0,4 - при применении полимербетонных плит;
0,5 - " " дырчатых " .
8.14. Число и диаметр патрубков в стенках сборного канала назначают конструктивно. При этом должны быть выдержаны следующие диапазоны скоростей воды при промывке: в начале сборного канала - ??к до 1,2 м/с, в патрубках - ??п = 1,8-2,0 м/с.
8.15. Равномерное распределение промывной воды по площади (90-95 %) обеспечивается в фильтрах с полимербетонными плитами потерями напора в патрубках hп, которые должны быть не менее 2-3 м, с дырчатыми плитами — потерями напора в плитах hпл, м, вычисляемыми по формуле
,(22)
где ?? - коэффициент сопротивления патрубка (в варианте дренажа с дырчатыми плитами ?? = 1,5-2,0);
g - ускорение свободного падения, м/с2.
При этом потери напора в дырчатых плитах должны составлять не менее 40—50 % потерь напора в полностью расширенной загрузке hз, м, которые определяют по формуле
hЗ = (??З - 1) (1 - mo) Ho ,(23)
где ??з — относительная плотность частиц фильтрующей загрузки;
mо — пористость загрузки;
Но — высота слоя загрузки, м.
8.16. В выходном сечении патрубков в конструкции с полимербетонными плитами устанавливают диафрагмы, диаметр отверстий которых dД, рассчитывают по формуле
,(24)
где Wпр - расчетная интенсивность промывки фильтра, см/с;
lк, Lк - шаг дренажных каналов в осях и их длина, см;
?? - коэффициент расхода патрубка с диафрагмой;
hп - потребная потеря напора в патрубке, см.
Диаметр отверстий дырчатых плит do, см, определяют по формуле
,(25)
где lо — шаг отверстий в осях, см;
k — коэффициент в вышеуказанной зависимости, с2??см??-4;
H1 — толщина железобетонной плиты, см;
?? — кинематическая вязкость воды, см/с (можно принимать ?? = 0,01 см2/с);
hпл — потребная потеря напора в плите (см. п. 8.15);
?? — показатель степени зависимости потерь напора в полимер-бетоне от скорости движения воды.
Показатель степени ?? и коэффициент k определяют путем гидравлических испытаний образцов полимербетона. При отсутствии данных испытаний можно принимать ?? = 1,67, а коэффициент k задается в зависимости от эквивалентного диаметра зерен полимербетона dэ:
|
dэ, мм |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
k, с2 ?? см-2,3 3 |
0,68 |
0,59 |
0,50 |
0,40 |
8.17. Плиты и опоры дренажа проверяют на прочность двумя расчетными нагрузками:
1) равномерно распределенной сверху, образующейся от веса мокрой загрузки (фильтр водой не заполнен);
2) равномерно распределенной снизу, образующейся во время промывки.
Нагрузка сверху G, МПа, определяется по формуле
G = 0,01 Ho [??з (1 - mо) + mо] .(26)
Нагрузка снизу определяется перепадом давлений до и после дренажных плит при промывке. Расчет несущей способности железобетонных плит и опор производится по действующим строительным нормам и правилам. Несущая способность полимербетонных плит от нагрузки сверху проверяется по формуле
,(27)
где Rp.í — нормативная прочность полимербетона на растяжение при изгибе, определяемая по результатам испытаний плит или по паспортным данным, МПа;
b — ширина опорных стенок, см;
H2 — толщина полимербетонной плиты, см;
Кп — коэффициент перегрузки (Кп = 1,1);
Кб — коэффициент безопасности (Êб = 1,4);
Кв — коэффициент возможного снижения прочности полимербетона во времени (Кв = 1,5— 2,0);
Ку — коэффициент условий работы (Ку = 0,8).
8.18. Отражатели (круглые или прямоугольные) должны иметь размер, примерно равный диаметру патрубка. Отражатели устанавливают на расстоянии 1-2 диаметров патрубка от его выходного сечения.
8.19. При водовоздушной промывке фильтров в нижней части воздухораспределительных труб следует располагать отверстия диаметром 3-5 мм, размещенные в два ряда в шахматном порядке под углом 45о к вертикали. Расстояния между отверстиями принимаются равными 100-200 мм.
Скорость выхода воздуха из отверстий принимается равной 40-50 м/с. Диаметры воздухораспределительных и подводящих труб определяются в соответствии со СНиП 2.04.02-84. Напор на выходе воздуха из отверстий hо, м, рассчитывается по формуле
ho = Hв + 4hпл + hз ,(28)
где Нв — высота слоя воды над отверстиями при промывке, м;
hпл — потери напора в плитах при промывке водой с расчетной интенсивностью, м;
hз — потеря напора в загрузке, м, определяемая по формуле (23).
8.20. Сборный канал фильтра должен быть снабжен стояками для выпуска воздуха.
8.21. Опорожнение фильтра следует предусматривать через сборный канал и спускную трубу диаметром 100-200 мм.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛИМЕРБЕТОННОГО ДРЕНАЖА
8.22. Дренажные плиты следует изготавливать на заводе железобетонных изделий на специально оборудованном участке, а при небольшом объеме производства - на месте строительства.
8.23. Пористый полимербетон получают путем смешения заполнителя (гравия или щебня) и эпоксидной диановой смолы с отвердителем.
В качестве заполнителя применяют гранитный щебень или гравий по ГОСТ 8267-82, ГОСТ 8268-82 и ГОСТ 10260-82; крупность заполнителя принимают от 3 до 10 мм при эквивалентном диаметре от 4 до 7 мм. При этом масса зерен менее 3 мм и свыше 10 мм не должна превышать 5 %, содержание зерен слабых пород должно быть не более 10 %, пластинчатой и угловатой форм - 15 %, пылевидных, глинистых и илистых частиц - 1—2 %.
Перед изготовлением полимербетона заполнитель должен быть отмыт от загрязнений и высушен. Температура заполнителя при изготовлении должна быть не ниже 18 °С, рекомендуемый диапазон температур — 30-50 °С.
8.24. В качестве связующего следует применять эпоксидную смолу ЭД-20 или ЭД-16 по ГОСТ 10587-84 с отвердителем полиэтиленполиамином по ТУ 6-02-594-80. Отношение по массе между смолой и отвердителем должно быть 1:10, отношение массы заполнителя и связующего должно быть 15:1 — 20:1. Уточненный расход связующего определяется опытными замесами. Погрешность дозирования компонентов должна быть не более 3 %.
8.25. Полимербетонную смесь приготавливают в мешалке до однородной консистенции. При небольшом объеме работ допускается ручное перемешивание.
8.26. Для изготовления полимербетонных плит применяют металлические разъемные формы (на одну или несколько плит), обеспечивающие заданные размеры плит со скосами в торцах под углом 45-60° (см. черт 26, узел А). Уплотнение полимербетона производят на виброплощадках при стандартной частоте и амплитуде или с помощью поверхностных вибраторов. При небольшом объеме работ допускается трамбование полимербетона вручную.
8.27. Железобетонные дырчатые плиты изготовляют на заводе, на специально оборудованном участке, а при небольшом объеме - на месте монтажа.
8.28. Боковые грани железобетонных плит следует делать наклонными, размеры плит поверху должны быть на 10-15 мм менее размеров понизу.
8.29. Состав бетона и технология изготовления дырчатых железобетонных плит должны обеспечивать его проектную несущую способность (в том числе и трещиностойкость).
8.30. Размеры плит должны соответствовать проектным, допустимые отклонения: по длине и ширине ±5 мм, по диаметрам отверстий ±1-2 мм. Не допускаются раковины диаметром свыше 20 мм, глубиной более 15 мм, местные наплывы высотой более 10-15 мм. На поверхности полимербетона не должно быть скоплений связующего диаметром свыше 10 мм.
8.31. При устройстве монолитной конструкции дренажа приготовленную полимербетонную смесь укладывают непосредственно в фильтр на опорные железобетонные колосники, играющие роль опалубки, разравнивают и уплотняют. При изготовлении монолитного дренажа уплотнение производят с помощью поверхностного вибратора или вручную трамбовками площадью около 1 дм2, массой 2—2,5 кг.
8.32. Суммарная продолжительность всех операций — от начала перемешивания смолы с отвердителем до окончания уплотнения полимербетона — не должна превышать 20-30 мин.
МОНТАЖ ДРЕНАЖА
8.33. Перед монтажом дренажных плит проверяют герметичность фильтра.
8.34. Опоры дренажных плит следует выполнять из монолитного или сборного железобетона. По периметру ячейки фильтра устраивают опорную стенку толщиной не менее 50 мм. Верхние грани опорных стенок должны быть в одной горизонтальной плоскости, допустимые отклонения ±20 мм.
Перед установкой опорных стенок необходимо принять меры по обеспечению сцепления их с дном фильтра для предотвращения отрыва при промывке (анкеровка дна, промывка, проливка цементным молоком).
8.35. Монтаж полимербетонных плит на опорах осуществляют по слою цементного раствора, а в случае повышенной агрессивности к бетону — с помощью эпоксидной мастики.
Монтаж дырчатых железобетонных плит производят по слою цементного раствора (на эпоксидной мастике) с помощью анкеров.
8.36. Следует применять цементный раствор состава 1:3 на цементе марки не ниже 400. Эпоксидная мастика применяется следующего состава (по мас. ч.):
эпоксидная смола ЭД-20 (ЭД-16) - 10;
отвердитель — полиэтиленполиамин — 1;
кварцевый песок (крупностью 0,25-0,5 мм) или цемент — 20-30.
8.37. Стыки плит замоноличивают свежеприготовленным полимербетоном того же состава, что и в дренажных плитах. Уплотнение полимербетона в стыках производят поверхностным вибратором или вручную трамбовками.
8.38. Опорные железобетонные колосники в случае монолитного дренажа укладывают с зазорами 3—6 мм на вертикальные стенки по цементному раствору состава 1 : 3. Зазоры между колосниками на опорных стенках заделывают цементным раствором того же состава.
Удерживающие стальные пластины приваривают к анкерам на высоте 50 мм от верха колосников до укладки полимербетона.
8.39. По периметру ячейки фильтра после укладки плит делают откос из цементного раствора шириной понизу 40—60 мм под углом 45—60°.
8.40. Твердение полимербетона в стыках должно происходить при температуре не ниже 18 °С в течение 6-7 сут.
Примеры гидравлического расчета дренажа
8.41. Скорый фильтр размерами в плане 6,0??4,8 м загружен среднезернистым кварцевым песком (0,7-1,6 мм) высотой слоя 1,2 м. Расчетная интенсивность промывки - 15 л/(с??м2). Сборный канал выполнен в виде трубы диаметром 0,8 м. Полимербетон изготовляется из гранитного щебня крупностью 3—10 мм с эквивалентным диаметром 5 мм.
Требуется произвести расчет дренажа для двух вариантов его конструкции — с полимербетонными и дырчатыми плитами.
Пример 1. Полимербетонные плиты.
Расчетный расход воды при промывке
Qпр = 15 ?? 6 ?? 4,8 = 432 л/с ;
скорость в начале сборного канала при промывке
= 0,86 м/с.
Принимаем шаг опорных стенок в осях 0,33 м, тогда число патрубков на входах в каналы будет равно 18. Расход воды через каждый патрубок равен 432/18 = 24,0 л/с, скорость воды в патрубке при диаметре 125мм составит
м/с.
Высоту канала принимаем равной 0,35 м, толщину опорных стенок - 0,1 м. Сечение канала (в свету) тогда составляет 0,35??0,23 м, а скорость воды в начале канала —
м/с.
Значения рассчитанных скоростей соответствуют требованиям пп. 8.13 и 8.14.
Потерю напора в патрубке hп принимаем равной 2,5 м (см. п. 8.15), тогда диаметр отверстия диафрагмы на выходе из патрубка по формуле (24) составит
8,5 см
(все расчеты выполнены в см, коэффициент расхода принят равным 0,6).
Пример 2. Дырчатые плиты.
Дренажные плиты приняты размерами в плане 595??595 мм, с высотой железобетонной части 70 мм.
Принимаем на входов поддон фильтра 10 патрубков диаметром 175 мм. Расход воды через каждый патрубок составит 43,2 л/с, а скорость -
1,62 м/с .
При высоте поддона 0,35 м скорость в его начале
0,205 м/с
(0,35??6,0 - сечение поддона).
Потребные потери напора в плитах по формуле (22) составят
49 см
(коэффициент сопротивления патрубка ?? принят равным 1,5).
Потери напора во взвешенной загрузке при промывке по формуле (23) равны:
hз = (2,65 ?? 1)(1 ?? 0,4) 1,2 = 1,19 м .
По п. 8.15 потери напора в плитах при равномерной промывке должны быть не менее 0,5 ?? 1,19 = 59,5 см. Принимаем для дальнейшего расчета значение hпл = 59,5 см.
Средний диаметр отверстий в плитах определяем по формуле (25), приняв шаг отверстий l = 10 см, показатель степени ?? = 1,67 и коэффициент k = 0,59 с2??см-2,33 (см.п.8.16), коэффициент ?? = 0,01 см2/с.
3,95 см .
Принимаем диаметр отверстия в верхнем сечении dв = 3,7 см, тогда диаметр в нижнем сечении равен (см. п. 8.16):
см.
9. ФИЛЬТРЫ С ПЛАВАЮЩЕЙ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНОЙ ЗАГРУЗКОЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
9.1. В настоящем разделе приводятся сведения о конструкции и расчете крупнозернистых напорных и безнапорных фильтров с плавающей пенополистирольной загрузкой (ФПЗ), предназначенных для безреагентного осветления поверхностных вод на технические нужды.
9.2. ФПЗ могут быть также применены для осветления и обесцвечивания поверхностных вод в реагентной схеме и для доочистки сточных вод. Наличие в воде минеральных масел, нефтепродуктов и жиров с концентрацией свыше 10 мг/л, а также водорослей более 10 тыс. кл/мл препятствует их нормальной работе.
9.3. ФПЗ могут работать как самостоятельные сооружения в одноступенчатых схемах очистки, так и в качестве сооружений предварительного осветления воды в двухступенчатых схемах.
9.4. Для технического водоснабжения и доочистки сточных вод может применяться загрузка из свежевспененного полистирола марки ПСВ (после ее отмывки в исходной воде в течение 0,5—1 ч). Для питьевого водоснабжения Минздравом СССР разрешено использовать загрузку из вспененного полистирола той же марки после ее 10-часовой отмывки в холодной проточной воде.
ПЛАВАЮЩАЯ ЗАГРУЗКА И ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЕ
9.5. Плавающая загрузка приготовляется на местах путем вспенивания гранул полистирола марки ПСВ, выпускаемого в соответствии с ОСТ 6-05-200-83.
9.6. Вспениванию подвергаются исходные гранулы полистирола II-IV фракций или дробленые крупные гранулы (диаметром свыше 1,5 мм). Вспенивание производится с помощью горячей воды, пара, горячего воздуха, токов высокой частоты.
При вспенивании гранулы увеличиваются в размере в зависимости от продолжительности и температуры вспенивания.
