V型濾池設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)

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q氣 1=15L/(s. m 2)，氣沖時(shí)間t氣 =3min第二步 氣、水同時(shí)反沖q氣 2=15L/(s. m 2)， q水 1=4L/(s. m 2)，t氣 ,水 =4min第三步 水沖強(qiáng)度q水 2 =5L/(s. m 2) ， t水 =5min沖洗時(shí)間t=12min；沖洗周期T=48h反沖橫掃強(qiáng)度1.8L/(s. m 2) ，濾池采用單層加厚均質(zhì)石英砂濾料，粒徑0.96-1.35mm

2、，不均勻系數(shù)1.2-1.6 。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T/ =24 t 24 =24 0.2 24 =23.9hT482) 濾池總面積Q 21000F= Q =87.9m2vT 10 23.93) 濾池的分格濾池底板用混凝土，單格寬B=3.5m,單格長(zhǎng)L =13m,(一般規(guī)定V型濾池的長(zhǎng)寬比為2 ： 1 4 ： 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 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v/v/ = NV = 2 10 =20m/h, 滿足v 20m/h 的

3、要求。N1 215) 濾池高度的確定H=H 1 H 2 H3 H 4 H5 H 6 H 7 =0.8 0.1 1.2 1.4 0.4 0.3 0.1=4.3m式中： H 1 氣水室高度， 0.7 0.9m，取0.8mH2濾板厚度m，取0.1mH3濾料層厚度m，取1.2mH 4濾層上水深m，取1.4mH 5進(jìn)水系統(tǒng)跌差m，取0.4mH6進(jìn)水總渠超高m，取0.3mH7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0.96 1.35mm，不均勻系數(shù)K80為 1.2 1.6，均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計(jì)算)2l0v1( d0H清 =180( 1-m0)20.0101 (

4、 1-0.5)212=1803 ()2 120 0.28981 0.5 gm00.8 0.1=19.43 式中：H 清 水流通過濾料層的水頭損失 , ；水的運(yùn)動(dòng)黏度 , 2 /s ,20 時(shí)為 0.0101 2 /s；g重力加速度，981 2 /s ；m0濾料孔隙率，取0.5；d0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 l0 濾層厚度， 120 v濾速，v=10m/h=0.28m/s濾料顆粒球度系數(shù)，天然沙粒 0.75 0.80，取0.8根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，濾速為8 12 m/s 時(shí)，清潔濾料層的水頭損失一般為 30 50，計(jì)算值比經(jīng)驗(yàn)值低，取經(jīng)驗(yàn)值的底限30位清潔濾料層的過濾水頭損失。

5、正常過濾時(shí)，通過長(zhǎng)柄濾頭的水頭損失h 0.22m ，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時(shí)的水頭損失為H開始 =0.3+0.22=0.52m, 為保證正常過濾時(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 22 m2。堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：H水封 =0.3+ H1+H2+H3+H7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5mQ單 =vf=10 45.5=455m3/h=0.13 m 3/s2所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3計(jì)算得：22h水封=( Q單 )3=( 0.13 ) 3 =0.108m水封 1.84

6、b1.84 2.0則反沖洗完畢，清潔濾料層過濾時(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Q反 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/( m 2.s)Q反水 =q水 f=5 45.5=227.5L/s=0.23m 3/s=819m3/hV型濾池反沖洗時(shí)，表面掃洗同時(shí)進(jìn)行，其流量：Q表水 =q表水 f=0.0018 45.5

7、=0.082 m 3/s2) 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A水干 =Q反水 / V水干 =0.23/1.5=0.15m 2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 V水支 =1.0m/s, 則配水支管的截面積A方孔 =Q反水 / V水支 =0.23/1.0=0.23m 2，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

8、個(gè)，孔中心間距1m，每個(gè)孔口面積：A小 =0.23/20=0.0115 m 2每個(gè)孔口尺寸取0.1 0. 1m2。反沖洗水過孔流速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Q反氣采用鼓風(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/( m 2.s)Q反氣 =q氣 f=15 45.5=682.5L/s=0.68m 3/s4) 配氣系統(tǒng)的斷面計(jì)算配氣干管進(jìn)口流速應(yīng)為5m/s左右，則配氣干管的截面積A氣干 = Q反氣 =0.68=0.136 m2氣干 V 氣干5反沖洗配氣干管采用鋼管，DN400,流

9、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A氣支 =Q反氣 / V氣支 =0.68/10=0.068m 2每個(gè)布?xì)庑】酌娣e:A氣孔 =A氣支 /20=0.068/20=0.0034 m 2，孔口直徑4 0.0034 2d氣孔 =（）2 0.07m，取70mm3.14每孔配氣量:Q氣孔 =Q反氣 /20=0.68/20=0.034m 3/s=122.4m3/h2.5

10、 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Q反氣水=q水 f=4 45.4=182 L/s 0.18m3/s氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗空氣的流量Q反氣 =q氣 f=15 45.5=682.5L/s=0.68m 3/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：A氣水 =Q反氣水/ V水干 +Q反氣 / V氣干2=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m 23. 濾池管渠的

11、布置1）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 m2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H起 =H1+H2+H3+H7+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

12、。排水集水槽末端槽高H末 =H1+H2+H3+H7+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= H末 -H起 =1.7 1.2 =0.038 0.02, 符合設(shè)計(jì)要求。 L13（ 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h(yuǎn)排集 =1.2-0.3=0.9m ，槽寬b排集 =1.0m，濕周X=b+2h=1.0+20 .9=2.8m水流斷面A排集=b排集h排集 =1.0 0. 9=0.9m水力半徑R=A排集 /X=0.9/2.8=0.3

13、2m2121R3i 203230.0382水流速度v= =7.0m/sn 0.013過流能力Q排集 =A排集 v=0.90 7.0=6.30 m 3/s實(shí)際過水量Q反 =Q反水 +Q表水 =0.23+0.082=0.312m 3/s 6.12 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)水總渠過水流量按強(qiáng)制過濾流量設(shè)計(jì)，流速要求0.8 1.2m/s, 采用 0.8m/s 則過濾流量Q =21000/2=437.5m3/h=0.122m 3/s過水?dāng)嗝鍲 Q 0.122 =0.16m2，進(jìn)水總渠寬0.8m，水面高0.2m。v 0.8（ 2）單池進(jìn)水

14、孔：每座濾池在進(jìn)水側(cè)壁開三個(gè)進(jìn)水孔，進(jìn)水總渠的渾水通過這三個(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)閘板的開啟度，使其在反沖洗時(shí)的進(jìn)水量等于表面掃洗用水量，孔口面積按孔口淹沒出流公式Q=0.64A 2gh 計(jì)算，其總面積按濾池強(qiáng)制過濾水量計(jì)，強(qiáng)制過濾水量0 122Q強(qiáng)0.122 =0.122m3/s強(qiáng) 2-1孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口總面積Q強(qiáng)= 0.1220.64 2gh 0.641=0.136m22 9.8 0.12 0.14m2A中孔 =A孔 QQ表水強(qiáng) =0.14 00.102822 =0.09m2孔口寬

15、B中孔 =0.9 m, 孔口高 H中孔 =0.1m兩個(gè)側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個(gè)側(cè)孔面積A側(cè)A孔 -A中孔= 0.14 - 0.09 =0.03m2孔口寬B側(cè)孔 =0.3m，孔口高H側(cè)孔 =0.1m3）寬頂堰：為保證進(jìn)水穩(wěn)定性，進(jìn)水總渠引來的待濾水經(jīng)過寬頂堰進(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 b寬頂 =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0.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/ 322計(jì)算得 ：h寬頂 =( Q強(qiáng) )3=( 0.122 ) 3 =0.07m1.84b寬頂1.84 44）濾池配水渠：進(jìn)入每座濾池的待濾水經(jīng)過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)L配渠 =3.5m，當(dāng)渠內(nèi)水深h配渠 =0.2m時(shí)，末端流速（進(jìn)來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Q強(qiáng) /2 ）v配渠Q強(qiáng)= 0.122=1.01m/s，2b配渠 h配渠2 0.2 0.4滿足濾池進(jìn)水管渠流速