V型濾池設(shè)計(jì)計(jì)算

1、3.6 V型濾池設(shè)計(jì)計(jì)算3.6.1設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)2組濾池，每組濾池設(shè)計(jì)水量Q=10500m³/d,設(shè)計(jì)濾速=10m/h，過(guò)濾周期48h濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失采用1.8m第一步 氣沖沖洗強(qiáng)度=15L/(s. m²)，氣沖時(shí)間=3min第二步 氣、水同時(shí)反沖=15L/(s. m²)，=4L/(s. m²)，=4min第三步 水沖強(qiáng)度=5L/(s. m²)，=5min沖洗時(shí)間t=12min；沖洗周期T=48h反沖橫掃強(qiáng)度1.8L/(s. m²) ，濾池采用單層加厚均質(zhì)石英砂濾料，粒徑0.96-1.35mm，不均勻系數(shù)1.2-1.6

2、。3.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算1. 平面尺寸計(jì)算1)濾池工作時(shí)間 =24t=24 0.2×=23.9h 2) 濾池總面積F=87.9m² 3) 濾池的分格濾池底板用混凝土，單格寬=3.5m,單格長(zhǎng)=13m,（一般規(guī)定V型濾池的長(zhǎng)寬比為2 ：14 ：1，濾池長(zhǎng)度一般不宜小于11m；濾池中央氣，水分配槽將濾池寬度分成兩半，每一半的寬度不宜超過(guò)4m）面積45.5m²，共2座，每座面積45.5 m²，總面積91m²。4) 校核強(qiáng)制濾速 =20m/h, 滿足v20m/h的要求。5) 濾池高度的確定H=0.80.11.21.40.40.30.1=4.3m式中：氣水

3、室高度，0.70.9m，取0.8m濾板厚度m，取0.1m濾料層厚度m，取1.2m濾層上水深m，取1.4m進(jìn)水系統(tǒng)跌差m，取0.4m進(jìn)水總渠超高m，取0.3m濾板承托層厚度m，取0.1m6) 水封井設(shè)計(jì)濾層采用單層均質(zhì)濾料，粒徑0.961.35mm，不均勻系數(shù)為1.21.6，均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計(jì)算 =180 =180××=19.43 式中： 水流通過(guò)濾料層的水頭損失,；水的運(yùn)動(dòng)黏度, ²/s,20時(shí)為0.0101²/s；g重力加速度，981²/s；濾料孔隙率，取0.5；與濾料體積相同的球體直徑，根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，取為0.1濾層厚度

4、，120v濾速，v=10m/h=0.28m/s濾料顆粒球度系數(shù)，天然沙粒0.750.80，取0.8根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，濾速為812 m/s時(shí)，清潔濾料層的水頭損失一般為3050，計(jì)算值比經(jīng)驗(yàn)值低，取經(jīng)驗(yàn)值的底限30位清潔濾料層的過(guò)濾水頭損失。正常過(guò)濾時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭的水頭損失0.22m，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí)的水頭損失為=0.3+0.22=0.52m,為保證正常過(guò)濾時(shí)池內(nèi)液面高出濾料層，水封井出水堰頂高與濾料層相同，設(shè)水封井平面尺寸2×2m²。堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：=0.3+=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m 因?yàn)槊孔鶠V

5、池過(guò)濾水量：=vf=10×45.5=455m³/h=0.13 m³/s 所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=計(jì)算得：=0.108m 則反沖洗完畢，清潔濾料層過(guò)濾時(shí)，濾池液面比濾料層高0.108+0.52=0.628m2 反沖洗管渠系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)柄濾頭配水配氣系統(tǒng),沖洗水采用沖洗水泵供應(yīng),為適應(yīng)不同沖洗階段對(duì)沖洗水量的要求,沖洗水泵采用兩用一備的組合,水泵宜于濾池合建,且沖洗水泵的安裝應(yīng)符合泵房的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。1) 反沖洗用水流量的計(jì)算反沖洗用水流量按水洗強(qiáng)度最大時(shí)計(jì)算，單獨(dú)水洗時(shí)反洗強(qiáng)度最大為5L/( m².s)=f=5×45.5=

6、227.5L/s=0.23m3/s=819m3/h V型濾池反沖洗時(shí)，表面掃洗同時(shí)進(jìn)行，其流量： =f=0.0018×45.5=0.082 m³/s 2)反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計(jì)算配水干管進(jìn)口流速應(yīng)為1.5m/s左右，配水干管的截面積=/=0.23/1.5=0.15m²反沖洗配水干管采用鋼管，DN500，流速1.17m/s，反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底兩側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)，反沖洗水通過(guò)布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值，配水支管流速為1.01.5m/s,取=1.0m/s,則配水支管的截面積=/=0.23/1.0=0.2

7、3m²，此為配水方孔總面積，沿渠長(zhǎng)方向兩側(cè)各均勻布置10個(gè)配水方孔，共計(jì)20個(gè)，孔中心間距1m，每個(gè)孔口面積：=0.23/20=0.0115 m²每個(gè)孔口尺寸取0.1×0.1m²。反沖洗水過(guò)孔流速v=0.23/2×10×0.1×0.1=1.15m/s滿足要求。3) 反沖洗用氣量計(jì)算采用鼓風(fēng)機(jī)直接充氣，采用兩組,一用一備。反沖洗用氣流量按氣沖強(qiáng)度最大時(shí)的空氣流量計(jì)算，這是氣沖強(qiáng)度為15L/( m².s)=f=15×45.5=682.5L/s=0.68m3/s 4) 配氣系統(tǒng)的斷面計(jì)算 配氣干管進(jìn)口流速應(yīng)為5

8、m/s左右，則配氣干管的截面積=0.136 m² 反沖洗配氣干管采用鋼管，DN400,流速5.41m/s，反沖洗用空氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠，尤其水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】着錃獾綖V池底部布水區(qū)。布?xì)庑】拙o貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計(jì)20個(gè)，反沖洗用空氣通過(guò)布?xì)庑】椎牧魉侔捶礇_洗配氣支管的流速取值。反沖洗配氣支管流速為10m/s左右，配氣支管的截面積=/=0.68/10=0.068m²每個(gè)布?xì)庑】酌娣e:=/20=0.068/20=0.0034 m²，孔口直徑 =0.07m，取70mm每孔配氣量:=/20=0.68/20=0.034m³/s=12

9、2.4m³/h2.5 氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì)對(duì)氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水同時(shí)反沖洗時(shí)，亦即氣水同時(shí)反沖洗時(shí)要求氣水分配渠斷面面積最大。因此氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì)按氣水同時(shí)反沖洗的情況設(shè)計(jì)。氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗水的流量=f=4×45.4=182 L/s0.18m³/s 氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗空氣的流量=f=15×45.5=682.5L/s=0.68m³/s 氣水分配渠的氣水流速均按相應(yīng)的配水配氣干管流速取值，則氣水分配干渠的斷面積：=/+/=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m23.濾池管渠的布置1

10、)反沖洗管渠（1）氣水分配渠氣水分配渠起端寬取1.2m,高取1.5m，末端寬取1.2m，高取1.0m，則起端截面積為1.8m²，末端截面積1.2m²，兩側(cè)沿程各布置10個(gè)配水小孔和10個(gè)配氣小孔，孔間距1m，共20個(gè)配水小孔和20個(gè)配氣小孔，氣水分配渠末端所需最小截面積為0.256/20=0.0128末端截面積1.2 m²，滿足要求。（2）排水集水槽 排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,則排水集水槽起端槽高=+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為氣水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高=

11、+0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m,其中1.0為氣水分配渠末端高度坡底i=0.0380.02,符合設(shè)計(jì)要求。（3）排水集水槽排水能力校核由矩形斷面暗溝（非滿流，n=0.013）計(jì)算公式校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高0.3m，則槽內(nèi)水位高=1.2-0.3=0.9m，槽寬=1.0m，濕周X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m 水流斷面=1.0×0.9=0.9m2 水力半徑R=/X=0.9/2.8=0.32m 水流速度v=7.0m/s 過(guò)流能力=v=0.90×7.0=6.30 m³/s 實(shí)際過(guò)水量=+=0.23+0

12、.082=0.312m³/s6.12 m³/s，符合設(shè)計(jì)要求。2)進(jìn)水管渠（1）進(jìn)水管渠：2座濾池分成獨(dú)立的兩組，每組進(jìn)水總渠過(guò)水流量按強(qiáng)制過(guò)濾流量設(shè)計(jì)，流速要求0.81.2m/s,采用0.8m/s則過(guò)濾流量 =21000/2=437.5m3/h=0.122m³/s 過(guò)水?dāng)嗝?=0.16m2，進(jìn)水總渠寬0.8m，水面高0.2m。（2）單池進(jìn)水孔：每座濾池在進(jìn)水側(cè)壁開(kāi)三個(gè)進(jìn)水孔，進(jìn)水總渠的渾水通過(guò)這三個(gè)進(jìn)水孔進(jìn)入濾池，兩側(cè)進(jìn)水孔孔口在反沖洗時(shí)關(guān)閉，中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閘板，在反沖洗時(shí)不關(guān)閉，供給反洗表掃用水。調(diào)節(jié)閘板的開(kāi)啟度，使其在反沖洗時(shí)的進(jìn)水量等于表面掃洗用

13、水量，孔口面積按孔口淹沒(méi)出流公式Q=計(jì)算，其總面積按濾池強(qiáng)制過(guò)濾水量計(jì)，強(qiáng)制過(guò)濾水量=0.122m³/s孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口總面積=×=0.136m2 0.14m2 中間孔面積按表面掃洗水量設(shè)計(jì)：=×=0.14×=0.09m2 孔口寬=0.9 m,孔口高=0.1m兩個(gè)側(cè)孔口設(shè)閥門(mén)，采用橡膠囊充氣閥，每個(gè)側(cè)孔面積=0.03m2孔口寬=0.3m，孔口高=0.1m（3）寬頂堰： 為保證進(jìn)水穩(wěn)定性，進(jìn)水總渠引來(lái)的待濾水經(jīng)過(guò)寬頂堰進(jìn)入每座濾池內(nèi)的配水渠，在經(jīng)配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰堰寬取=4m，寬頂堰與進(jìn)水總渠平行布置，與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距0.5

14、m。堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=計(jì)算得 ： =0.07m（4）濾池配水渠：進(jìn)入每座濾池的待濾水經(jīng)過(guò)寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩側(cè)的進(jìn)水孔進(jìn)入濾池內(nèi)的V型槽，濾池配水渠寬取b配渠=0.4m，渠高為0.6m，渠總長(zhǎng)等于濾池總寬，則渠長(zhǎng)=3.5m，當(dāng)渠內(nèi)水深=0.2m時(shí)，末端流速（進(jìn)來(lái)的待濾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去，每側(cè)流量/2）=1.01m/s， 滿足濾池進(jìn)水管渠流速的要求。（5）配水渠過(guò)水能力校核：配水渠水力半徑=0.1m 配水渠水力坡降=<0.002 渠內(nèi)水面降落=0.002×3.5/2=0.0035m 因?yàn)榕渌罡咚籬=+=0.2+0.0035=0.2035m

15、渠高0.6m,所以配水渠的過(guò)水能力滿足要求。4)V型槽的設(shè)計(jì)V型槽槽底射表掃水出水孔，直徑取0.025m，間隔0.15m，每槽共計(jì)90個(gè)，則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積為:=×90=0.044m2 表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰頂0.15m。據(jù)潛孔出流公式Q=，其中Q應(yīng)為單個(gè)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=0.11m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=求得，其中b為集水槽長(zhǎng)13m，Q為單格反沖洗流量=/2=0.23/2=0.115m3/s所以 =0.03m V型槽傾角45°，垂直高度0.

16、6m，壁厚0.05m。反沖洗時(shí)V型槽頂高出濾池內(nèi)液面高度為：H=0.60.15=0.60.150.030.11=0.31m3)沖洗水的供給,選用沖洗水箱供水的計(jì)算 (1)沖洗水箱到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失反沖洗時(shí)干管用鋼管DN500，管內(nèi)流速1.17m/s，1000i=1.80。沖洗水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為：=0.53m (2) 配水系統(tǒng)水頭損失為h2=0.34m (3)濾料層水頭損失：=1.16式中：濾料石英砂的密度，=2.65t/m3； 水的密度，=1 t/m3； m0濾料膨脹前的空隙率，m0=0.41； H3濾料層膨脹前的厚度，H3=1.2m。（4）安全富余水頭：h4=1.5m，沖洗水箱底應(yīng)高于洗砂排水槽面：0.53+0.34+1.16+1.5=3.53m（5）