D型濾池設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、首鋼180000噸/天D型濾池設(shè)計(jì)計(jì)算一、已知條件設(shè)計(jì)水量：Q=180000m3/d濾池規(guī)格：共有14格，每格28 ，分2組，每組7格。反沖洗流程：第一階段：單獨(dú)氣沖，沖洗歷時(shí)35 min，氣洗強(qiáng)度23L/（m2s）；第二階段：氣水同時(shí)反沖洗，歷時(shí)810 min，氣洗強(qiáng)度23L/（m2s），水沖洗強(qiáng)度6L/（m2s）；第三階段：清水漂洗，沖洗歷時(shí)35 min，沖洗強(qiáng)度6（L/m2s）；反沖洗全過程中伴有表面掃洗，表面掃洗強(qiáng)度2.8 L/m2s；沖洗時(shí)間共計(jì)t=1520min，沖洗周期T=24h。（取20min=1/3h）二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、池體設(shè)計(jì)（1）、濾速：v=Q/（F24）F濾池總面積，14

2、28=392v=180000/（39224）=19.1m/h（2）、校核強(qiáng)制濾速vv=Nv/(N1)=719.1/(71)=22.3m/h23m/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+ H7=0.9+0.03+0.07+1.9+0.1+0.635+0.965=4.6 m（4）、水封池的設(shè)計(jì)按

3、照試驗(yàn)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(shí)，通過長柄濾頭的水頭損失H0.22 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(shí)濾池內(nèi)的液面高出濾料層，水封井出水堰頂標(biāo)高與濾料層相同。堰底板與濾池底版標(biāo)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(jì)算（1）、反洗水量計(jì)算按水沖強(qiáng)度最大時(shí)計(jì)算，單獨(dú)水洗時(shí)反洗強(qiáng)度最大為6 L/（m2s）Q反=q水f=628=168L/s=0.168m3/s=604.8m3/hD型濾池反沖洗

4、時(shí)，表面掃洗同時(shí)進(jìn)行，其流量Q表水=q表水f=0.002828=0.0784m3/s（2）、反洗氣量Q氣的計(jì)算按單獨(dú)氣沖強(qiáng)度最大時(shí)的空氣流量計(jì)算，這時(shí)氣沖強(qiáng)度為23L/（m2s）Q反氣=q氣f=2328=644L/s=38.64m3/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，末端截面積1.4。兩側(cè)沿程各布置28個(gè)配氣小孔和23個(gè)布水方孔，共56個(gè)配氣小孔和46個(gè)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

5、厚度+1.352.30.1=0.9+0.03+0.07+0.8+1.352.30.1=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+1.351.750.1= 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，n=0.013）計(jì)算公式校核集水槽能力 。設(shè)集水槽超高0.3米，則槽內(nèi)水位高h(yuǎn)hhhhhhhhhh h排集=0.45米，槽寬b排集 =0.8米，濕周X=b+2h=0.8+20.45=1.7米 水流斷面。A排集=bh=0.80.45=0

6、.36米2水力半徑：R= A排集/X=0.36/1.7=0.212米水流速度：v=(R2/3i1/2)/n =(0.2122/30.078 1/2)/0.013=0.3560.28/0.013=7.67m/s過水能力Q排集=A排集v=0.367.67= 2.76m3/s ,實(shí)際水量：Q反=Q反水+Q表水=0.168+0.0784=0.2464m3/s2.76 m3/s （2）、進(jìn)水管渠A、進(jìn)水總渠8座濾池雙側(cè)進(jìn)水，每4座濾池共用一個(gè)進(jìn)水渠，進(jìn)水渠流量為Q=180000/4m3/d=0.52m3/s,進(jìn)水總渠流速取0.8m/s，則水流斷面積 A進(jìn)總=Q/v=0.52/0.8=0.65m2水面高1

7、.2m，總渠寬1.4m，實(shí)際流速v=0.52/1.21.4=0.31m/s。B、每座濾池的進(jìn)水孔每座濾池由進(jìn)水側(cè)開一個(gè)進(jìn)水孔，進(jìn)水總渠的水通過這個(gè)進(jìn)水孔進(jìn)入濾池。進(jìn)水孔設(shè)電動閘門，在反沖洗時(shí)調(diào)節(jié)閥門的開啟度，供給反洗表掃水?？卓诿娣e按孔口淹沒出流公式Q=0.8A（2gh）1/2計(jì)算，其面積按濾池強(qiáng)制過濾水量計(jì)，孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口面積：A孔=Q強(qiáng)/（0.8（2gh）1/2）Q強(qiáng)=180000/（1286400）=0.174m3/sA孔=0.174/（0.8（29.810.1）1/2）=0.155m2孔口寬高=400400，實(shí)際孔口面積0.16 m2C、濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰為保證進(jìn)水穩(wěn)定

8、性，進(jìn)水總渠引來的水經(jīng)過寬頂堰進(jìn)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(jìn)水總渠平行設(shè)置，與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距0.7m，堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2得：h寬頂=Q強(qiáng)/（1.84b寬頂）3/2=0.174/（1.845.28）2/3=0.04m。D、每座濾池的配水渠進(jìn)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(jìn)水孔進(jìn)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(dāng)渠內(nèi)水深h配渠=1.00m時(shí)，流速（進(jìn)來的渾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去，每側(cè)流量為Q

9、強(qiáng)/2）v配渠=Q強(qiáng)/（2b配渠h配渠）=0.174/（20.71.00）=0.124m/sE、配水渠過水能力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）=0.71.00/（21.00+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=（0.0130.124/0.262/3）2=1.5510-5渠內(nèi)水面降落量h渠=I渠L渠/2=1.5510-55.28/2=4.0910-5m配水渠最高水位h配渠+h渠1.0m渠高1.6m。進(jìn)V型槽配水孔斷面積為A=0.374m2進(jìn)V型槽配水孔流速v= Q強(qiáng)/2A=0.174/（20.374）=0.23m/

10、s。4、V型槽的設(shè)計(jì)V型槽槽底設(shè)表面掃洗水出水孔，直徑取d孔=0.03m,間隔0.1m，每槽共計(jì)70個(gè)。則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積 A表孔=（3.140.032/4）70=0.0495表掃水出水孔中心標(biāo)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(yīng)為單格濾池的表掃水流量。則表面掃洗時(shí)V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時(shí)液面hv液=Q表水/（20.8A表孔）2/（2g）=0.0784/(20.80.0495)2/(29.81)=0.05m反沖洗時(shí)排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2求得，其中b為集水槽長，

11、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）28/1000=0.246m3/sh排槽= Q反單/(1.847)2/3=0.072m。V型槽傾角500，垂直高度0.9m，壁厚0.1m。反沖洗時(shí)V型槽頂高出濾池內(nèi)液面的高度為0.90.05h排槽=0.90.050.072=0.778m。反沖洗時(shí)V型槽頂高出槽內(nèi)液面高度為0.9h排槽hv液=0.90.0720.05=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反沖洗配水管用鋼管，DN350，管內(nèi)流速1.68m/s,1000i=11.5布置鋼總長計(jì)50m,則反沖洗總管的沿程水頭損失hf=

12、Il=0.011550=0.575m表41 沖洗管配件及阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/個(gè)局部阻力系數(shù)900彎頭閥門等徑三通63460.78=4.6830.2=0.640.1=0.4總計(jì)5.68hj= v2/(2g)=5.681.682/(29.81)=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h2A、氣水分配干渠的水頭損失按最不利條件，即氣水同時(shí)反沖洗時(shí)計(jì)算。此時(shí)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(jì)算。氣水同時(shí)反沖

13、洗時(shí)Q反氣水=0.168m3/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/（1.680.8）=0.125m水力半徑：R反水=b氣水h反水/（2h反水+b氣水）=0.80.125/（20.125+0.8）=0.095m水力坡降：i反渠=（nv渠/R渠2/3）2=（0.0131.68/0.0952/3）2=0.011渠內(nèi)水頭損失h反水=I反水l反水=0.0117=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(jì)算。其中Q為Q反氣水，A為配水方孔總面積，A方孔=0.552，則，h方孔=Q反氣水/（0.8A方孔）2/2g=0.168/

14、（0.80.552）2/（29.81） =0.019mC、查手冊，反沖洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失h濾0.22mD、氣水同時(shí)通過濾頭時(shí)增加的水頭損失h增氣水同時(shí)反沖洗時(shí)氣水比n=23/6=3.83，長柄濾頭配水布?xì)庀到y(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%f）=0.168/(1 %28)=0.6m/s通過濾頭增加的水頭損失 h增=9810n(0.01-0.01v+0.12v2)=98103.83(0.01-0.010.6+0.120.62)=1773.4pa=0.177mH2O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.

15、077+0.019+0.22+0.177=0.493m（4）、濾料層水頭損失h3濾料為DA863彗星式濾料。容重1比水略重，水的容重=1000/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=（1/-1）（1-m0）H3取0.5m（5）、富裕水頭h4取1.5m則反沖洗水泵的最小揚(yáng)程為：H水泵=H0+h1+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=600m3/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)

16、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(shí)氣體通過配氣小孔的流速v氣孔=Q氣孔/A氣孔=0.644/（2280.7850.052）=5.86m/s壓力損失按孔口出流公式Q=3600A（2gp/）1/2計(jì)算式中：孔口流量系數(shù)，=0.6A孔口面積，0.00196P壓力損失 水柱g重力加速度，g=9.81/sQ氣體流量，m3/h水的相對密度，=1P氣孔=（Q2氣孔）/（2360022A2氣孔g） =41.42/(2360020.620.0019629.81) =4.9H2O0.0478 Kpa（3）、配氣管道的總壓力損失P管A、配氣管

17、道的沿程壓力損失P1反沖洗空氣流量0.644m3/s,配氣干管用DN250鋼管，流速13.1m/s,反沖洗空氣管總長約50m,氣水分配渠內(nèi)的壓力忽略不計(jì)。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓計(jì)算公式P氣壓=（1.5+H氣壓）9.81P氣壓空氣壓力，KpaH氣壓長柄濾頭距反沖洗水面高度，m，H氣壓=2.25m則反沖洗時(shí)空氣管內(nèi)氣體壓力P空氣=（1.5+H氣壓）9.81=（1.5+2.25）9.81=36.79 Kpa空氣溫度按30oC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=9.850/1000=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

18、表表51 反沖洗空氣管配件及長度換算系數(shù)配件名稱數(shù)量/個(gè)長度換算系數(shù)K90彎頭閥門等徑三通8330.78=5.60.253=0.751.333=3.99K10.34當(dāng)量長度的換算公式：L0=55.5KD1.2式中 L0管道當(dāng)量長度，mD管徑，mK長度換算系數(shù)空氣配管換算長度L0=55.5KD1.2=55.510.340.251.2=108.73m。則局部壓力損失為P2=108.739.8/1000=1.07 Kpa配氣管道的總壓力損失：P管=P1+P2=0.49+1.07=1.56 Kpa（4）、取富余壓力P富=4.9Kpa本系統(tǒng)采用氣水同時(shí)反沖洗，對氣壓要求最不利情況發(fā)生在氣水同時(shí)反洗時(shí)，此時(shí)要求鼓風(fēng)機(jī)或貯氣罐調(diào)壓閥出口的靜壓力為：P出口=P濾頭+P氣孔+P