V型滤池设计计算.doc

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3.6V型滤池设计计算

3.6.1设计参数

设计2组滤池，每组滤池设计水量Q=10500m³/d,设计滤速ν=10m/h，过滤周期48h

滤层水头损失：

冲洗前的滤层水头损失采用1.8m

第一步气冲冲洗强度=15L/（s.m²），气冲时间=3min

第二步气、水同时反冲=15L/（s.m²），=4L/（s.m²），=4min

第三步水冲强度=5L/（s.m²），=5min

冲洗时间t=12min；冲洗周期T=48h

反冲横扫强度1.8L/（s.m²），滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6。

3.6.2设计计算

1.平面尺寸计算

1）滤池工作时间

=24—t=24—0.2×=23.9h

2）滤池总面积

F===87.9m²

3）滤池的分格

滤池底板用混凝土，单格宽=3.5m,单格长=13m,（一般规定V型滤池的长宽比为2：

1—4：

1，滤池长度一般不宜小于11m；滤池中央气，水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m）面积45.5m²，共2座，每座面积45.5m²，总面积91m²。

4）校核强制滤速

===20m/h,满足v≤20m/h的要求。

5）滤池高度的确定

H=＋＋＋＋＋＋=0.8＋0.1＋1.2＋1.4＋0.4＋0.3＋0.1=4.3m

式中：

——气水室高度，0.7～0.9m，取0.8m

——滤板厚度m，取0.1m

——滤料层厚度m，取1.2m

——滤层上水深m，取1.4m

——进水系统跌差m，取0.4m

——进水总渠超高m，取0.3m

——滤板承托层厚度m，取0.1m

6）水封井设计

　　滤层采用单层均质滤料，粒径0.96～1.35mm，不均匀系数为1.2～1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算

=180

=180××

=19.43㎝

式中：

——水流通过滤料层的水头损失,㎝；

——水的运动黏度,㎝²/s,20℃时为0.0101㎝²/s；

g——重力加速度，981㎝²/s；

——滤料孔隙率，取0.5；

——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据，取为0.1㎝

——滤层厚度，120㎝

v——滤速，v=10m/h=0.28m/s

——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75～0.80，取0.8

根据经验，滤速为8～12m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为30～50㎝，计算值比经验值低，取经验值的底限30㎝位清洁滤料层的过滤水头损失。

正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失≤0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2×2m²。

堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为：

=0.3++++=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m

因为每座滤池过滤水量：

=vf=10×45.5=455m³/h=0.13m³/s

所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=计算得：

===0.108m

则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.108+0.52=0.628m

2反冲洗管渠系统

本设计采用长柄滤头配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。

1）反冲洗用水流量的计算

　　反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/（m².s）

=f=5×45.5=227.5L/s=0.23m3/s=819m3/h

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：

=f=0.0018×45.5=0.082m³/s

2）反冲洗配水系统的断面计算

配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积=/=0.23/1.5=0.15m²反冲洗配水干管采用钢管，DN500，流速1.17m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1.0～1.5m/s,取=1.0m/s,则配水支管的截面积=/=0.23/1.0=0.23m²，此为配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置10个配水方孔，共计20个，孔中心间距1m，每个孔口面积：

=0.23/20=0.0115m²

每个孔口尺寸取0.1×0.1m²。

反冲洗水过孔流速

v=0.23/2×10×0.1×0.1=1.15m/s满足要求。

3）反冲洗用气量计算

采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。

反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/（m².s）

=f=15×45.5=682.5L/s=0.68m3/s

4）配气系统的断面计算

　配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积

===0.136m²

反冲洗配气干管采用钢管，DN400,流速5.41m/s，反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。

　　布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计20个，反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。

反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积=/=0.68/10=0.068m²

每个布气小孔面积:

=/20=0.068/20=0.0034m²，孔口直径

=0.07m，取70mm

每孔配气量:

=/20=0.68/20=0.034m³/s=122.4m³/h

2.5气水分配渠的断面设计

对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。

因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。

气水同时反冲洗时反冲洗水的流量

=f=4×45.4=182L/s0.18m³/s

气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量

=f=15×45.5=682.5L/s=0.68m³/s

气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：

=/+/

=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256m2

3.滤池管渠的布置

1）反冲洗管渠

（1）气水分配渠

气水分配渠起端宽取1.2m,高取1.5m，末端宽取1.2m，高取1.0m，则起端截面积为1.8m²，末端截面积1.2m²，两侧沿程各布置10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距1m，共20个配水小孔和20个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.256/20=0.0128﹤末端截面积1.2m²，满足要求。

（2）排水集水槽

　　排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽起端槽高

=++++0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,

式中:

H1，H2，H3同前，1.5为气水分配渠起端高度。

排水集水槽末端槽高

=++++0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m,

其中1.0为气水分配渠末端高度

坡底i===0.038﹥0.02,符合设计要求。

（3）排水集水槽排水能力校核

由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。

设集水槽超高0.3m，则槽内水位高=1.2-0.3=0.9m，槽宽=1.0m，湿周X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m

水流断面==1.0×0.9=0.9m2

水力半径R=/X=0.9/2.8=0.32m

水流速度v===7.0m/s

过流能力=v=0.90×7.0=6.30m³/s

实际过水量=+=0.23+0.082=0.312m³/s﹤6.12m³/s，符合设计要求。

2）进水管渠

（1）进水管渠：

2座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速要求0.8～1.2m/s,采用0.8m/s则过滤流量

=21000/2=437.5m3/h=0.122m³/s

过水断面

=0.16m2，进水总渠宽0.8m，水面高0.2m。

（2）单池进水孔：

每座滤池在进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。

调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量，孔口面积按孔口淹没出流公式Q=计算，其总面积按滤池强制过滤水量计，强制过滤水量

=0.122m³/s

孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积

=×=0.136m20.14m2

中间孔面积按表面扫洗水量设计：

=×=0.14×=0.09m2

孔口宽=0.9m,孔口高=0.1m

两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积

==0.03m2

孔口宽=0.3m，孔口高=0.1m

（3）宽顶堰：

为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。

宽顶堰堰宽取=4m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。

堰上水头由矩形堰的流量公式Q=

计算得：

===0.07m

（4）滤池配水渠：

进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b配渠=0.4m，渠高为0.6m，渠总长等于滤池总宽，则渠长=3.5m，当渠内水深=0.2m时，末端流速（进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量/2）

==1.01m/s，

满足滤池进水管渠流速的要求。

（5）配水渠过水能力校核：

配水渠水力半径==0.1m

配水渠水力坡降=<0.002

渠内水面降落=0.002×3.5/2=0.0035m

因为配水渠最高水位h=+=0.2