V型滤池计算说明书完整版样本.docx
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V型滤池计算说明书完整版样本
9.7过滤设备(V型滤池)
9.7.1设计要点:
①滤速可达7—20m/h,一般为12.5~15.0m/h。
②采用单层加厚均粒滤料,粒径一般为0.95~1.35mm,允许夸大到0.70~2.00mm,不均匀系数1.2~1.6或1.8之间。
③对于滤速在7—20m/h之间的滤池,其滤层厚度在0.95—1.5之间选用,对于更高的滤速还可相应增加。
④底部采用带长柄滤头底板的排水系统,不设砾石承托层。
⑤反冲洗一般采用气冲,气水同时反冲和水冲三个过程,大大节省反冲洗水量和电耗,气冲强度为13—16L/s·,清7水冲洗强度为3.6—4.1L/s·,表面扫洗用原水,一般为1.4—2.2L/s·。
⑥整个滤料层在深度方向的粒径分布基本均匀,在反冲洗过程中滤料层不膨胀,不发生水力分级现象,保证深层截污,滤层含污能力高。
⑦滤层以上的水深一般大于1.2m,反冲洗时水位下降到排水槽顶,水深只有0.5m。
⑧V型进水槽和排水槽分设于滤池的两侧,池子可沿着长的方向发展,布水均匀V型滤池是恒水位过滤,池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀,阀门可根据池内水位的高、低,自动调节开启程度,以保证池内的水位恒定。
V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大(约1.40m),粒径也较粗(0.95—1.35mm)的石英砂均质滤料。
当反冲洗滤层时,滤料呈微膨胀状态,不易跑砂。
V型滤池的另一特点是单池面积较大,过滤周期长,水质好,节省反冲洗水量。
单池面积普遍设计为70—90,甚至可达100以上。
由于滤料层较厚,载污量大,滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。
V型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗→气水同时冲洗→水冲洗+表面扫洗。
9.7.2设计参数确定
设计水量Q=8×104/d;滤速V=10m/h。
滤池冲洗确定(见下表)
冲洗强度(L/S.)
冲洗时间(min)
第一步(气冲)
15
3
第二步(气水同时冲洗)
空气15
水4
4
第三步(水冲)
5
5
总冲洗时间12min=0.2h
冲洗周期T=48h
反冲横扫强度1.8L/(s·)【一般为1.4~2.0L/(s·)】
9.7.3设计计算
(1)池体设计
①滤池工作时间t’(读者注:
平均每天的过滤时间)
t’=24-t×24/T=24-0.2×24/48=24-0.1=23.9(h)(式中未考虑排放滤水)
②滤池面积F
滤池总面积F=Q/V·t’=80000/10×23.9=335
③滤池的分格
为节省占地,选双格V型滤池。
本设计设置两组滤池,每组四格。
令单格宽=5m,长=9m,则单格面积45,每组面积f=180,总面积360。
池底板用混凝土。
④校核强制滤速V’
V’=NV/(N-1)=4×10/(4-1)=13.3m/h
⑤滤池高度的确定
滤池超高=0.30m
滤池口水深=1.50m
滤层厚度=1.40m(0.95~1.50m)
滤板厚=0.15m
滤板下布水区高度=0.90m(0.70~0.90m)
则滤池总高度
⑥水封井的设计
滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95~1.35㎜,不均匀系数1.20~1.60
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
式中:
△—水流经过清洁滤料层的水头损失,㎝;
V—水的运动黏度,/s;20℃时为0.0101/s
g—重力加速度,981/s2;
—滤料孔隙率;取0.50;
—与滤料体积相同的球体直径,㎝,取=0.141cm;
—滤层厚度,=140cm。
v—滤速,㎝/s,v=10m/h=0.28㎝/s;
∮—滤料粒径球度系数,天然砂粒为0.75~0.8,取0.75
△=,取13.0cm。
当滤速为8~10m/h时,清洁滤料层的水头损失一般为30~40㎝,计算值比经验值低,取经验值的低限30㎝为清洁滤料层的过滤水头损失,正常过滤时经过长柄滤头的水头损失△h=0.20m,忽略其它水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时,水头损失为:
△=0.30+0.20=0.50m
为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层,水封井出水堰顶标高与滤料层相同。
设计水封井平面尺寸1.50m×1.50m,堰底板比滤池底板低0.30m.
水封井出水堰总高:
△=0.3+=0.30+0.90+0.15+1.40=2.75m
因为每组滤料过滤水量:
=v·f=10×45=450=0.125
因此水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式
Q=1.84b计算得:
=/s
则反冲洗完毕时,滤池液面比滤料层高0.20+0.50=0.70m
(2)反冲洗管渠系统
设计参数:
长柄滤头配水配气系统,水洗时滤料不膨胀
①长柄滤头安装在混凝土滤板上,滤板固定在梁上,滤板用0.05m后预制板,上浇0.10m厚混凝土层,滤板下的长柄部分浸没于水中,长柄上端有小孔,下端有竖向条缝,气水同时反冲洗时,约有2/3空气有上缘小孔进入,1/3空气由缝隙进入柄内,长炳下端浸没部分还有一个小孔,流进冲洗水,这部分气水在柄内混合后有长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗.
②长柄滤头固定板下的气水室高度为0.70~0.90,其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.10~0.15m.
③向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面,由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。
④长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80,每平方米的滤头数量为49~64个。
⑤冲洗水和空气同时经过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。
⑥向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s左右;配气支管或孔口流速为10m/s左右。
配水干管进口流速为1.5m/s左右;配水支管或孔口流速1-1.5m/s。
㈠ 反冲洗用水量的计算:
反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算,单独水洗时反冲洗强度最大,为5L/(s·)
=·f=5×45=225L/s=0.225/s=810/h
V型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量:
=·f=0.0018×45=0.081/s
㈡反冲洗配水系统的断面计算.
①配水干管进口流速为1.50m/s左右,配水干管的截面积
=/=0.225/1.50=0.15
反冲洗配水干管用钢管DN500,流速v=1.11m/s
反冲洗水由反冲洗配水干管输至气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水的滤池底部布水区,反冲洗水经过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值
②配水支管流速或孔口流速为1.0~1.5m/s左右,取v水支=1.0m/s
则配水支管(渠)的截面积:
=/=0.225/1.0=0.225
此即配水方孔总面积。
沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔,共30个;孔中心间距0.70m,每个孔口面积:
=0.225/30=0.0075
每个孔口尺寸取0.09m×0.09m
③反冲洗用气量的计算:
反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算.这时气冲的强度为15L/(s·)
=·f=15×45=675L/s=0.675/s
④配气系统的断面计算.
配水干管(渠)进口流速应为5.0m/s左右,则配水干管的截面积
=/=0.675/5.0=0.135
反冲洗配气干管用钢管,DN400,流速4.85m/s。
反冲洗用空气有反冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气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40个,反冲洗用空气经过配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或孔口流速为10m/s左右,则配气支管的截面积:
=/=0.675/10=0.0675
每个布气小孔面积:
=/30=0.0675/30=0.00225
孔口直径:
=
每孔配气量:
=/30=0.675/30=0.0225/s=81/h
⑤气水分配渠的断面设计:
对气水分配渠端面面积要求的最不利条件发生的气水同时反冲洗时,亦即气水
同时反冲洗时要求气水分配渠端面面积最大。
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=180L/s=0.18/s
气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量:
=·f=15×45=675L/s=0.675/s
气水分配区的气水流速均按相应的配气,配水干管流速取值.
则气水分配干管的断面积.
=/+/=0.18/1.11+0.675/4.85=0.16+0.14=0.30
㈢滤池管渠的布置:
①反冲洗管渠.
a.气水分配渠.
气水分配渠起端宽0.40m,高取1.0m,末端宽取0.40m,高取0.70m,则起端截面积0.40,末端截面积0.28,两侧沿程各布置15个配气圆孔和15个布水方孔,孔间距0.70m,共30个配气圆孔和30个配水方孔,气水分配渠末端所需最小截面积0.39/40=0.013﹤末端截面积0.28,满足要求。
b.排水集水槽:
排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽高:
=+0.50-1.00
=0.90+0.15+1.40+0.50-1.00
=1.95m
式中:
同前池体设计部分滤池高度确定的内容,1.00m为气水分配渠起端高度.
排水集水槽末端高:
=+0.50-0.70=0.90+0.15+1.40+0.50-0.70=2.25m
式中,同前池体设计部分滤池高度确定的内容,0.70m为气水分配渠末端高度。
底坡i=(2.25-1.95)/L=0.30/11=0.027
c.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0.30m.则槽内水位高=1.65米,槽宽=0.60m
湿周X=b+2h=0.60+2×1.65=3.90
水流断面:
=b×h=0.60×1.65=0.99
水力半径:
R=/X=0.99/3.90=0.25m
水流速度:
v==4.8m/s
过流能力=·v=0.99×4.8=4.75/s
实际过水量:
=+=0.225+0.081=0.306/s﹤过流能力
②进水管渠.
a.进水总渠.
滤池分为两组,每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计,流速0.8~1.2m/s,则强制过滤流量
=(80000/3)×2=53334/d=0.617/s
进水总渠水流端面积=/v=0.617/1.0=0.617
进水总渠宽0.80m,水面高0.80m。
b.每座滤池的进水孔:
每座滤池由进水侧壁开三个进水孔,进水总渠的浑水经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,供给反冲洗表扫用水,调节闸门的开启度,使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量
孔口面积按口淹没出流公式:
Q=0.8A计算,因为是淹没流A=1,其总面积按滤池强制过滤水量计,孔口两侧水位差取0.10m,则孔口总面积
=/(0.8A)=0.617/0.8A
中间面积按表面扫水量设计.
=×(/)=0.55×(0.081/0.617)=0.072
孔口宽=0.24m,高=0.30m
两侧孔口设闸门.采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面孔:
=(-)/2=(0.55-0.072)/2≈0.24
孔口宽=0.40m,高=0.60m
c.每座滤池内设的宽顶堰.
为了保证进水稳定性,进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤