最新最全V型滤池计算.docx
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最新最全V型滤池计算
V型滤池计算
一、设计参数
一）设计规模
1、总处理水量
Qmax=180000*1.06=190800m3/d（水厂自用水量按6%设计）
滤池共分为两组，则单组滤池处理水量应为：
Q0=190800/2=95400m3/d=3975m3/h=1.104m3/s
2、单格滤池处理水量：
每组滤池分为五格，则每格处理水量应为：
Q=95400/5=19080m3/d=795m3/h=0.22m3/s（校核水量）
Q=63600/5=12720m3/d=530m3/h=0.147m3/s（设计水量）
二）滤速
设计取滤速为：
v=8.74m/s（6万m3/d水量时设计滤速为5.82m/s）
三）冲洗强度
气冲：
Qq=15.0L/s∙m2t=6min
水冲：
Qs=1.94L/s∙m2（气洗阶段）t=6min
Qs=3.8L/s∙m2（气洗阶段）t=6min
表洗水（原水）强度1.8L/s∙m2持续冲洗
二、设计计算：
1、有效过滤面积：
F0=Q/v=795/8.74=91m2
2、取反冲洗排水槽宽度为：
b=1.0m
3、平面布置
取滤池池长L=13.0m，池宽B=8.4m则：
滤池有效过滤面积为：
F=13*8.4-13*1.4=91m2故符合要求。
实际滤速为：
v=795/91=8.74m/s（校核水量滤速）
v=530/91=5.82m/s（设计水量滤速）
（计算中取反冲洗排水槽壁厚为0.20m）
4、反冲洗水量、气量
冲洗阶段
冲洗强度（L/s∙m2）
单格滤池面积（m2）
冲洗水量、气量m3/s
气冲（气量）
15.0
91
1.37
气冲（水量）
1.94
0.18
漂洗（水量）
3.8
0.35
表冲（水量）
1.8
0.16
5、进水孔
取过孔流速v=0.9m/s，则空口面积应为：
Fjk=Q/v=0.22/0.9=0.24m2
取孔口尺寸为：
LxH=500x500（mm）
过孔实际流速为：
v=0.22/0.25=0.88m/s
6、进水渠道
取进水渠道内流速为0.48m/s，渠道宽为2.0m，渠道内最大流量为：
Q0=1.104m3/s，则渠道内有效水深应为：
H=1.104/0.48/2.0=1.15m
取超高0.40m，则渠道断面为B×H=2.0×1.55m
7、V型槽
V型槽槽底设表面扫洗出水孔，直径取dv孔=0.04m，表扫孔间距150mm，每槽共计表扫孔86个，则单侧V型槽出水孔总面积
A表孔=（3.14×0.042/4）×86=0.108m2
进水量为0.11m3/s时，v孔=1.02m/s
表扫水量为0.08m3/s时，v孔=0.74m/s
8、滤后水出水管（滤后水集水渠与操作间水泵吸水渠联通管）：
取出水管管径为DN1200，则出水管内流速为：
v=Q/F=1.104/（3.14×0.62）=0.98m/s
9、出水总管：
出水总管采用钢管，取管内最大流速为1.4m/s，则管径应为D=1400mm。
水泵吸水内堰顶标高为86.8m，反冲洗水泵中心标高为85.48m。
10、滤料采用均质石英砂，有效粒径为0.95mm，不均匀系数K=1.2~1.4。
砂层厚度采用1.20m；垫层采用粒径为4-8mm粒石，厚度为50mm。
11、每格滤池实际过滤面积为：
91m2
12、滤池竖向布置
超高800mm
滤料上水深1250mm
滤料厚度（含垫层）1250mm
滤板厚度100mm
配水区高度900mm
滤池总高4300mm
三、反冲洗系统计算
一）气冲：
Qq=15.0L/s∙m2
水冲：
Qs=1.94L/s∙m2（气洗阶段）
Qs=3.8L/s∙m2（气洗阶段）
表洗水（原水）强度1.8L/s∙m2
二）反冲洗水量、气量
冲洗阶段
冲洗强度（L/s∙m2）
单格滤池面积（m2）
冲洗水量、气量m3/s
气冲（气量）
15.0
91
1.37
气冲（水量）
1.94
0.18
漂洗（水量）
3.8
0.35
表冲（水量）
1.8
0.16
三）1、反冲洗水系统
1）选泵
反冲洗过程分为三个阶段，第一阶段为气冲阶段，先开一台罗茨鼓风机，再开一台罗茨鼓风机；第二阶段气水冲阶段，停一台罗茨鼓风机，开一台水泵，此时以一台水泵供给反冲洗水；第三阶段为漂洗阶段，此时风机全部关闭，开两台水泵，以两台水泵供给反冲洗水。
因此，单台反冲洗水泵选定如下：
Q=1.94×91×3600=635m3/h，扬程11.0m，电机功率35kW，转速=1450r/min
2）反冲洗水干管
管内最大流量为漂洗阶段，Q=0.35m3/s=350L/s
取管内流速为v=1.8m/s，得管径为DN500
2、反冲洗气系统
1）鼓风机选型
设计要求鼓风机流量为：
Q=1.37m3/s=4932m3/h
选用3台罗茨鼓风机（2用1备），每台风机风量2450m3/h、排气压力49kPa。
2）空气干管
取干管管径为DN350，支管管径为DN250
v支=13.8m/s，v总=14m/s。
3、反冲洗排水
1）取排水管管径为DN700，
管内最大流量为：
Q=0.35+0.16+0.18=0.69m3/s=690L/s
v=1.81m/s
2）排水槽
排水槽按一般集水槽计算。
槽宽为1.00m，槽内最大流量Q=0.51m3/s，取槽内流速为0.7m/s，则水深为：
h=Q/vB=0.51/0.7×1=0.73m考虑堰上跌水，排水槽起端深为0.95m。
排水槽底板底面最低处高出滤板底100mm，底板坡度为0.046，排水槽最低处深为1.55m。
排水槽顶端高出滤料层顶面0.5m
四）1、反冲洗水管路损失
1）反冲洗水管管底至排水槽顶的高差为2.6m。
2）冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h1。
反冲洗配水干管用钢管，管径DN=500，管内流速v=1.8m/s，布置管长L总计70m。
用海增威廉公式计算反冲洗总管的沿程水头损失为△hf=0.57m。
局部水头损失（冲洗管配件及局部阻力系数ξ见表）
△hj=ξv2/（2g）=9.07×1.82/（2×9.8）=1.5m
配件名称
数量/个
局部阻力系数ξ
大小头（DN300-350）
1
0.05
止回阀（DN350）
1
3.0
伸缩接头（DN350）
2
2×0.21=0.42
蝶阀（DN350）
2
2×0.3=0.6
三通（一端封堵）
3
3×1.5=4.5
三通
5
5×0.1=0.5
合计
14
9.07
反冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h1=△hf+△hj=2.07m。
3）滤池配水系统的水头损失△h2。
①气水分配干渠的水头损失按气水同时反冲洗时计算。
此时，渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管（非满流，n=0.013）近似计算。
此时气水分配渠内水面高h=0.18/（0.88×1.0）=0.20m
水力半径=1.0×0.2/（2×0.2+1.0）=0.14m
水力坡降=（nv/R2/3）2=1.8×10-3
渠内水头损失=1.8×10-3×13=0.023m
②气水分配干渠底部配水方孔水头损失。
配水方孔的实际总面积=2×26×0.01=0.52m2（两侧沿程各布置26个配气小孔和26个布水方孔，孔间距0.5m，共52个配气小孔和52个布水方孔）。
孔口按淹没出流公式Q=0.8A
，v=Q/0.8A
配水方孔水头损失=[0.18/（0.8×0.52）]2/（2×9.8）=0.01m
③反洗水经过滤头的水头损失。
根据有关资料，反洗水经过滤头的水头损失≤0.22m。
④气水同时通过滤头时增加的水头损失。
气水同时反冲时气水比k=7.73。
滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比为1.25%，则长柄滤头中的水流速度为0.18/（1.25%×91）=0.16m/s
通过滤头时增加的水头损失为9810k（0.01-0.01v+0.12v2）=870Pa=0.087m
⑤滤池配水系统的水头损失△h2=0.34m
4）砂滤层水头损失△h3。
石英砂滤料容重γ1为2.65t/m3，水的容重γ为1t/m3，滤料膨胀前的孔隙率m0为0.41m，滤料层膨胀前的厚度为1.2m。
滤料层水头损失
△h3=（γ1/γ-1）（1-m0）H=1.17m
5）富余水头△h4取1.5m，反冲洗水泵的最小扬程
H泵=2.6+2.07+0.34+1.17+1.5=7.68m
反冲洗水泵扬程11.0m满足要求。
2、反冲洗气管路损失
1）长柄滤头的气压损失△P滤头。
气水同时反冲洗时反冲洗用气量为1.37m3/s。
每格滤池滤板78块，每块滤板安装72个长柄滤头，共计安装长柄滤头数为5616个，每格滤头的通气量为0.244L/s。
滤头在该气体流量下的压力损失考虑3kPa。
2）气水分配渠配气小孔的气压损失△P气孔。
配气孔直径为0.05m，共52个配气小孔
反冲洗时气体通过配气小孔的流速为1.37/52/0.0020=13.2m/s。
流量系数μ取0.6，气水分配渠配气小孔压力损失
△P气孔=981v2/（2gμ2）=2.42kPa
3）配气管道的总压力损失△P管
①配气管道的局部压力损失△P1。
反冲洗空气管长度为75m，
干管管径为DN350，支管管径为DN250
v支=13.8m/s，v总=14m/s。
查《给水排水设计手册》第5册表6-2，空气管道的比摩阻为i气为3.82Pa/m，空气温度30°时浊度修正系数为0.98.配气管线沿程压力损失△P1=0.98×3.82×75=280.77Pa=0.28kPa
②反冲洗配气干管用钢管，管径DN=350，管内流速v=14m/s。
局部水头损失（冲洗管配件及局部阻力系数ξ见表）
△hj=10ξv2ρ/（2g）=10×13.95×142×1.205/（2×9.8）=1.68kPa
配件名称
数量/个
局部阻力系数ξ
大小头（DN250-350）
1
0.15
止回阀（DN250）
1
4.5
伸缩接头
2
2×0.21=0.42
闸阀（2个DN350，1个DN250）
3
2×0.07+0.08=0.22
三通（一端封堵）
3
3×1.5=4.5
三通
6
6×0.1=0.6
90°弯头
4
4×0.89=3.56
合计
20
13.95
配气管道的总压力损失
△P管=0.28+1.68=1.96kPa
4）气水冲洗室中的冲洗水压。
反洗时冲洗室水压等于：
排水槽堰上水头（0.05m）+排水槽顶到滤板高度（1.75m）+滤板厚度（0.10m）+滤层水头损失（1.17m）+滤头损失（0.22+0.087）
3.377×9.81=33.13kPa
5）空气管入口压力P=3+2.42+1.96+33.13+4.9（富余）=45.41kPa
罗茨鼓风机出口压力49kPa满足要求。
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