普通快滤池计算.doc
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4.5普通快滤池工艺设计与计算
4.5.1.滤池面积和尺寸
滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间为：
式中：
0.1代表反冲洗停留时间
由于该水厂引用水库里面的水，其水质比较好，故该滤池采用石英砂单层滤料，其设计滤速为8~10m/h，本设计取=10，滤池面积为：
根据设计规范，滤池个数不能少于2个，即N≥2个，根据规范中的表如下：
本设计采用滤池个数为4个，其布置成对称单行排列。
每个滤池面积为:
式中：
f—每个滤池面积为（m2），
N—滤池个数N≥2个,取4个
F—滤池总面积（m2）
设计中采用滤池尺寸为：
则L=6m，B=6m，故滤池的实际面积为6*6=36m2
实际滤速v1=3600*1.05/（23.8*4*36）=10.41m/h，基本符合规范要求：
滤速为8~10m/h。
校核强制流速为：
当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速为
，符合规范要求：
强制滤速一般为10~14m/h
2.滤池高度：
H=H1+H2+H3+H4
式中：
H---滤池高度（m），一般采用3.20-3.60m；
H1---承托层高度（m）；一般可按表
（1）确定；
H2---滤料层厚度（m）；一般可按表
（2）确定；
H3---滤层上水深（m）；一般采取1.5~2.0m
H4---超高（m）；一般采用0.3m
设计中取H1=0.40m，H2=0.70m，H3=1.80m，H4=0.30m；
表4-6大阻力配水系统承托层材料、粒径与厚度
层次（自上而下）
材料
粒径（mm）
厚度（mm）
1
砾石
2～4
100
2
砾石
4～8
100
3
砾石
8～16
100
4
砾石
16～32
本层顶面应高出配水系统孔眼100
表4-7滤池滤速及滤料组成
滤料种类
滤料组成
正常滤速（m/h）
强制滤速（m/h）
粒径
（mm）
不均匀系数（K80）
厚度
（mm）
单层细砂
滤料
石英砂
d10＝0.55
<2.0
700
7～9
9～12
双层
滤料
无烟煤
d10＝0.85
<2.0
300～400
9～12
12～16
石英砂
d10＝0.55
<2.0
400
三层
滤料
无烟煤
d10＝0.85
<1.7
450
16～18
20～24
石英砂
d10＝0.50
<1.5
250
重质矿石
d10＝0.25
<1.7
70
均匀级配
粗砂滤料
石英砂
d10=0.9～1.2
<1.4
1200～1500
8～10
10～13
注：
滤料的相对密度为：
石英砂2.50～2.70；无烟煤1.4～1.6；重质矿石4.40～5.20。
4.5.2每个滤池的配水系统
1、最大粒径滤料的最小流化态流速
Vmf---最大粒径滤料的最小流化态流速（m/s）；
d---滤料粒径（m）；
---球度系数；
---水的动力粘度[（N.S）/m2]
m0---滤料的孔隙率。
设计中取d=0.0012m，=0.98，m0=0.38，水温200时=0.001（N.S）/m2
2、反冲洗强度
q=10KVmf
q---反冲洗强度[L/（s/m2）],一般采用12~15L/（s/m2）；
K---安全系数，一般采用1.1~1.3.
设计中取K=1.3
q=10X1.3X1.08=14L/（s/m2）
3、反冲洗水流量
qg=f·q
式中qg—反冲洗干管流量（L.s）。
qg=36x14=504L/s
4、干管始端流速
式中Vg—干管始端流速（m/s），一般采用1.0-1.5m/s;
qg—反冲洗水流量（L/s）;
D—干管管径（m）。
设计中取D=0.8m
5、配水支管根数
nj=
式中nj---单池中支管根数（根）;
L---滤池长度（m）;
A---支管中心间距（m），一般采用0.25~0.30m。
设计中取a=0.30m
nj=
单格滤池的配水系统如图所示。
图4-8单格滤池配水系统布置图
6、单根支管人口流量
qj=
式中qj---单根支管入口流量（L/s）.
qj=
7、支管入口流速
式中Vj---支管入口流速（m/s）,一般采用1.50~2.0m/s
Dj---支管管径（m）。
设计中取Dj=0.10m
8、单根支管长度
式中lj---单根支管长度（m）；
B---单个滤池宽度（m）；
D---配水干管管径（m）。
设计中取B=6m，D=0.80m；
9、配水支管上孔口总面积
Fk=K.f
式中Fk---配水支管上的孔口面积（m2）
K---配水支管上孔口总面积与滤池面积f之比，一般采用0.2%~0.25%，设计中取K=0.25%
则Fk=0.09m2
10、配水支管上孔口流速
式中Vk---配水支管上的孔口流速，一般采用5.0~6.0m
11、单个孔口面积
式中fk---配水支管上单个孔口面积（mm2）；
dk---配水支管上孔口的直径（mm），一般采用9~12mm。
设计中取dk=9mm
12、孔口总数
13、每根支管上的孔口数
式中nk---每根支管上的孔口数（个）。
支管上孔口布置成二排，与垂线成450夹角向下交错排列，如右图所示
14、孔口中心距
式中ak---孔口中心距（m）。
设计中取lj=2.6m，nk=36个
15、孔口平均水头损失
式中hk---孔口平均水头损失（m）；
q---冲洗强度[L/（s/.m2];
---流量系数，与孔口直径和壁厚的比值有关；
K---支管上孔口总面积与滤池总面积之比，一般采用0.2%~0.25%。
设计中取=5mm，k=0.250/0；则孔口直径与壁厚之比，选用流量系数=0.68
16、配水系统校核
对大阻力配水系统，要求其支管长度lj与直径dj之比不大于60
<60
对大阻力平配水系统，要求配水支管上孔口总面积Fk与所有支管横截面积之和的比值小于0.5
<0.5
Fj=
式中fj---配水支管的横截面积（m2）。
<0.5，满足要求。
4.5.3.洗砂排水槽
1、洗砂排水槽中心距
a0=l/n1
式中：
a0—洗砂排水槽中心距
n1—每侧洗砂排水槽数（条）
因洗砂排水槽长度不宜大于6m，故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽数n1=3条，池中洗砂排水槽总数为n2=6条
a0=7.5/3=2.5m
2、每条洗砂排水槽长度为
式中：
l0—每条洗砂排水槽长度（m）
b—中间排水渠宽度（m）取b=0.8m
3、每条洗砂排水槽的排水量
式中：
q0—每条洗砂排水槽的排水量
qg—单个滤池的反冲洗水量
n2—洗砂排水槽总数
4、洗砂排水槽断面模数
洗砂排水槽采用三角形标准断面，如图：
洗砂排水槽断面模数：
式中：
x—洗砂排水槽断面模数
v0—槽中流速（m/s）一般采用0.6m/s
5、洗砂排水槽顶距砂面高度
式中：
He—洗砂排水槽顶距砂面高度
e—砂层最大膨胀率，石英滤料一般采用30%~50%，取40%
δ—排水槽底厚度取0.05m
H2—滤料厚度取0.7m
c—洗砂排水槽的超高，取0.08m
6、洗砂排水槽总面积为：
校核排水槽种面积与滤池面积之比：
，基本满足要求
7、中间排水渠
中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度为：
单格滤池的反冲洗排水系统布置图如下：
图4-9单格滤池的反冲洗排水系统布置图
4.5.4滤池反冲洗
滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供给，本设计采用水泵供水反冲洗
1、单个滤池的反冲洗用水总量
式中：
W—单个滤池的反冲洗用水总量
t—反冲洗时间,一般为7~5min取6min
表4-8水冲洗强度及冲洗时间（水温20℃时）
滤料组成
冲洗强度[L/（m2·s）]
膨胀率（%）
冲洗时间（min）
单层细砂级配滤料
12～15
45
7～5
双层煤、砂级配滤料
13～16
50
8～6
三层煤、砂、重质矿石级配滤料
16～17
55
7～5
2、高位水箱冲洗
（1）高位冲洗水箱的容积
式中W1---高位冲洗水箱的容积（m3）。
设计中取t=360s。
（2）承托层的水头损失
式中hw3---承托层的水头损失（m）；
H1---承托层的厚度（m）。
设计中取H1=0.40m
（3）冲洗时滤层的水头损失
式中hw4---冲洗时滤层的水头损失（m）；
---滤料的密度（Kg/m3）,石英砂密度一般采用2650Kg/m3;
--水的密度（Kg/m3）；
m0---滤料未膨胀前的孔隙率；
H2---滤料未膨胀前的厚度（m）。
设计中取m0=0.41，=1000Kg/m3,=2650Kg/m3,,H2=0.7m。
（4）冲刺水箱高度
式中Ht---冲洗水箱的箱底距冲洗排水曹顶的高度（m）；
hw1---水箱与滤池间的冲洗管道的沿程和局部水头损失之和（m）；
hw2---配水系统的水头损失（m）；
hw5---备用水头（m），一般采用1.5~2.0m。
设计中取hw1=1.0m，hw2=hk=3.5m，hw5=1.5m
Ht=1.0+3.5+0.12+0.68+1.5=6.8m
3、水泵反冲洗
（1）水泵流量
式中---水泵流量（L/s）。
（2）水泵扬程：
式中：
H---水泵扬程（m）；
H0—排水槽顶与池最低水位高差（m），一般采用7m左右；
h1---水泵压水管路和吸水管路的水头损失（m）；
h5---安全水头（m），一般采用1~2m。
设计中取H0=7m，h1=2.0m，hw2=hk=3.5m，hw3=0.12m，hw4=0.68m，h5=1.5m。
H=7.0+2.0+3.5+0.12+0.68+1.5=14.8m
（3）水泵型号的选择：
查《给排水设计手册第十一册》选择两台水泵（一备一用），其型号为：
20SA-22A，泵的扬程为16m，流量为500L/s，配套电机选用Y315L1-6，选两台泵一用一备。
水泵吸水管采用钢管，吸水管直径DN700，管中流速V=1.3m/s符合要求。
水泵压水管也采用钢管，压水管直径DN600，管中流速V=1.71m/s,符合要求。
4.5.5.进、出水系统
1．、进水总渠
滤池的总进水量为Q1=33986.6=0.34m3/s
设计中取进水管为DN800，管中流速为0.68m/s
单个滤池进水管Q2=0.486/4=0.121m3/s
采用进水管直径D2=3500mm，管中流速0.89m/s.
2、反冲洗进水管
冲洗水流量qg=504L/s,采用管径D3=600mm，管中流速V3=1.93m/s
3、清水管
清水总水量：
Q4=0.340m3/
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