Очистка шахтных вод шахты Житомирская шу Комсомольское ГХК Октябрьуголь (стр. 17 из 21)
Отстойник, имеющийся на шахте соответствует требования.
Скорые открытые фильтры предназначены для глубокой очистки от взвешенных веществ шахтных вод, прошедших предварительную очистку в пруде-отстойнике.
Для загрузки фильтров используется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям по химической стойкости и механической прочности (измельчаемость не более 4%, истираемость на более 0,5%).
Восстановление фильтрующей способности загрузки производится периодически восходящим потоком воды. Параметры промывки следующие.
Для обеспечения эффективной и стабильной работы фильтров, особенно при большом содержании тонкодисперсных примесей, в поступающей на них воде используются флокулянты. Раствор флокулянта вводится непосредственно перед фильтрами с тем, чтобы процесс коагуляции происходил в толще фильтрующей загрузки. Основные параметры работы скорых фильтров определяются на основании технологических исследований подлежащей очистке воды.
Скорые фильтры представляют собой резервуары прямоугольной формы, выполненные из железобетона, нижняя часть которых заполнена загрузкой, состоящей из фильтрующих слоев кварцевого песка и поддерживающего слоя гравия.
Фильтрация воды происходит в направлении сверху вниз под действием гидростатического напора. Высота слоя воды над поверхностью загрузки не должна быть менее 2 м.
Расчет скорых фильтров.
Полезная суточная производительность фильтра должна соответствовать суточному водопритоку, таким образом, полезная суточная производительность фильтра Q =1002,84 м3/сут.
Принятый тип фильтра - скорые однослойные песчаные, плотность зерен загрузки составляет rз =2,5 т/ м3, минимальный диаметр зерен dmin=0,5 мм, максимальный диаметр зерен dmax=1,2 мм, эквивалентный диаметр зерен dэ=0,8 мм, коэффициент неоднородности кн=1,9, высота фильтрующего слоя Lф=0,8 м.
Скорость фильтрования при нормальном режиме принимаем равным
vн=5,0 м/ч.
Допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме:
vф=6,0 м/ч.
По п.6.97 [11] принимаем 2 промывки в сутки, т.е. nпр=2.
По табл.23 [11] принимаем следующие параметры промывки:
интенсивность промывки - w=14 л/ (с*м2);
относительное расширение загрузки - Е=45%;
По п.6.110,6.114 [11] принимаем продолжительность промывки: tпр=10 мин.
Удельный расход промывной воды на один фильтр рассчитывается по формуле:
q=0,06*tпр*w (4.5), q=0,06*10*14=8,4 м3/м2.
По п.6.98 [11] принимаем время простоя фильтра в связи с промывкой:
tпр=0,33 часа.
По формуле 18 [11] рассчитываем общую площадь всех фильтров, F:
F=Q/ (24*vн-nпр*q-nпр*tпр*vн) (4.6)
F=1002,84/ (24*5,0-2*8,4-2*0,33*5,0) =10,04 м2.
Ориентировочное количество фильтров определяем по формуле:
N0=0,5* 
(4.7)
N0=0,5*
=1,6, принимаем 2 шт.Ориентировочная площадь одного фильтра определяется по формуле:
F1=F/N0, (4.8)
F1=10,04/2=5,02 м2.
Принимаем стандартную площадь фильтрования типового фильтра Fст - ближайшее значение к F1, Fст=6,7 м2. Принятые размеров фильтра:
а=3 м;
в=2,5 м.
Принятое количество фильтров рассчитывается по формуле:
N=F/Fст, (4.9)
N=10,04/6,7=1,5, принимаем 2 шт.
По п.6.95 [11] принимаем, что в ремонте будет резервный фильтр.
Действительная скорость фильтрования в форсированном режиме определяется по формуле:
vф=vн*N/ (N-Nр), (4.10)
vф=5,0*2/2=5 м/ч.
По таблице 22 [11] определяем состав и высоту поддерживающих слоев: Lп=0,7 м,
крупность: 40-20 мм - толщина: 0,35 м
20-10 мм 0,15 м
10-5 мм 0,1 м
5-2 мм 0,1 м
Итого всего: - 0,7 м
Расчет распределительной системы фильтра.
Выбираем тип распределительной системы с дырчатыми трубами.
Расход воды при промывке одного фильтра определяется по формуле:
Qпр.1=Fст*w/1000, (4.11)
Qпр.1=6,7*14/1000=0,094 м3/с.
По п.6.106 [11] принимаем скорость движения воды в коллекторе:
vк=1,2 м/с.
Площадь сечения коллектора:
fк=Qпр.1. /vк, (4.12), fк=0,094/1,2=0,075 м2.
Диаметр водораспределительного коллектора:
Dк= 
p,
Dк=
=0,309 м, принимаем Dк=300 мм.По п.6.105 [11] принимаем расстояние между боковыми ответвлениями:
S=0,35 м.
Количество боковых ответвлений:
nбо=2* (b/S-1), (4.13)
nбо=2 (2,5/0,35-1) =12 боковых ответвлений.
Расход промывной воды на одно ответвление:
Qбо=Qпр1/nбо, (4.13)
Qбо=0,094/12=7,5*10-3
Диаметр бокового ответвления:
Dбо= 
,
Dбо=
=0,069 м, принимаем 75 мм.Отверстия располагаются в 2 ряда в шахматном прядке под углом 45° к низу от вертикали, и по п.6.105 [11] принимаем диаметр отверстий d0=12 мм.
Площадь одного отверстия рассчитывается по формуле:
f0=p*d02/4, (4.14)
f0=3,14*122/4=113 мм2.
По п.6.106 [11] коэффициент перфорации изменяется в пределах от 0,0025 до 0,005, принимаем коэффициент перфорации Кп=0,0025.
Суммарная площадь отверстий определяется по формуле:
åf0=Кп*Fст,
åf0=0,0025*6,7=0,017 м2.
Общее количество отверстий:
N0=åf0/f0*10-6,N0=0,017/113*10-3=150 шт.
Количество отверстий на одном ответвлении рассчитывается по формуле:
n0=N0/nбо, (4.15)
n0=150/12=12,5, принимаем 13 отверстий.
Шаг отверстий должен находиться в пределах от 0,15 до 0, 20, шаг отверстий рассчитывается по формуле:
е=b/ (n0+1), (4.16)
е=2,5/ (13+1) =0,178 м, что соответствует п.6.105 [1].
По п.6.109. [11] предусматриваем стояки воздушники с установкой на них запорной арматуры или автоматического устройства для выпуска воздуха в качестве устройства для удаления воды из распределительной системы.
Скорые фильтры оборудованы устройством для сбора и отвода воды - желоба.
Расстояние между осями желобов по п.6.111 [11] должно быть не более 2,2 м, поэтому принимаем расстояние между осями желобов равное 1,0 м.
Для отвода промывной воды принимаем количество желобов равное:
nж=а/Сж, (4.17)
nж=3/1,0=3 желоба.
Через один желоб расходуется воды:
qж=Qпр.1/nж, (4.18)
qж=0,094/3=0,031 м3/с.
По формуле (23) [11] рассчитываем ширину желоба:
Вж=2* 
, (4.19)
Вж=2*
=0,33 м.Высота желоба равна:
hж=0,6*Вж, (4.20)
hж=0,6*0,33=0,2 м.
Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки рассчитывается по формуле (25) [11]:
Нкр=Lф*Е/100 +0,3, (4.21)
Нкр=0,8*45/100 +0,3=0,66 м.
Ширина бокового канала равна 0,3 м.
Расстояние от дна желоба до дна сборного канала рассчитывается по формуле (24) [11]:
Нк=1,73* 
, (4.22), Нк=1,73*
=0,4 м.Скорость течения промывной воды в конце сборного канала определяется по формуле:
Vк=Qпр.1/ (Нк-0,2) *Вк, (4.23), Vк=0,094/ (0,4-0,2) *0,3=1,57 м/с.
Принятая система промывки фильтров - от насосов, поэтому при промывке происходят потери напора, рассчитаем потери напора при промывке фильтров от насосов.
Суммарная площадь отверстий на одно боковое ответвление рассчитывается по формуле:
åfo1=åf0/n0, (4.24), åf01=0,017/12=0,00142 м2.
Коэффициент перфорации бокового ответвления рассчитывается по формуле:
kбо=4*åf01/p*Dбо2, (4.25), kбо=4*0,00142/3,14*0,0752=0,32.
Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления определяется по формуле:
xбо=2,2/kбо2+1,xбо=2.2/0,322+1=23.
Суммарная площадь сечений всех боковых ответвлений определяется по формуле:
åfбо=p*Dбо2*nбо/4, (4.26), åfбо=3,14*0,0752*12/4=0,05 м2.
Коэффициент перфорации коллектора:
kк=4*åfбо/p*Dк2. (4.27)
kк=4*0,05/3,14*0,32=0,7.
Коэффициент гидравлического сопротивления коллектора определяется по формуле:
xк=2,2/kк2+1, (4.28)
xк=2,2/0,72+1=5,5.
Потери напора в распределительных трубах определяется по формуле (22) [11]:
hр=xк*vк2/2g+xбо*vбо2/2g+vк2/2g, (4.29)