V型滤池设计计算.docx
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V型滤池设计计算
.
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q气1=15L/（s.m2），气冲时间t气=3min
第二步气、水同时反冲q气2=15L/（s.m2），q水1=4L/（s.m2），t气,水=4min
第三步水冲强度q水2=5L/（s.m2），t水=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
T/=24—t24=24—0.2×24=23.9h
T48
2）滤池总面积
F=Q=21000=87.9m2
vT1023.9
3）滤池的分格
滤池底板用混凝土，单格宽B=3.5m,单格长L=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v/
v/=NV
=2
10=20m/h,满足v≤20m/h的要求。
N1
2
1
5）滤池高度的确定
H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6＋H7=0.8＋0.1＋1.2＋1.4＋
0.4＋0.3＋0.1=4.3m
式中：
H1——气水室高度，0.7～0.9m，取0.8m
H2——滤板厚度m，取0.1m
H3——滤料层厚度m，取1.2m
H4——滤层上水深m，取1.4m
H5——进水系统跌差m，取0.4m
H6——进水总渠超高m，取0.3m
H7——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K80
为1.2～1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
H清=180（1
-m0）2（
1
）2l0v
gm0
3
d0
=180×
0.0101（1-0.5）2
×（
1
）21200.28
981
0.53
0.8
0.1
=19.43㎝
式中：
H清——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；
m0——滤料孔隙率，取0.5；
d0——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供
数据，取为0.1㎝
l0——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
h≤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H开始=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：
H水封=0.3+H1+H2+H3+H7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m
因为每座滤池过滤水量：
Q单=vf=10×45.5=455m3/h=0.13m3/s
2
所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3计算得：
Q单
2
=（
0.13
2
=0.108m
h水封=（
）3
）3
1.84b
1.84
2.0
..
.
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Q反的计算
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）
Q反水=q水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：
Q表水=q表水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
A水干=Q反水/V水干=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V水支=1.0m/s,则配水支管的截面积
A方孔=Q反水/V水支=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：
A小=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Q反气
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）
反气
气
f=15
×
3/s
Q
=q
45.5=682.5L/s=0.68m
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
Q反气
=
0.68
=0.136m2
A气干=
5
V气干
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
A气支=Q反气/V气支=0.68/10=0.068m2
每个布气小孔面积:
A气孔=A气支/20=0.068/20=0.0034m2，孔口直径
..
.
1
40.0034
d气孔=（）20.07m，取70mm
每孔配气量:
Q气孔=Q反气/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
Q反气水=q水f=4×45.4=182L/s0.18m3/s
气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量
Q反气=q气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：
A气水=Q反气水/V水干+Q反气/V气干
2
=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256m
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=0.0128m2
﹤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
H起=H1+H2+H3+H7+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
H末=H1+H2+H3+H7+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
H末-H起
=
1.71.2
坡底i=
13
L
=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h排集=1.2-0.3=0.9m，
槽宽b排集=1.0m，湿周X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m水流断面A排集=b排集h排集=1.0×0.9=0.9m2
水力半径R=A排集/X=0.9/2.8=0.32m
2121
水流速度v=R3i2=03230.0382=7.0m/s
n0.013
过流能力Q排集=A排集v=0.90×7.0=6.30m3/s
..
.
实际过水量Q反=Q反水+Q表水=0.23+0.082=0.312m3/s﹤6.12m3/s，
符合设计要求。
2）进水管渠
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