最新最全V型滤池计算.docx
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最新最全V型滤池计算
V型滤池计算
一、设计参数
一)设计规模
1、总处理水量
Qmax=180000*1.06=190800m3/d(水厂自用水量按6%设计)
滤池共分为两组,则单组滤池处理水量应为:
Q0=190800/2=95400m3/d=3975m3/h=1.104m3/s
2、单格滤池处理水量:
每组滤池分为五格,则每格处理水量应为:
Q=95400/5=19080m3/d=795m3/h=0.22m3/s(校核水量)
Q=63600/5=12720m3/d=530m3/h=0.147m3/s(设计水量)
二)滤速
设计取滤速为:
v=8.74m/s(6万m3/d水量时设计滤速为5.82m/s)
三)冲洗强度
气冲:
Qq=15.0L/s∙m2t=6min
水冲:
Qs=1.94L/s∙m2(气洗阶段)t=6min
Qs=3.8L/s∙m2(气洗阶段)t=6min
表洗水(原水)强度1.8L/s∙m2持续冲洗
二、设计计算:
1、有效过滤面积:
F0=Q/v=795/8.74=91m2
2、取反冲洗排水槽宽度为:
b=1.0m
3、平面布置
取滤池池长L=13.0m,池宽B=8.4m则:
滤池有效过滤面积为:
F=13*8.4-13*1.4=91m2故符合要求。
实际滤速为:
v=795/91=8.74m/s(校核水量滤速)
v=530/91=5.82m/s(设计水量滤速)
(计算中取反冲洗排水槽壁厚为0.20m)
4、反冲洗水量、气量
冲洗阶段
冲洗强度(L/s∙m2)
单格滤池面积(m2)
冲洗水量、气量m3/s
气冲(气量)
15.0
91
1.37
气冲(水量)
1.94
0.18
漂洗(水量)
3.8
0.35
表冲(水量)
1.8
0.16
5、进水孔
取过孔流速v=0.9m/s,则空口面积应为:
Fjk=Q/v=0.22/0.9=0.24m2
取孔口尺寸为:
LxH=500x500(mm)
过孔实际流速为:
v=0.22/0.25=0.88m/s
6、进水渠道
取进水渠道内流速为0.48m/s,渠道宽为2.0m,渠道内最大流量为:
Q0=1.104m3/s,则渠道内有效水深应为:
H=1.104/0.48/2.0=1.15m
取超高0.40m,则渠道断面为B×H=2.0×1.55m
7、V型槽
V型槽槽底设表面扫洗出水孔,直径取dv孔=0.04m,表扫孔间距150mm,每槽共计表扫孔86个,则单侧V型槽出水孔总面积
A表孔=(3.14×0.042/4)×86=0.108m2
进水量为0.11m3/s时,v孔=1.02m/s
表扫水量为0.08m3/s时,v孔=0.74m/s
8、滤后水出水管(滤后水集水渠与操作间水泵吸水渠联通管):
取出水管管径为DN1200,则出水管内流速为:
v=Q/F=1.104/(3.14×0.62)=0.98m/s
9、出水总管:
出水总管采用钢管,取管内最大流速为1.4m/s,则管径应为D=1400mm。
水泵吸水内堰顶标高为86.8m,反冲洗水泵中心标高为85.48m。
10、滤料采用均质石英砂,有效粒径为0.95mm,不均匀系数K=1.2~1.4。
砂层厚度采用1.20m;垫层采用粒径为4-8mm粒石,厚度为50mm。
11、每格滤池实际过滤面积为:
91m2
12、滤池竖向布置
超高800mm
滤料上水深1250mm
滤料厚度(含垫层)1250mm
滤板厚度100mm
配水区高度900mm
滤池总高4300mm
三、反冲洗系统计算
一)气冲:
Qq=15.0L/s∙m2
水冲:
Qs=1.94L/s∙m2(气洗阶段)
Qs=3.8L/s∙m2(气洗阶段)
表洗水(原水)强度1.8L/s∙m2
二)反冲洗水量、气量
冲洗阶段
冲洗强度(L/s∙m2)
单格滤池面积(m2)
冲洗水量、气量m3/s
气冲(气量)
15.0
91
1.37
气冲(水量)
1.94
0.18
漂洗(水量)
3.8
0.35
表冲(水量)
1.8
0.16
三)1、反冲洗水系统
1)选泵
反冲洗过程分为三个阶段,第一阶段为气冲阶段,先开一台罗茨鼓风机,再开一台罗茨鼓风机;第二阶段气水冲阶段,停一台罗茨鼓风机,开一台水泵,此时以一台水泵供给反冲洗水;第三阶段为漂洗阶段,此时风机全部关闭,开两台水泵,以两台水泵供给反冲洗水。
因此,单台反冲洗水泵选定如下:
Q=1.94×91×3600=635m3/h,扬程11.0m,电机功率35kW,转速=1450r/min
2)反冲洗水干管
管内最大流量为漂洗阶段,Q=0.35m3/s=350L/s
取管内流速为v=1.8m/s,得管径为DN500
2、反冲洗气系统
1)鼓风机选型
设计要求鼓风机流量为:
Q=1.37m3/s=4932m3/h
选用3台罗茨鼓风机(2用1备),每台风机风量2450m3/h、排气压力49kPa。
2)空气干管
取干管管径为DN350,支管管径为DN250
v支=13.8m/s,v总=14m/s。
3、反冲洗排水
1)取排水管管径为DN700,
管内最大流量为:
Q=0.35+0.16+0.18=0.69m3/s=690L/s
v=1.81m/s
2)排水槽
排水槽按一般集水槽计算。
槽宽为1.00m,槽内最大流量Q=0.51m3/s,取槽内流速为0.7m/s,则水深为:
h=Q/vB=0.51/0.7×1=0.73m考虑堰上跌水,排水槽起端深为0.95m。
排水槽底板底面最低处高出滤板底100mm,底板坡度为0.046,排水槽最低处深为1.55m。
排水槽顶端高出滤料层顶面0.5m
四)1、反冲洗水管路损失
1)反冲洗水管管底至排水槽顶的高差为2.6m。
2)冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h1。
反冲洗配水干管用钢管,管径DN=500,管内流速v=1.8m/s,布置管长L总计70m。
用海增威廉公式计算反冲洗总管的沿程水头损失为△hf=0.57m。
局部水头损失(冲洗管配件及局部阻力系数ξ见表)
△hj=ξv2/(2g)=9.07×1.82/(2×9.8)=1.5m
配件名称
数量/个
局部阻力系数ξ
大小头(DN300-350)
1
0.05
止回阀(DN350)
1
3.0
伸缩接头(DN350)
2
2×0.21=0.42
蝶阀(DN350)
2
2×0.3=0.6
三通(一端封堵)
3
3×1.5=4.5
三通
5
5×0.1=0.5
合计
14
9.07
反冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h1=△hf+△hj=2.07m。
3)滤池配水系统的水头损失△h2。
①气水分配干渠的水头损失按气水同时反冲洗时计算。
此时,渠上部是空气,下部是反冲洗水,按矩形暗管(非满流,n=0.013)近似计算。
此时气水分配渠内水面高h=0.18/(0.88×1.0)=0.20m
水力半径=1.0×0.2/(2×0.2+1.0)=0.14m
水力坡降=(nv/R2/3)2=1.8×10-3
渠内水头损失=1.8×10-3×13=0.023m
②气水分配干渠底部配水方孔水头损失。
配水方孔的实际总面积=2×26×0.01=0.52m2(两侧沿程各布置26个配气小孔和26个布水方孔,孔间距0.5m,共52个配气小孔和52个布水方孔)。
孔口按淹没出流公式Q=0.8A
,v=Q/0.8A
配水方孔水头损失=[0.18/(0.8×0.52)]2/(2×9.8)=0.01m
③反洗水经过滤头的水头损失。
根据有关资料,反洗水经过滤头的水头损失≤0.22m。
④气水同时通过滤头时增加的水头损失。
气水同时反冲时气水比k=7.73。
滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比为1.25%,则长柄滤头中的水流速度为0.18/(1.25%×91)=0.16m/s
通过滤头时增加的水头损失为9810k(0.01-0.01v+0.12v2)=870Pa=0.087m
⑤滤池配水系统的水头损失△h2=0.34m
4)砂滤层水头损失△h3。
石英砂滤料容重γ1为2.65t/m3,水的容重γ为1t/m3,滤料膨胀前的孔隙率m0为0.41m,滤料层膨胀前的厚度为1.2m。
滤料层水头损失
△h3=(γ1/γ-1)(1-m0)H=1.17m
5)富余水头△h4取1.5m,反冲洗水泵的最小扬程
H泵=2.6+2.07+0.34+1.17+1.5=7.68m
反冲洗水泵扬程11.0m满足要求。
2、反冲洗气管路损失
1)长柄滤头的气压损失△P滤头。
气水同时反冲洗时反冲洗用气量为1.37m3/s。
每格滤池滤板78块,每块滤板安装72个长柄滤头,共计安装长柄滤头数为5616个,每格滤头的通气量为0.244L/s。
滤头在该气体流量下的压力损失考虑3kPa。
2)气水分配渠配气小孔的气压损失△P气孔。
配气孔直径为0.05m,共52个配气小孔
反冲洗时气体通过配气小孔的流速为1.37/52/0.0020=13.2m/s。
流量系数μ取0.6,气水分配渠配气小孔压力损失
△P气孔=981v2/(2gμ2)=2.42kPa
3)配气管道的总压力损失△P管
①配气管道的局部压力损失△P1。
反冲洗空气管长度为75m,
干管管径为DN350,支管管径为DN250
v支=13.8m/s,v总=14m/s。
查《给水排水设计手册》第5册表6-2,空气管道的比摩阻为i气为3.82Pa/m,空气温度30°时浊度修正系数为0.98.配气管线沿程压力损失△P1=0.98×3.82×75=280.77Pa=0.28kPa
②反冲洗配气干管用钢管,管径DN=350,管内流速v=14m/s。
局部水头损失(冲洗管配件及局部阻力系数ξ见表)
△hj=10ξv2ρ/(2g)=10×13.95×142×1.205/(2×9.8)=1.68kPa
配件名称
数量/个
局部阻力系数ξ
大小头(DN250-350)
1
0.15
止回阀(DN250)
1
4.5
伸缩接头
2
2×0.21=0.42
闸阀(2个DN350,1个DN250)
3
2×0.07+0.08=0.22
三通(一端封堵)
3
3×1.5=4.5
三通
6
6×0.1=0.6
90°弯头
4
4×0.89=3.56
合计
20
13.95
配气管道的总压力损失
△P管=0.28+1.68=1.96kPa
4)气水冲洗室中的冲洗水压。
反洗时冲洗室水压等于:
排水槽堰上水头(0.05m)+排水槽顶到滤板高度(1.75m)+滤板厚度(0.10m)+滤层水头损失(1.17m)+滤头损失(0.22+0.087)
3.377×9.81=33.13kPa
5)空气管入口压力P=3+2.42+1.96+33.13+4.9(富余)=45.41kPa
罗茨鼓风机出口压力49kPa满足要求。