII,
1961.
14. СНиП И Г. 3-62. Водоснабжение «Нормы проектирования».
15. Т у р ч и н о в и ч В. Т. Улучшение качества воды. Стройиздат, 1940.
16. Ха лют а И. и Э б е р х а т М. Обезжелезивание воды в напорных ско¬
рых фильтрах. Журн. «Von Wasser», XXVI Band, 1957.
17. Эпельбаум С. Экономичные установки для обезжелезивания воды.
Журнал «Public Works» № 12, 1950.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 3
I. Общая часть -4
1. Требования к качеству воды в отношении содержания в ней железа 4
2. Методы обезжелезивания воды 4
А. Удаление двууглекислого железа 5
Б. Удаление сернокислого и гуминовокислого железа &
3. Выбор метода обезжелезивания воды 7
4. Обезжелезивание воды в открытых (самотечных) установках . 8
II. Обезжелезивание воды в напорных (закрытых) установках 9
1. Схема и принцип работы напорной установки при обезжелезивания
воды, содержащей двууглекислое железо 9
2. Схемы напорной установки при обезжелезивании воды, требующей
предварительной обработки реагентами 12
III. Экспериментальные исследования работы напорных установок 13
1. Экспериментальное исследование на модели напорной установки 13
A. Экспериментальная установка и ее фильтрующая загрузка . 13
Б. Программа и методика исследований 15
B. Результаты экспериментальных исследований . . . .'16
Г. Выводы 24
2. Экспериментальное исследование на производственной установке
№ 1 27
A. Опытная производственная установка и ее фильтрующая за¬
грузка 27
Б. Программа и методика исследований 28
B. Результаты исследований работы опытной производственной
установки . 29
Г. Выводы 30
3. Экспериментальное исследование на производственной установке „V? 2 31
4. Экспериментальные исследования работы напорных установок дру¬
гих авторов 32
IV. Заготовка и дозирование реагентов 34
1. Заготовка раствора реагентов 34
2. Устройства для ввода реагентов во всасывающую трубу насоса . 37
3. Устройства для ввода реагентов в напорную трубу перед смесителем 38
92
V. Подача воздуха для аэрации воды . 41
1. Количество воздуха и необходимое давление 41
2. Смеситель . 42
VI. Расчет двухсекционного фильтра .43
1. Скорость фильтрации . . .43
2. Расчетное количество воды 4i>
VII. Конструкция и оборудование напорных двухсекционных фильтров . 46
1. Конструкция корпуса фильтра 46
2. Оборудование двухсекционного фильтра 46
VIII. Дренаж и загрузка двухсекционного фильтра 48
1. Типы дренажа 48
2. Примеры расчета дренажа 51
А. Трубчатый дренаж 51
Б. Колпачковый дренаж с двойным дном 53
3. Способы подачи промывной воды и необходимый напор . . .54
4. Загрузка секций фильтра 54
IX. Конструкция и оборудование напорных двухпоточных и однопоточных
фильтров 57
1. Общая часть 57
2. Конструкция и оборудование двухпоточного фильтра . . .58
3. Конструкция и оборудование однопоточного фильтра . . .59
X. Дренаж и загрузка напорных двухпоточных и однопоточных фильтров 59
1. Типы дренажа 59
2. Загрузка фильтров 66
XI. Продувка фильтра воздухом 68
1. Количество воздуха, подаваемого для продувки фильтра . . .68
2. Воздухораспределительная система 68
3. Необходимый напор для продувки фильтра воздухом . . .69
4. Пример расчета воздухораспределительной сети 69
XII. Механическое оборудование 72
1. Производительность и напор насоса, подающего воду . . .72
2. Подбор компрессоров 75
3. Определение мощности двигателя к компрессору . . .77
4. Соображения по автоматизации работы напорных обезжелезивающих
установок 78
XIII. Компоновка и расположение оборудования 80
XIV. Область применения напорных обезжелезивающих установок . 82
93
XV. Общие сведения об обезжелезивании воды методом катионного обме¬
на с применением катализаторов и марганцового катионита .S3
1. Катионный обмен 83
2. Применение катализаторов , 84
3. Применение марганцового катионита . ..... 85
Приложен ия:
1. Инструкция по эксплуатации напорной установки для обезжелезива¬
ния воды, содержащей двууглекислое железо и не требующей обработки
реагентами 86
2. Методика проведения пробного обезжелезивания воды на модели на¬
порной установки (непосредственно у источника водоснабжения) . 87
Литература . . . 91
Константин Алексеевич Мамонтов
Обезжелезивание воды напорных установок
План 1963 г. п. 47
Редактор издательства P. X. И сеева
Техн. редактор В. В. Майоров Корректор 3. Н. Гласко
Сдано в набор 20/XI 1963 г. Подписано к печати 4/IV 1964 г. Т-04952
Формат бум. 60x90'/i6 = 3 бум. л. Печ. л. 6+1 вкл. 0,25 п. л. Уч.-изд. л. 6,2
Изд. № 1660 Тираж 3500 экз. Цена 31 коп. Заказ 2915
Издательство литературы по строительству «Стройиздат»
Москва, К-12, Ипатьевский пер., 14
Московская типография № 28 Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати,
Москва, Е-398, ул. Плющева, 22