畢業(yè)論文-活性炭濾池

活性炭池的設(shè)計計活性炭工藝分及池體設(shè)參數(shù)處理水量Q3/d/hLs濾池采用下向流V濾池，空床流速本設(shè)計采8m/h。共設(shè)計四座濾池，分兩組布置。活厚m洗強度n

1

l.m

2

,第二步水沖洗強度q

水

Ls)

,第一步氣沖洗時間t

氣

i第二步水沖時t

沖洗時間共計:tmin0.2;沖洗周144d。設(shè)計計算由于生物活性炭是再貧營養(yǎng)的環(huán)境下降解有機物氧氣需要量不大原水中含有一定的溶解氧同時臭氧分解產(chǎn)生的氧氣也增加了水中溶解氧的含量所以在活性炭濾池內(nèi)誰的溶解氧量是足夠的，不需設(shè)置曝氣系統(tǒng)。池體設(shè)計1、活性炭濾池總面積F2、活性炭濾池個數(shù)

2250mvL

2采用四池并聯(lián)運行，，每池面積為L

4

2。采用雙格V型濾池，池寬按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)B=3.5m,L,單格面積2單積70m2，總面積2

，每座濾池面3、接觸時L

1.50.1911.4min足空床接觸時間6-20min8L4、每座活性炭充填體積VFH70n5、每座填充活性炭的質(zhì)量G

3活性炭填充密word檔可自由復(fù)制編輯

/3，

10552.5t6、活性炭每年更換次數(shù)n由于沒有水廠實測數(shù)據(jù)，因此根據(jù)經(jīng)驗值，每年更換活性炭一次7、活性炭濾池的高度H

L炭濾池總高度由計算式求得

總

h12

4式中H

總

吸附濾池的總高度m配水統(tǒng)高，取1.0m承托層厚m采用長柄濾頭系統(tǒng)承托層采用礫石分層級配粒徑2-16mm。承托層厚度為層次自上下）

粒徑）2-44-66-88-1010-1212-1414-16

承托層度（50505050505050H—碳層厚度2.0m碳濾層上水深m，取3h—保護高度，取0.85m炭濾池總高度濾池實際工時間

總

0.352.00.85mt

24T144校核強制濾v

:v

10.7/h.合要求4word檔可自由復(fù)制編輯00水封井設(shè)計:濾池采用單層活性炭濾料,粒徑1.0-2.5mm,潔濾料層的水頭損失按下式計算:清潔濾料層的水頭損失計算計算公式

(121180()lcmm3o0—水流通過清潔濾料層的水頭損失，cm

—

水的運動黏度cm

2

/s這里取20

C0.0101

2

/s式中數(shù)據(jù)

力加速,/2m—孔隙率，取0.5—濾的球體直徑，cm,本設(shè)計取0.2cml，l

=m200cmv濾速/s/h/s

—粒球系數(shù)取0.8根據(jù)經(jīng)驗,濾速為8-10m/h時,清潔濾料層水頭損失一般為0.3-0.4m,計算值比經(jīng)驗值低,取經(jīng)驗值的底限0.3m為清潔濾料層的過濾水頭損失.正常過濾時,通過濾頭的水頭損失m,略其他水頭損,則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為:

0.220.52m.為保證濾池正常過濾時池內(nèi)的液面高出濾料層,開始水封井出水堰頂標(biāo)高與濾料層相同。設(shè)計水封井平面尺寸2m×2m,堰底板比濾池底板低0.3m。水封井出水堰總高為:H

=0.3+HHH水封1因為每座濾池的過濾水量:Q560m/m/s單水封井出水堰上水頭:word檔可自由復(fù)制編輯單單h

水封

Q

1.84

堰

則反沖洗完畢,清潔濾料層過濾時濾池液面比濾料層高0.12+0.52=0.64m取堰上超高，則水封井高度3.85+0.12+0.28=4.25m反沖洗渠系統(tǒng):1>反沖洗水量按水洗強度最大時計算，強度為8L/(s.m).

反

700.56m/2016m3h水

.2>反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算濾池采用長柄濾頭配水配氣系統(tǒng)，安裝在混凝土濾板上，水洗時濾料不膨脹，配水干管進口流量應(yīng)為1.5m/s,配水干管渠)的截面積:水干

反水

水干

1.5

D

4A

40.373.14

m反沖洗配水干管選用鋼管,DN700，流速為1.46m/s,1000i=3.6反沖洗水由反洗配水干管輸送到氣水分配渠,由氣水分配渠底側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)反沖洗水通過配水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值。配水孔口的流速1～1.5m/s右,v1m/s.則配水方孔的截面積水支A方孔

反水

v

水支

0.56

0.56m

此即配水方孔總面積,沿渠長方向兩側(cè)各均勻布置18個配水方孔,共36個,孔中心間距孔中心與外壁距離0.58m.面積:小

0.5636

.每個孔口尺寸取0.12m×0.12m.此時反沖洗水過孔流速為：v

Q

0.5636

1.08/，在1～1.5m/s之間，符合要求每孔配水量為：

水孔

反水

m

3

/m

3

/word檔可自由復(fù)制編輯3>反沖洗用氣的計算:氣氣沖的強度為1，4>配氣系統(tǒng)的斷面計算:

fL/0.843/配氣干管(渠)進口流速宜為10-15m/s右,取10m/s，則配氣干管渠)的截面積

Qv

0.840.08410

反沖洗配氣干管用鋼管DN300,流速為

氣干

4反氣氣干2

40.842

11.9/s反沖洗用空氣,由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠,由氣水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】椎綖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36個,反沖洗用空氣通過配氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值反沖洗配氣支管流速或孔口流速應(yīng)為m/s左右,則配氣支管(渠)的截面積為:

Qv

0.840.08410

每個布?xì)庑】酌娣e:A氣孔

A氣

0.0840.00233m

2孔口直徑：

A

0.054m0m每孔配氣量:

氣孔

反氣

0.84

m3/s3/氣水分渠的斷面設(shè):對氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水反沖洗較大者時設(shè)計，水反沖洗時反沖洗水量為word檔可自由復(fù)制編輯minmin

反

700.56m/2016水

/水干

反水

水干

1.5

氣反沖洗時用空氣的流量:

fL/0.84m

3

/s

Qv

0.8410

氣水分配渠的斷面積應(yīng)按照水洗時計算，采用0.37m2濾池管的布置:1反沖洗管渠A．排水集水槽:炭濾池排水槽頂面和活性炭層表面之間的距離由計算式?jīng)Q定：eHmH—炭層厚度m排水槽頂起端高度取，末端高度取3.25m。B．氣水分配渠：氣水分配渠起端寬取m,高為,末端寬取,高為,則起端截面積2m2,末端截面積1.6m2。兩側(cè)沿程各布置18個配氣小孔和18個布水方孔,孔間距0.52m,共36個配氣小孔和個配水方孔.氣水分配渠末端所需最小截面積A=

0.3736

端截面1.6，滿足要求底i

-10

0.08C

.

排水集水槽排水能力校核采用矩形斷面暗溝（非滿流）計算公式來校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高0.5則槽內(nèi)水位高為h槽寬為b0.8排集

排集濕周為：

4.7m水流斷面積為：bh0.81.95mword檔可自由復(fù)制編輯

2排排水力半徑為：1.56R0.33m水流速度為：V

i0.330.050.013

8.21s過流能力為：1.5612.83/s實際過水量為：Q反

反

表

0.56

/，滿足要求排2進水管渠

V

圖4-13

反沖洗排水集水槽進水及水示意圖A.

進水總渠4座濾池分成獨立工作的兩組每組進水總渠過水流量按照強制過濾流量設(shè)計（3座濾池過濾時強制過水流量為：Q

強

540003

2360003/dm/待濾水進水總渠設(shè)計流速為～m/，本設(shè)計取V＝1m/s。過水?dāng)嗝娣e為：word檔可自由復(fù)制編輯A進總

Q強

0.417

2進水總渠寬為，水面高為0.52m。B.

每座濾池的進水孔每座濾池由進水側(cè)壁開小孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池。進水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉?？卓诿娣e按照孔口淹沒出流公Q0.8Agh計算總面積按濾池強制過濾水量計?？卓趦蓚?cè)水位差則孔口總面積為；孔

強gh

0.4170.82

0.37

2孔口設(shè)有閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個孔面積為：單孔

0.373

m

孔口1.2，孔

孔

0.1mC.

每座濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰為保證進水穩(wěn)定性水總渠引來的渾水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)過濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V槽。寬頂堰b寬頂與進水總渠平行設(shè)置，與進水總渠側(cè)壁相距。

，寬頂堰堰上水頭由矩形堰流的流量公1.84bh

計算，則堰上水頭為：

1.84

mD.

每座濾池的配水渠進入每座濾池的渾水經(jīng)過寬頂溢流堰至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

渠高0.75m渠總長等于濾池總寬，即渠總長為：l

配渠

3.50.8當(dāng)渠內(nèi)水配渠word檔可自由復(fù)制編輯

0.37m時，末端流速（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）為：強v

Qh

0.41720.50.37

1.13滿足濾池進水管渠自清流速的要求0.8/~ms。E.

配水渠過水能力校核配水渠的水力半徑為：R

bh配渠2h配渠

0.3720.5

0.15配水渠的水力坡降v

2/3i式來計算，即：i

配

渠R渠

0.0131.130.15

0.0027渠內(nèi)水面降落量為：渠

iL渠配渠

0.0027

m因為配水渠最高水位：配渠

0.450.0110.461高0渠3.

所以配水的過水能力滿足要求。反沖洗排水總渠4座濾池分成獨立的兩組。排水總渠斷面面積的設(shè)計水量為：

渠

反

/排水總渠的設(shè)計流速為0.7～ms，本設(shè)計采v總渠斷面面積為：

排渠

0.7/s，則排水排渠

排渠排渠

0.56

m

2為了便于施工，排水渠寬取，渠內(nèi)水深1.0m。為了便于排水并防止壅水現(xiàn)象發(fā)生，設(shè)計排水渠底面比濾池氣水室底面低。4.

濾后水渠（清水渠word檔可自由復(fù)制編輯4座濾池分成獨立的兩組，每組濾池清水渠斷面面積的設(shè)計水量為：Q清

Qm322清水渠的設(shè)計流速為0.6～1.2m/s，本設(shè)計采用1.0m/s則排水總清渠渠斷面面積為：

Qv

1

m

為了配合管廊的布置，清水渠高為1.0m渠寬與管廊一致。水渠總高為清水管流量Q=0.156/，采用鋼管m/s，1000i=5.02。5V槽的設(shè)A.

掃洗水布水孔V型槽底部開有水平布水孔，表面掃洗水經(jīng)此布水。布水孔沿槽長方向均勻徑為20～30，速為/右.設(shè)用0.025v2.0m/s?？卓酌孔鶠V池V型槽的水平布水孔總截面積為：v孔

表水v孔

m

2每座濾池V型槽的水平布水孔總數(shù)為：

孔

14

A

14

個每座濾池單側(cè)V型槽的水平布水孔數(shù)57布水孔間距為?？譈.V型槽垂直高度的確定沖洗時，池水位下降，槽內(nèi)水面低于斜壁頂約，本設(shè)計采用hm根據(jù)孔口出流公Q2則表面掃洗時V型槽內(nèi)水位高出1濾池反沖洗時液面的高h(yuǎn)為：22

表水0.642g

2

29.8

2mword檔可自由復(fù)制編輯反單5反單5掃洗水布水孔中心一般低于用水單獨沖洗時池內(nèi)水面～150mm本設(shè)計采h。3取V型槽槽底的高度低于表掃水出水孔中心h0.2m4V型槽的垂直高度為：0.10.501234反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公Q1.84b為集水槽長LmQ為單格濾池反沖洗水量。

3/

求得其

反單

反水

0.35m

3

/則反沖洗時排水集水槽的堰上水h為：5

20.045mV型槽斜壁頂與排水集水槽頂?shù)拇怪本嚯x為：hhh0.045m，取0.6515V型槽的傾角采槽頂?shù)匠仨?.75m，壁厚50mm。圖V型槽示意圖word檔可自由復(fù)制編輯C.

校核過濾時V型槽流速V型槽在濾池過濾時處于淹沒狀態(tài)，槽內(nèi)設(shè)計始端流速不大/。V型槽過濾時始端的截面積為：v始

10.132

單格濾池過濾時V型槽的流量為：

反

8/0.0783s濾濾池過濾時V型槽始端流速為：

始

Q

單反

/A

0.078/0.38/0.6m/s

，滿足要求D.

校核反沖洗時V型槽流速V型槽內(nèi)設(shè)計始端流速不大0.6/sV型槽反沖洗時始端的截面積為：反始

10.650.13m2

單格濾池反沖洗時V型槽的流量為：

單反

表

0.1120.056

3

/s濾池反沖洗時V型槽始端流速為：

v始

Q

0.0560.3

0.19/0.6/s，滿足求6.

沖洗水供給(沖洗采用沖水泵供應(yīng)吸水池與濾池間沖洗管的沿程與局部水頭損失：反洗配水干管用鋼管管內(nèi)流速為1.46m/s,1000i=3.6m，布置管長總計為80m。則反沖洗總管的沿程水頭損失iL0.00360.29mf主要配件及局部阻力系見下表：word檔可自由復(fù)制編輯表主要件局阻系

統(tǒng)配件名稱

數(shù)量/個

局部阻力系數(shù)

DN70090o彎DN700閘閥DN700等徑三通DN700異徑三通DN700四通

84111

8.161.50.1

11.6i

2211.6mg2則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路損失mfib．清水池低水位與排水槽堰頂?shù)母卟頼c．氣水分配干渠內(nèi)的水頭損反水氣水分配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，）近似計算。氣水同時反沖洗時Q

反氣水

0.28

/

，則氣水分配渠內(nèi)的水面高為：h

反水

Q

反水

v

水干

b

氣水

1.50.8

0.23水力半徑：R

bh反水2h反水

0.2320.8

0.15水力坡降：i

反渠

v渠渠

2

1.50.005渠內(nèi)水頭損失：

反水

反水

l0.0050.05d.氣水分配干渠底部配水方孔水頭損方孔word檔可自由復(fù)制編輯22氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失按孔口淹沒出流公式計算。其

，為配水方孔的總面積。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實際總面積為A方孔

0.1300.3

，則

方孔

反氣水0.8方孔

12

0.3

2

10.06929.8c）由廠家產(chǎn)品樣本及相關(guān)技術(shù)參值，反洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失0.22本設(shè)計取f氣水同時通過濾頭時增加的水頭損氣水同時反沖洗時氣水比

164

，長柄濾頭配氣系統(tǒng)的濾帽縫隙總面積與濾池過濾總面積之比約為，則長柄濾頭中的水流速度v

柄

反氣水1.25%f

0.2870

0.32m通過濾頭時增加的水頭損失：n0.01v增

)(0.01749pa0.075O則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失2

)

0.050.0690.22m．砂濾層的水頭損3濾料為石英砂，容重t/3，水的容重/3，石英砂濾膨脹1前的孔隙m0.41濾料層膨脹前的厚Hm。則濾料層的水頭損失03

2.65)H0.41)1.01word檔可自由復(fù)制編輯h．富裕水取4i．水泵內(nèi)吸壓管路水頭損失估算2m則反沖洗水泵的最小揚程為：

水泵

61.522水泵流量按一座濾池沖洗水量計算，m

3

s

=

m

3

/h選泵：選用四臺型泵用一備泵的高效段資料如下圖所示：型號

流量Q(m/)612790900表沖洗泵高效資料

揚程H（m）14.51210配用電機Y225S-4。反沖洗時開啟三臺泵，每臺流量Q6727反洗空氣供給A．長柄濾頭的氣壓損濾頭

3

/h。氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣流量為m

3

/底部配水系統(tǒng)采用型長柄濾頭，材質(zhì)ABS工程塑料，內(nèi)徑21mm，縫隙條數(shù)40，縫隙寬0.25mm，縫隙面cm/個長柄濾頭采取網(wǎng)狀，50個/

則總縫隙面積與濾池面積之比=

符合要求。每座濾池共計安裝長柄濾100050703500個每個濾頭的通氣量為：0.32Ls。3500根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，在該氣體流量下的壓力損失最大為：3000kPa濾頭設(shè)計中，濾板采用整體澆筑的K型濾板。澆筑時預(yù)留安裝濾頭的孔位，word檔可自由復(fù)制編輯將預(yù)埋套管插在孔內(nèi)。采用整體澆筑濾板，可使濾板間無縫隙，剛度更大。濾板厚100mm。B．氣水分配渠配氣小孔的氣壓損氣孔反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速為：v

Q

30

10m/氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失按孔口出流公式計算，即：3600g

式中

—孔口流量系數(shù)，取；；A——孔口面積，—壓力損失mmH；g—重力加速度，9.8/s

；

——氣水流量m

/；

——水的相對密度

。則由上式可得：

氣孔

Q2氣孔22

2氣孔

g2

134.40.62

13.3mmHO130paC．配氣管道的總壓力損管a>

配氣管道的沿程壓力損1反沖洗空氣流量為1.12m

/s，配氣干管采用DN400鋼管，流速為m/，滿足配氣干管流速10m/s左右的要求，反沖洗空氣管總長為，氣水分配渠內(nèi)的壓力損失忽略不計。反沖洗管道的空氣氣壓按