Tour
World Guide
Tranzito
Driver

Эффективные дренажные системы фильтров

ВСТ. Водоснабжение и Санитарная Техника – Москва – Houstechnik. – 1999. - № 11. – с. 32 – 34

П.В. Трунов, инженер, директор научно-производственной фирмы «Экотон», Зубко А.Л., инженер, главный технолог НПФ «Экотон», Христолюбов В.Н., физик, заведующий лабораторией НПФ «Экотон»

Совершенствование аппаратов, систем, сооружений и отдельных узлов технологического оборудования, предназначенных для подготовки воды питьевого качества и доочистки биологически очищенных сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий является одним из главных направлений в созданииэффективных систем водоснабжения и водоотведения. Для очистки воды от механических примесей, умягчения и обессоливания воды чаще всего используют фильтры различных конструкций.

Надежность работы фильтров и получение очищенной воды нормативногокачества тесно связаны с технологией регенерации фильтрующей загрузки, которая обеспечивает полноту ее отмывки от загрязнений.

Выполненный анализ показал, что одной из основных причин, препятствующих стабильной работе фильтров, является несовершенство дренажно-распределительных систем (ДРС). Установлено, что существующие конструкции ДРС фильтров не обеспечивают, в полной мере, равномерного распределения промывной воды при регенерации фильтрующей загрузки, изготовление их из рядовых марок стали приводит к коррозионному разрушению, применение щелевых труб из нержавеющих сталей и полиэтилена не исключает забивания механическими примесями и вынос мелких фракций фильтрующей загрузки (например, песка), полимербетон подвержен коррозионному разрушению и зарастанию солевыми (карбонатными) отложениями.

Принято считать, что дренажи большого сопротивления позволяют обеспечить равномерное распределение промывной воды по длине распределителя. Однако, на практике это не так. Многие ученые, начиная с Делири (США) и Н.Г. Малишевского, указывали на неравномерность распределения промывной воды. Это связано с тем, что не удается обеспечить равные интенсивности промывки и постоянство пьезометрических напоров по всей площади фильтров. Кроме того, использование при расчетах ДРС фильтров табличных значений коэффициентов расхода приводит к значительным ошибкам.

Следовательно, перед специалистами научно-производственной фирмы «Экотон» стояла задача создания дренажной системы, свободной от этих недостатков. Для ее решения в аккредитованной испытательной лаборатории НПФ «Экотон» были проведены гидравлические испытания различных типов распределителей: перфорированные полиэтиленовые трубы, полимербетонные плиты, трубофильтры «Экотон» различных конструкций. Все эксперименты проводили на промышленных образцах.

Конструктивно трубофильтр «Экотон» представляет собой трубчатое изделие, фильтрующий элемент которого нанесен на несущий каркас из перфорированной полиэтиленовой трубы (ЭФТ) или в котором перфорированный несущий каркас меньшего диаметра размещен внутри волокнисто-пористой трубы с образованием воздушного зазора между ними (ЭФТ/В).

В результате исследований были определены и сопоставлены расходно-напорные характеристики дренажных элементов различных конструкций, коэффициенты расхода m (табл.1).

Таблица 1- Определение величины коэффициента расхода m для ДРС различных конструкций.

Тип ДРС

Vт, м/с

Vотв, м/с

Æ

трубы, м

Æ отвер-стия, м

Число Re

D h, м

m

Перфорированная полиэтиленовая труба.

1,38

1,56

1,59

1,64

9,29

3,91

5,96

3,94

0,11

 

0,006

0,008

0,008

0,010

13,4

3,75

3,82

2,15

8,40

7,90

7,95

7,10

0,49

0,66

0,65

0,73

Перфорированная полиэтиленовая труба с фильтрующим слоем без воздушного зазора (скважность 0,4 %)

0,97

1,37

1,14

1,37

6,56

3,43

4,33

3,28

0,11

 

0,006

0,008

0,008

0,010

11,20

4,62

4,79

3,62

7,40

6,75

6,66

4,93

0,48

0,56

0,62

0,68

Перфорированная полиэтиленовая труба c фильтрующимслоем без воздушного зазора (скважность 0,8 %)

0,92

1,21

1,15

1,22

4,9

4,3

4,1

3,1

0,11

 

0,006

0,008

0,008

0,010

9,15

3,90

3,96

3,20

8,1

6,3

6,4

5,8

0,50

0,65

0,71

0,75

Перфорированная полиэтиленовая труба с фильтрующим слоем и воздушным зазором

1,47

1,88

1,47

1,47

6,80

5,99

6,80

6,80

0,11

 

0,006

0,008

0,008

0,010

10,1

4,4

4,2

3,1

5,0

4,6

4,4

4,1

0,72

0,75

0,76

0,81

Полимербетон

 

 

 

 

 

4,5

4,2

4,15

4,00

0,82

0,84

0,85

0,87

 

Как видно из результатов, максимальные значения m = 0,82 - 0,87 характерны для ДРС из полимербетона, для трубофильтров с защитным слоем и воздушной прослойкой m = 0,72 - 0,81, для трубофильтров с защитным слоем без воздушной прослойки m = 0,48 - 0,75, для перфорированных трубчатых дренажей m = 0,49 - 0,73. При этом потери напора составляют соответственно 4,0 - 4,5 м, 4,1 - 5,0 м, 5,8 - 7,4 м, 7,1 - 8,4 м.

Для сравнения результатов экспериментов было использовано построение пьезометрических линий трубофильтров конструкции «Экотон» и традиционных распределителей воды (рис.1.а,1.б), учитывая, что соблюдение закона сохранения энергии обусловливает превышение величины скоростного напора в начале распределителя над величиной прироста пьезометрического давления. 

aV2макс./ 2g>hL;        hL = ( РH - РК) / g ,                                       (1)

где

Vмакс. - средняя скорость движения воды в начальном сечении распределителя, м/с ;

н - Р к) / g = hL - разность пьезометрических давлений в начальном и концевом сечениях дырчатого участка распределителя, м ;

g - ускорение силы тяжести, м2/ с;

a- корректив скорости. 

При этом                                             Н = Н 0 + Н Д

Н - Н 0 =  Н Д ;                                                                          (2) 

Н Д = hВХ + hн  + hкhL + hтр,                                      (3) 

где

Н 0 - высота столба воды в фильтре при его промывке, м ;

Н Д - напор воды, теряемый в распределителе воды, м ;

Иногда НД называют располагаемым напором, м.

hВХ - потери напора при входе в трубу, м ;

hн ,hк - потери напора при выходе струй из первого и последнего отверстия в распределителе воды ;

hL - приращение напора по длине трубы, м ;

hтр - потери напора по длине трубы, м.

 

Рис.1.а- Изменение пьезометрического давления в дырчатом распределителе

xвх - коэффициент сопротивления при входе в трубу; Н-Н0 - располагаемый напор; hн - потери напора в начальном отверстии; hк - потери напора в концевом отверстии; hтр - потери напора на трение и завихрения по длине  трубы.

 

 

Рис.1.б- Изменение пьезометрического давления в ДРС "Экотон"

xвх - коэффициент сопротивления при входе в трубу; Н-Н0 - располагаемый напор; hн - потери напора в начальном отверстии; hк - потери напора в концевом отверстии; hтр - потери напора на трение и завихрения по длине трубы, hдс - потери напора в фильтрующем слое.

Сравнивая рис.1а и 1б можно сделать вывод, что у ДРС «Экотон» восстановленный напор ниже, чем у стандартных распределителей, что обуславливает более высокую равномерность распределения промывной воды.

Выполненные исследования позволили определить, что наиболее перспективной конструкцией трубофильтра является трубофильтр, состоящий из перфорированной полиэтиленовой трубы (каркаса) и фильтрующего слоя полиэтилена с воздушным зазором (рис.2). 

Рис.2 - Трубчатый дренажный элемент "Экотон" типа ЭВТ/В

1-муфта с внутренней резьбой; 2-муфта с наружной резьбой; 3-перфорированная труба; 4-фильтрующий слой; 5-воздушный зазор; 6-отверстия для пропуска фильтрующей жидкости; 7-отверстие для штифта; 8-ребра жесткости; 9-сварной шов; 10-резьбовое соединение.

В процессе выполнения исследований сопоставлен опыт эксплуатации дренажных систем различных конструкций, установленных в зернистых фильтрах, предназначенных для очистки природных вод до питьевого качества, а также очистки и доочистки городских и промышленных сточных вод. Выявлены их достоинства и недостатки, определены основные параметры работы. Изучена работа 10 станций очистки воды для питьевых целей, 5 установок для доочистки городских и промышленных сточных вод, 3 станций обезжелезивания воды. Эти станции оборудованы зернистыми фильтрами с дренажно -распределительными системами различных конструкций.

Технология производства изделий ЭФ разработана в 1995 г. научно - производственной фирмой (НПФ) «Экотон» при участии авторов. Производство указанных изделий осуществляется путем аэродинамического напыления расплава полимера на стандартную полимерную трубу  или формообразователь заданного диаметра. Сущность метода состоит в том, что расплавленный гранулированный полиэтилен в виде тонкой нити под давлением горячей воздушной струи напыляется на поверхность вращающейся с возвратно- поступательным перемещением трубчатой оправки- формообразователя. Наслаиваемые волокна, сплавляясь между собой в местах соприкосновения, образуют при остывании волокнисто - пористый трубчатый элемент изделия с внутренним диаметром равным, наружному диаметру формообразователя. Толщина напыленного слоя регулируется временем его формирования. Плотность задается технологическими параметрами процесса. НПФ «Экотон» разработаны технологический регламент на производство и технические условия на элементы фильтрующие серии ЭФ (ТУ 7774-002-41901146-96).

Обобщение и анализ опыта эксплуатации современных конструкций ДРС показали, что для обеспечения необходимой степени очистки воды и эффективной регенерации фильтрующей загрузки наиболее перспективными являются системы, изготовленные из дырчатых полиэтиленовых труб с фильтрующим слоем из полиэтилена. Конструкции ДРС, изготовленные из полиэтилена (ЭФТ, ЭФТ/В) внедрены на многих водоочистных станциях.

Дренажные системы фильтров из трубчатых элементов «Экотон» обладают высокими эксплуатационными качествами: не требуются поддерживающие слои, обеспечивают равномерный сбор фильтрата и распределение промывной воды, характеризуются стойкостью к коррозионным воздействиям, имеют сравнительно низкое гидравлическое сопротивление, имеют стойкость к гидравлическим ударам, обладают простотой монтажа и демонтажа элементов распределительной системы, позволяют проводить профилактические и ремонтные работы без полной выгрузки фильтрующих материалов, обеспечивают длительный срок эксплуатации без замены.

Окупаемость ДРС «Экотон» за счет экономии электроэнергии и промывной воды составляет, в зависимости от местных условий, от 6 месяцев до 1 года.

Производимые НПФ «Экотон» фильтрующие элементы для ДРС фильтров конкурентноспособны и соответствуют международному стандарту качества ISO 9001 (сертификат системы качества № UA 2.003.065).

Гости Online

Сейчас один гость и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте