D型濾池設計計算書

1、首鋼 180000 噸/天 D 型濾池設計計算一、已知條件設計水量： Q=180000m 3/d濾池規(guī)格：共有14格，每格28卅，分2組，每組7格。 反沖洗流程：第一階段：單獨氣沖，沖洗歷時 35 min，氣洗強度23L/ ( m2 s);第二階段：氣水同時反沖洗，歷時 810 min，氣洗強度23L/ (m2 s)，水沖洗 強度 6L/ (m2 s);第三階段：清水漂洗，沖洗歷時 35 min，沖洗強度6 ( L/m2 s);反沖洗全過程中伴有表面掃洗，表面掃洗強度2.8 L/m2 s；沖洗時間共計t=1520min，沖洗周期T=24h。(取20min=1/3h )二、設計計算1 、池體設計

2、(1) 、濾速：v=Q/ (F X 24)F濾池總面積，14 X 28=392 m2v=180000/(392X24)=19.1m/h(2) 、校核強制濾速 vv=Nv/(N 1)=7 X 19.1/(7 1)=22.3m/h v 23m/h(3) 、濾池高度的確定濾板下布水區(qū)高度 H1=0.9m濾板高度 H2=0.03 m 濾網(wǎng)板(承托層)高度 H3=0.07 m濾網(wǎng)板與注塑蓋板之間高度 H4=1.9 mV 型槽與注塑蓋板之間距離為 H5=0.1 mV 型槽高度為 H6=0.635 mV 型槽頂至濾池頂高度為 H7=0.965 m則濾池總高H= H1 +H2+ H3+H4 +H5+ H6+

3、H7=0.9+0.03+0.07+1.9+0.1+0.635+0.965=4.6 m(4) 、水封池的設計按照試驗數(shù)據(jù)，DA863彗星式纖維濾料清潔濾層的水頭損失取H清=0.4 m正常過濾時，通過長柄濾頭的水頭損失HW 0.22 m，取0.2 m。忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾的水頭損失為： H 開始=0.4+0.2=0.6m為保證濾池正常時濾池內(nèi)的液面高出濾料層，水封井出水堰頂標高與濾料層相 同。堰底板與濾池底版標高相同，水封井出水堰總高 H 水封= H1 +H2+ H3=0.9+0.1+0.8=1.8 m 。2 、反洗水量和氣量計算(1)、反洗水量計算按水沖強度最大時計算，單獨

4、水洗時反洗強度最大為6 L/ (m2 s)Q 反=q 水 f=6 x 28=168L/s=0.168m 3/s=604.8m 3/hD 型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量Q 表水=q 表水 f=0.0028 x 28=0.0784m 3/s( 2)、反洗氣量 Q 氣的計算按單獨氣沖強度最大時的空氣流量計算，這時氣沖強度為23L/ (m2 s)Q 反氣=q 氣 f=23 x 28=644L/s=38.64m 3/min3、濾池管渠的布置(1)、反沖洗管渠A、氣水分配渠氣水分配渠起端寬取0.8m,高取2.3m ;末端寬取0.8 m，高取1.75 m。則起端 截面積1.84川，末端截面積1.4

5、卅。兩側(cè)沿程各布置28個配氣小孔和23個布水方 孔，共 56 個配氣小孔和 46 個布水方孔。B、排水集水槽排水集水槽槽頂端高出濾料層頂面 1.35 米，則排水集水槽起端槽高H 起=H1+H2+ H3+ 濾料層厚度 +1.35 2.3 0.1=0.9+0.03+0.07+0.8+1.35 2.30.1=0.75 米 式中，H1 H2 H3同前，2.3米為氣水分配渠起端高度，0.1為排水集水槽板厚。排水集水槽末端高H 末= H1+H2+H3+濾料層厚度 +1.35 1.75 0.1= 1.3 米 底坡=(1.30.75)/7.04=0.078C、排水集水槽排水能力校核。 由矩形端面暗溝(非滿流，

6、 n=0. 0 1 3 )計算公式校核集水槽能力 。 設集水槽超高 0.3 米，則槽內(nèi)水位高 h 排集=0.45 米，槽寬 b 排集 =0.8 米， 濕周 X=b+2h=0.8+2 X 0.45=1.7 米水流斷面。A排集=bh=0.8 X 0.45=0.36米2水力半徑：R= A排集/X=0.36/1.7=0.212 米水流速度：v=(R2/3 i1/2)/n =(0.212 2/3 X 0.078 1/2)/0.013=0.356X0.28/0.013=7.67m/s過水能力Q排集=A排集v=0.36 X7.67= 2.76m 3/s ,實際水量：Q s=Q 反水+Q 表水=0.168+0

7、.0784=0.2464m 3/s v 2.76 m 3/s( 2)、進水管渠A、進水總渠8 座濾 池雙 側(cè) 進水 ，每 4 座 濾 池共 用一 個 進 水渠 ，進 水 渠 流 量 為Q=180000/4m 3/d=0.52m 3/s,進水總渠流速取0.8m/s，則水流斷面積A 進總=Q/v=0.52/0.8=0.65m 2水面高 1.2m，總渠寬 1.4m，實際流速 v 0.52/1.2 X 1.4=0.31m/s 。B、每座濾池的進水孔每座濾池由進水側(cè)開一個進水孔， 進水總渠的水通過這個進水孔進入濾池。 進水 孔設電動閘門，在反沖洗時調(diào)節(jié)閥門的開啟度，供給反洗表掃水?？卓诿娣e按孔口淹沒出流

8、公式 Q=0.8A(2gh)1/2 計算，其面積按濾池強制過濾 水量計，孔口兩側(cè)水位差取 0.1m，則孔口面積：A 孔=Q 強/ (0.8 (2gh) 1/2)Q 強=180000/ (12X86400) =0.174m 3/sA 孔=0.174/ (0.8 X( 2X 9.81 X 0.1 ) 1/2) =0.155m2孔口寬高=400 X 400伽，實際孔口面積 0.16 m2C、濾池內(nèi)設的寬頂堰為保證進水穩(wěn)定性， 進水總渠引來的水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠， 再 經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的 V 型槽。寬頂堰堰寬b寬頂=5.28m，寬頂堰與進水總渠平行設置，與進水總渠側(cè)壁相距 0.

9、7m，堰上水頭由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh 3/2得：h 寬頂=Q 強/ (1.84b 寬頂)3/2=0.174/ ( 1.84 X 5.28 ) 2/3=0.04m。D、每座濾池的配水渠進入每座濾池的水經(jīng)過寬頂堰溢流于配水渠， 由配水渠兩側(cè)的進水孔進入濾池內(nèi) 的 V 型槽。濾池配水渠寬b配渠=0.7m ,渠高1.5m ,渠總長等于濾池總寬，則渠長L配渠=5.28。 當渠內(nèi)水深h配渠=1.00m時，流速(進來的渾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進水孔流去， 每側(cè)流量為 Q 強/2)v配渠=Q強/ (2b配渠h配渠 ) =0.174/(2X 0.7X1.00) =0.124m/sE、配水渠過水能力

10、校核配水渠的水力半徑R 配渠=b 配渠 h 配渠/ (2h 配渠+b 配渠)=0.7 X 1.00/ (2 X 1.00+0.7 ) =0.7/2.7=0.26m,配水渠的水力坡降：I 渠=(nv 渠/R 渠2/3) 2= (0.013 X 0.124/0.26 2/3) 2=1.55 X 10-5渠內(nèi)水面降落量 h 渠=1 渠L 渠/2=1.55 X 10-5X 5.28/2=4.09 X 10-5m配水渠最高水位h配渠+ h渠1.0m v渠高1.6m。進 V 型槽配水孔斷面積為 A=0.374m 2進 V 型槽配水孔流速 v= Q 強/2A=0.174/ (2X 0.374) =0.23m

11、/s。4、V 型槽的設計V型槽槽底設表面掃洗水出水孔，直徑取 d孔=0.03m,間隔0.1m，每槽共計70 個。則單側(cè) V 型槽表掃水出水孔總面積A 表孔=(3.14 X 0.032/4) X 70=0.0495 m2表掃水出水孔中心標高與排水集水槽堰頂相平，即V型槽底低于排水集水槽堰頂0.05m 。據(jù)潛孔出流公式Q=0.8A (2gh) 1/2,其中Q應為單格濾池的表掃水流量。則表面掃洗時 V 型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時液面hv液二Q 表水/(2 X 0.8A 表孔)2/(2g) =0.0784/(2 X 0.8 X 0.0495) 2/(2 X 9.81)=0.05m 反沖洗時排水集水槽的

12、堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh 3/2求得，其中b為集水槽長，b=L排槽=7m，Q為單格濾池反沖洗 流量表掃水的流量Q 反單=/6+2.8 ) X 28/1000=0.246m 3/sh 排槽=Q 反單/(1.84 X 7)2/3=0.072m。V型槽傾角500，垂直高度0.9m，壁厚0.1m。反沖洗時V型槽頂高出濾池內(nèi)液面的高度為0.90.05 h 排槽=0.90.050.072=0.778m。反沖洗時V型槽頂高出槽內(nèi)液面高度為0.9 一 h 排槽一hv 液=0.9 0.072 0.05=0.778m5、反沖洗水的供給/1 )、反洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失h1反沖洗配水管

13、用鋼管，DN350，管內(nèi)流速1.68m/s,1000i=11.5布置鋼總長計50m, 則反沖洗總管的沿程水頭損失 hf =I0=0115 X 50=0.575m表4 1沖洗管配件及阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)900彎頭66 X 0.78=4.68閥門33X 0.2=0.6等徑三通44X 0.1=0.4總計5.68 hj= v2/(2g)=5.68 X.682/(2 X.81)=0.82m則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失 h1 = hf+ hj=0.575+0.82=1.395m(2) 、集水池最低取水水位與濾池排水槽堰頂?shù)母卟頗0=4.415m(3) 、濾池配水系統(tǒng)的水頭損失 h

14、2A、氣水分配干渠的水頭損失按最不利條件，即氣水同時反沖洗時計算。此時渠上部是空氣，下部是反沖洗水，按矩形暗管(非滿流n=0.013 )近似計算氣水同時反沖洗時Q反氣水=0.168m 3/s,則氣水分陪渠內(nèi)水面高為:h 反水 =Q 氣水/( v 水干 b 氣水)=0.168/ (1.68 X 0.8 )=0.125m水力半徑:R反水=b氣水h反水/ (2h反水+b 氣水)=0.8X0.125/(2X0.125+0.8 )=0.095m水力坡降：i 反渠=(nv 渠/R 渠2/3) 2= (0.013 X 1.68/0.095 2/3) 2=0.011渠內(nèi)水頭損失 h反水=1反水l反水=0.01

15、1 X 7=0.077m。B、氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失 h方孔Q=0.8A (2gh) 1/2計算。其中Q為Q反氣水，A為配水方孔總面積，A方孔=0.552叭貝h 方孔=Q 反氣水/ (0.8A 方孔)2/2g=0.168/ (0.8 X 0.552 ) 2/ (2X9.81 )=0.019mC、 查手冊，反沖洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失h濾w 0.22mD、氣水同時通過濾頭時增加的水頭損失厶 h增氣水同時反沖洗時氣水比 n=23/6=3.83 ，長柄濾頭配水布氣系統(tǒng)的濾柄孔口總面積與濾池過濾總面積之比約為 1%，則長柄濾頭中的水流速度v 柄=Q 反氣水/ (1%X f) =0.168/(1

16、 % X28)=0.6m/s通過濾頭增加的水頭損失 h 增=9810n(0.01-0.01v+0.12v 2)=9810X3.83 X(0.01-0.010X.6+0.12 X0.62)=1773.4pa=0.177mH 2O則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失 h2為： h2= h反水+ h方孔+ h濾+ h增=0.077+0.019+0.22+0.177=0.493m(4) 、濾料層水頭損失厶h3濾料為DA863彗星式濾料。容重丫 1比水略重，水的容重丫 =1000 kg /m3，纖維濾料膨脹前的空隙率m0=0.9，濾料層膨脹前的厚度H3=0.3m，則濾料層水頭損失 h3= (丫 i/ 丫 -1) (

17、1-mo) H3取 0.5m(5) 、富裕水頭厶h4取1.5m則反沖洗水泵的最小揚程為：H 水泵=Ho+Ahi+ h2+ h3+ h4=4.415+1.395+0.493+0.5+1.5=8.303m選3臺SB250-250A型的單級單吸離心泵，2用1備，Q=600m 3/h, H=10m , P=37KW。5、反洗空氣的供給(1) 、長柄濾頭的氣壓損失 P濾頭根據(jù)資料，在該氣體流量下的壓力損失最大為： P 濾頭=3Kpa。(2) 、氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失 P氣孔反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速v 氣孔=Q 氣孔/A 氣孔=0.644/ (2 X 28 X 0.785 X 0.052) =

18、5.86m/s壓力損失按孔口出流公式 Q=3600 MA (2gA p/丫)1/2計算式中：卩孔口流量系數(shù)，卩=0.6A孔口面積，0.00196 m2 P壓力損失伽水柱g重力加速度，g=9.81 m2 /sQ 氣體流量，m3/h丫一一水的相對密度，丫 =1 P 氣孔=(Q2 氣孔 丫)/ (2 X 36002 卩 2A2 氣孔 g)=41.42/(2 X36002X0.62X0.001962X9.81)=4.9 mm H2O 0.0478 Kpa(3) 、配氣管道的總壓力損失厶P管A、配氣管道的沿程壓力損失 P1反沖洗空氣流量0.644m 3/s,配氣干管用DN250鋼管，流速13.1m/s,

19、反沖洗空氣 管總長約50m,氣水分配渠內(nèi)的壓力忽略不計。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓計算公式P氣壓= (1.5+H 氣壓 )x 9.81P氣壓空氣壓力，KpaH氣壓長柄濾頭距反沖洗水面咼度，m, H氣壓=2.25m則反沖洗時空氣管內(nèi)氣體壓力P 空氣=(1.5+H 氣壓)x 9.81= (1.5+2.25 ) x 9.81=36.79 Kpa空氣溫度按30C考慮，查表，空氣管道的摩阻為 9.8 Kpa/1000 m 則配氣管道沿程壓力損失 P1=9.8 x 50/1000=0.49 KpaB、配氣管道的局部壓力損失 P2主要配件及去度換算系數(shù)K見表表5 1反沖洗空氣管配件及長度換算系數(shù)配件名稱數(shù)量/個長度換算系數(shù)K90彎頭80.7 x 8=5.6閥門30