V型滤池设计计算.docx
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V型滤池设计计算
V型滤池设计计算
361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
v=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i=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i=4L/(s.m2),t气冰=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-1.35mm,不均匀系数。
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—X空二
T48
2)滤池总面积
F=2二21000=87.9m2
vT1023.9
3)滤池的分格
滤池底板用混凝土,单格宽b=,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2,共2座,每座面积m2,总面积91m2
4)校核强制滤速V
v/=_N£=耳卫=20m/h,满足vW20m/h的要求。
N121
5)滤池高度的确定
H=h1+H2+H3+H4+H5+H6+H7二IIIIH=4.3m
式中:
Hi气水室高度,~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〜1.35mm不均匀系数K80为
均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
2
=180X0.。
101(1-0・5)X
(1)21200.28
9810.530.80.1
二cm
式中:
H清水流通过滤料层的水头损失,cm;
水的运动黏度,cm2/s,20C时为cm2/s;
g――重力加速度,981cm2/s;
mo――滤料孔隙率,取;
do——与滤料体积相同的球体直径,cm,根据厂家提供数
据,取为cm
lo――滤层厚度,120cm
v滤速,v=10m/h=0.28m/s
——滤料颗粒球度系数,天然沙粒~,取
根据经验,滤速为8〜12m/s时,清洁滤料层的水头损失一般
为30〜50cm,计算值比经验值低,取经验值的底限30cm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=+=0.52m,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2X2m2
堰底板比滤池底板低0.3m,水封井出水堰总高为:
H水封=+H1+H2+H3+h7=++++=2.5m
因为每座滤池过滤水量:
Q单=vf=10X=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:
h水封=(①)3=(0.13—)‘=0.108m
1.84b1.842.0
则反冲洗完毕,清洁滤料层过滤时,滤池液面比滤料层高+=0.628m
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)
33
Q反水=4水f=5x=227.5L/s=0.23m/s=819m/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=X=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
Ak干二Q反水/V水干==2反冲洗配水干管采用钢管,DN5O0流速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〜1.5m/s,取V水支=1.0m/s,则配水支管的截面积A方孔二Q反水/V水支==2,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im每个孔口面积:
A小=20=0.0115m2
每个孔口尺寸取x0.1m2反冲洗水过孔流速
v=2x10xx=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)
3
Q反气=q气f=15x=682.5L/s=0.68m/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
反冲洗配气干管采用钢管,DN400流速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=10=2
每个布气小孔面积:
A气孔二A气支/20=20=0.0034m2,孔口直径
1
d气孔=(40.0034)20.07m,取70mm3.14
每孔配气量:
Q气孔=Q反气/20=20=0.034m3/s=122.4m3/h
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?
Kf=4x=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=15x=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
=+5=+=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20=m2v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起二H1+H2+H3+H7+1.2m
式中:
H,H2,H3同前,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+1.7m其中为气水分配渠末端高度
坡底i=H末-H起二工^=>,符合设计要求。
L13
(3)排水集水槽排水能力校核
由矩形断面暗沟(非满流,n=)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=0.9m,槽宽b排集=1.0m,湿
周X=b+2h=+2<=2.8m
水流断面A排集=b排集h排集=<=0.9m
水力半径R=A排集/X==0.32m
2121
水流速度v=Rit=03^038l=7.0m/s
n0.013
过流能力Q排集=A排集v=<=6.30m3/s
实际过水量Q反二Q反水+Q表水=+=0.312m3/sv6.12m3/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~1.2m/s,采用0.8m/s则过滤流量
3
Q=21000/2=437.5m/h=0.122m3/s
过水断面
FQ0.122=0.16m2,进水总渠宽0.8m,水面高0.2m。
v0.8
(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=0.64A2gh计算,其总面积按滤池强制过滤水量计,强制过滤水量
Q强0.122=0.122m3/s
2-1
孔口两侧水位差取0.1m,则孔口总面积
中间孔面积按表面扫洗水量设计:
A中孔=岛»Q表水二x0.082=0.09m2
Q强0.122
孔口宽B中孔=0.9m,孔口高H中孔=0.1m
两个侧孔口设阀门,采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面积
A孔-A中孔0.14-0.09_门cqe2
A侧==0.03m
22
孔口宽B侧孔=0.3m,孔口咼H侧孔=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
b宽顶=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=.84bh2/3
计算得:
h宽顶=
(一)3=(0.122)^=0.07m
1.84b宽顶1.844
(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配渠二,渠高为,渠总长等于滤池总宽,则渠长l配渠二,当渠内水深h配渠二时,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Q强/2)
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R配渠
b配渠h配渠=0.20.4=01m
2h配渠b配渠20.20.4
配水渠水力坡降i配渠(nv配渠/R配渠)2=(0.0131.0/0.172/3)2<
渠内水面降落h配渠i配渠L配渠/2=x2=0.0035m
因为配水渠最咼水位h=h配渠+h配渠=+=<渠高,所以配水渠的过水能
力满足要求。
4)V型槽的设计
V型槽槽底射表扫水出水孔,直径取0.025m,间隔0.15m,每
槽共计90个,则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为
表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m,即V型槽槽底的高度低
于集水槽堰顶0.15m。
据潜孔出流公式Q=0.64A・2gh,其中Q应为单个滤池的表扫水流量,
则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面
反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=l.84bh2/3求得,其中b为集水槽长13mQ为单格反冲洗流量Q反单=0反/2=2=s
22
所以h排槽=(°反单)3=(0.115)3=0.03m
1.84b1.8413
V型槽倾角45°,垂直高度0.6m,壁厚0.05m。
反冲洗时V型槽
顶高出滤池内液面高度为:
Hh排槽一hv液==0.31m
3)冲洗水的供给,选用冲洗水箱供水的计算
(1)冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失h1反冲洗时干管用
钢管DN500管内流速1.17m/s,1000i=。
冲洗水箱底到滤池配水
间的沿途及局部损失之和为:
h1=0.53m
(2)配水系统水头损失为h2=0.34m
(3)滤料层水头损失:
h3(十1)(1m。
)H3=(2.651)(10.41)1.2=
式中:
「1—滤料石英砂的密度,「1=m;
水的密度,r=1t/m3;
mo――滤料膨胀前的空隙率,m二;
H3――滤料层膨胀前的厚度,H=1.2m。
(4)安全富余水头:
h4=1.5m,冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面:
H0hih2h3h4+++=3.53m
(5)冲洗水塔容积按一座滤池冲洗水量的倍计算:
V1.5(Q反水t水Q反气水t气水)1.5(0.234600.18560)=163.8
5.设备选型
风机选型
根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力,风量要求选
2台LG50风机。
风量50nVmin,风压49kpa,电机功率60kw,—用一备,正常工作鼓风量共计50ni/min>q反气=44.88m3/min。
反冲洗水泵选型
选用12Sh-28型泵,2台(一用一备),性能参数:
流量
612-900m3/h,扬程10-14.5m,轴功率,电机功率40KV,允许吸上的真空高度为4.5m。