№2|2010

ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ

bbk 000000

УДК 628.16.067.1

Филатов А. И., Шаповалов В. И., Райкин Л. Л.

Конструктивные особенности и опыт эксплуатации пористых дренажных систем в скорых фильтрах

Аннотация

Изложены конструктивные особенности и многолетний опыт эксплуатации пористых дренажных систем двух типов в скорых фильтрах. Дренажи обеспечивают высокую степень равномерности промывки по площади фильтров.

Ключевые слова:

, , , , ,

 

Скачать статью в журнальной верстке PDF

Конструкции пористых дренажных систем, не требующие гравийных поддерживающих слоев в скорых фильтрах, всегда были привлекательными для специалистов водопроводных станций. Однако их широкое применение сдерживается как сложностью изготовления, так и недостаточной надежностью в работе.

В Ростовском НИИ АКХ им. К. Д. Памфилова в 1970-х годах были разработаны пористые дренажные системы, значительно отличавшиеся от аналогов. Основное требование к новым конструкциям – надежность работы в реальных условиях эксплуатации. Наиболее удачными, прошедшими длительную проверку в производственных условиях, оказались пористо-трубчатый дренаж защемленного типа и дренаж в виде ложного дна из сплошной пористой полимербетонной плиты.

Принципиальное отличие конструкции защемленного дренажа от других пористых дренажных систем заключается в том, что положение гранул пористого слоя стабилизировано в пространстве путем их механического защемления без применения каких-либо связывающих веществ.

02-09_ris_01

Конструкция трубчатого ренажа с защемленным пористым слоем (рис. 1) состоит из системы труб диаметром 100–120 мм с продольными прямоугольными вырезами в нижней части. К ним жестко прикреплены (сваркой или хомутами) дрены – перфорированные трубы из коррозионно-стойкого материала, заполненные гранулами гравия, гранитного щебня или пластмассы расчетной крупности. Таким образом, дренаж защищен от пескования не наружными слоями гравия, а гранулами, размещенными внутри дрен. И что особенно важно, отсутствует одно из самых слабых звеньев пористых дренажей – связующее вещество. На разработку данной конструкции было получено авторское свидетельство (№ 613773 СССР).

Дренажная система работает по следующей схеме. Вода из промывного канала (или коллектора) подается в дренажные трубы, затем последовательно проходит через верхние отверстия дрен, пористый слой, нижние отверстия дрен и поступает в фильтрующую загрузку. При фильтрации движение воды происходит в обратном направлении. Защемленный пористый слой в дренах препятствует выносу с фильтратом зерен фильтрующей загрузки через дренаж. Стенки дрен в свою очередь удерживают пористый слой в стабильном состоянии, препятствуя его расширению или смещению.

Стабильность положения гранул пористого слоя в дренах сохраняется при условии:

d0/Dэкв ≤ 0,75,               (1)

где d0 – диаметр отверстий в дренах, мм; Dэкв – эквивалентный диаметр гранул пористого слоя, мм.

Для предотвращения суффозии частиц стандартных фильтрующих загрузок через дренаж крупность гранул в дренах не должна превышать 10 мм.

Величина сопротивления дренажа при промывке в основном определяется площадью отверстий в дренах и в меньшей степени – пористым слоем. На последний приходится только 10–20% общей суммы потерь напора в дренаже. Для гидравлического расчета дренажной системы предложена формула:

02-09_ris_02-2

где n – общее число отверстий, выходящих в фильтрующую загрузку; q – интенсивность промывки фильтра, л/(с∙м2); F – площадь фильтра, м2; g – ускорение силы тяжести, м/с2; H – потери напора в дренаже при промывке, м вод. ст. (суммарно в отверстиях и в пористом слое).

Для предварительного подбора основных параметров дренажной системы удобно пользоваться номограммой (рис. 2), построенной по усредненным значениям диаметра дренажных отверстий, крупности гранул пористого слоя (Dэкв = 8,33 мм) и частиц стандартной песчаной фильтрующей загрузки.

02-09_ris_02

Работоспособность описанной конструкции дренажа защемленного типа подтверждена в производственных условиях на Ставропольском городском водопроводе, где один из фильтров, оборудованный таким дренажем, проработал без рекламаций около 20 лет (фильтрующая загрузка – кварцевый песок крупностью 0,8–2 мм высотой слоя 1,6 м; средняя скорость фильтрования 8–10 м/ч; потери напора в дренаже при интенсивности промывки 16 л/(с·м2) в среднем 2,5 м вод. ст.; среднее количество остаточных загрязнений в фильтрующей загрузке 0,5%) [1; 2].

Вторая апробированная конструкция – дренажная система из пористого полимербетона. Это перекрывающая поддон сплошная пористая плита, на которой располагается фильтрующая загрузка. Пористый полимербетон изготовлен из инертного заполнителя (гравия, щебня) и связывающего вещества, в качестве которого использовались эпоксидные диановые смолы (ЭД-16, ЭД-20) с отвердителем. Подробная характеристика основных параметров конструкции таких дренажных систем, вопросы их проектирования, устройства и эксплуатации приведены в [3; 4].

Предложенная конструкция дренажной системы оказалась достаточно надежной в эксплуатации, благодаря чему получила широкое распространение на водопроводах Юга России в фильтровальных блоках производительностью от 50 тыс. м3/сут (Анапа) до 200 тыс. м3/сут (Ставрополь, Пятигорск), запроектированных институтом «Ставрополькрайкоммунпроект». Самые первые фильтры с такими дренажными системами успешно проработали 25 лет.

Надежность работы пористых полимербетонных дренажных систем обусловлена гранулометрическим составом заполнителя, не подверженного кольматации загрязнениями и песком, а также свойствами нового долговечного вяжущего – эпоксидной диановой смолы (в отличие от клея БФ или цементного вяжущего, применявшихся ранее).

Фильтры с дренажами из пористого полимербетона работают со скоростями не меньше расчетных, масса остаточных загрязнений в фильтрующей загрузке не превышает допустимых значений, дренаж обеспечивает высокую степень равномерности промывки по площади фильтров (0,9–0,95 по напорам).

Выводы

Предложенные конструкции пористых дренажных систем – защемленного типа и из пористого полимербетона – прошли проверку в течение 20–25 лет в реальных условиях эксплуатации и рекомендуются к применению как при капитальном ремонте скорых фильтров, так и при новом строительстве.

 

Список литературы

  1. Филатов А. И., Вежливая Т. Н. Пористый дренаж защемленного типа для скорых водоочистных фильтров: Сб. науч. тр. – М., АКХ, 1987.
  2. Филатов А. И., Вежливая Т. Н. Пористый дренаж защемленного типа для фильт­ров // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1991. № 3.
  3. Филатов А. И., Драгинский В. Л. и др. Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации дренажей скорых водоочистных фильт­ров из пористого полимербетона. – М., АКХ, 1983.
  4. Филатов А. И., Вежливая Т. Н. Водоочистные фильтры с пористыми дренажами // Жилищное и коммунальное хозяйство. 1991. № 7.

Российская ассоциация водоснабжения и водоотведения

ecw18 vst 200

Banner konferentciia itog 200x100

VAK2

bajkal forum 100x100

Трубопроводная арматура АБРАДОКС, АБРА, ABRADOX, ABRA

Авторизация

Внимание! Рекомендуется просматривать сайт максимально свежими версиями браузеров. Некоторые устаревшие версии (IE 8) не смогут корректно скачать материалы номеров журнала.