給水工程普通快濾池設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

一、原始資料1.濾池形式：普通快濾池2.水質(zhì)資料：水源為水庫(kù)水，水庫(kù)上游植被較好，無(wú)工業(yè)廢水等污染，庫(kù)容積較大，常年雨量充沛。水質(zhì)具體資料如下：①濁度：常年平均濁度10-15mg/L，汛雨期及風(fēng)浪時(shí)為150-200mg/L;②色度：15度；③水溫3-25℃；④PH值：6.8；⑤細(xì)菌總數(shù)：12000個(gè)/mL;⑥大腸桿菌：20000個(gè)/L；⑦臭和味：略有；⑧耗氧量：4.5mg/L；⑨總硬度：8度；⑩碳酸鹽硬度：6度。3.其他資料①常年平均水溫18℃，最高水溫27℃，最低水溫1℃；②常年氣溫：最冷月平均-2.5℃，最熱月平均26.3℃，極端最高42℃，極端低溫-15.7℃；③土壤冰凍深度0.15cm；④地基承載力10T/m2；⑤地震烈度7度以下；⑥高峰水量（8月）低峰供水量（1月）之比1：4.3，日變化系數(shù)Kd=1.2。二、濾池的選擇（1）濾池的工作原理：過(guò)濾時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)水支管與清水支管的閥門(mén)。關(guān)閉沖洗水支管閥門(mén)與排水閥。渾水就經(jīng)進(jìn)水總管、支管從渾水渠進(jìn)入濾池，經(jīng)過(guò)濾料層、承托層后，由配水系統(tǒng)的配水支管匯集起來(lái)再經(jīng)配水系統(tǒng)干管渠、清水支管、清水總管流往清水池。渾水流經(jīng)濾料層時(shí)，水中雜質(zhì)即被截流。隨著濾層中雜質(zhì)截流量的增加，濾料層中水頭損失也相應(yīng)增加。一般當(dāng)水頭損失增至一定程度以致濾池產(chǎn)水量減少或由于濾過(guò)水質(zhì)不符合要求時(shí)，濾池便需停止過(guò)濾進(jìn)行沖洗。沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水支管與進(jìn)水支管閥門(mén)。開(kāi)啟排水閥與沖洗水支管閥門(mén)。沖洗水即由沖洗水總管、支管，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管、支管及支管上的許多孔眼流出，由下而上穿過(guò)承托層及濾料層，均勻的分布于整個(gè)濾池平面上。濾料層再由下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到清洗。沖洗廢水流入沖洗排水槽，再經(jīng)渾水渠、排水管和廢水渠進(jìn)入下水道。沖洗一直進(jìn)行到濾料基本洗干凈為止。沖洗結(jié)束后，過(guò)濾重新開(kāi)始。（2）濾池的分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)：1.普通快濾池有成熟的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得，價(jià)格便宜；采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做的較大，池深較淺；可采用降速過(guò)濾，水質(zhì)較好；但是，閥門(mén)多，必須設(shè)有全套沖洗設(shè)備。2.雙閥濾池不僅有普通快濾池所具有的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減兩只閥門(mén)，相應(yīng)降低了造價(jià)和檢修工作量。但也必須設(shè)有全套沖洗設(shè)備；增加形成虹吸的抽氣設(shè)備。3.V型濾池具有運(yùn)行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得；濾床含污量大、周期長(zhǎng)、濾速高、水質(zhì)好；具有氣水反洗和水表面掃洗，沖洗效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是配套設(shè)備多，如鼓風(fēng)機(jī)等；土建較復(fù)雜，池深比普通快濾池深。4.多層濾池包括雙層濾料濾池、三層濾料濾池、接觸雙層濾料濾池。其中雙層濾料濾池、三層濾料濾池含污能力大，可采用較大的濾速，降速過(guò)濾、水質(zhì)較好且雙層濾料濾池方便改造但是濾料不易獲得，價(jià)格貴，濾料易流失，沖洗困難，易積泥球。接觸雙層濾料濾池有以下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)濾前水的濁度適用幅度大，因而可以作為直接過(guò)濾；條件合適時(shí)，可以不用沉淀池，節(jié)約用地，投資?。航邓龠^(guò)濾水質(zhì)較好。缺點(diǎn)是，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的要求較高，工作周期短。5.虹吸濾池不需大型閥門(mén)、沖洗水泵或沖洗水箱易于自動(dòng)化操作。但是土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜；池深大，單池面積不能過(guò)大，反沖洗時(shí)要浪費(fèi)部分水量，沖洗效果不易控制；變水位等速過(guò)濾，水質(zhì)不如降速過(guò)濾。6.無(wú)閥濾池不需要設(shè)置閥門(mén)，自動(dòng)沖洗管理方便，可成套定型制作。缺點(diǎn)是：運(yùn)行過(guò)程看不到濾層情況，清砂不便，單池面積較小，沖洗效果較差，反沖洗時(shí)需要浪費(fèi)部分水量，變水位等速過(guò)濾水質(zhì)不如降速過(guò)濾。7.移動(dòng)罩濾池優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，不需大量閥門(mén)設(shè)備；池深淺，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，不需沖洗水塔或水泵；節(jié)約用地和電耗；降速過(guò)濾。缺點(diǎn)是需設(shè)移動(dòng)沖洗設(shè)備，對(duì)機(jī)械加工材質(zhì)要求高；起始濾速較高，因而濾池平均設(shè)計(jì)濾速不易過(guò)高；罩體與隔墻間的密封要求較高。（3）濾池選擇選擇普通快速濾池。三、濾池設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)水量由原始資料根據(jù)要求，以5萬(wàn)噸為基礎(chǔ)，3000噸為一單位增量，以學(xué)號(hào)為順序，每人取一水量，得到11.3萬(wàn)噸。經(jīng)計(jì)算求的水廠自身耗水量（主要為濾池沖洗用水）的系數(shù)α=1.04，所以最終水量取4888（m3/h）。（二）濾料與濾速的選擇（1）濾料應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗蝕性能，一般可采用石英砂、無(wú)煙煤和重質(zhì)礦石等。（2）濾料厚度與有效粒徑之比：細(xì)砂及雙層濾料過(guò)濾應(yīng)大于1000；粗砂及三層濾料過(guò)濾應(yīng)大于1250。（3）濾池應(yīng)按正常情況下的濾速設(shè)計(jì)，并以檢修情況（一格或者兩格停運(yùn)）下的強(qiáng)制濾速校核。（4）濾池濾速及濾料組成的選用，一般宜按表1采用表1濾池濾速及濾料組成注：濾料的相對(duì)密度為：石英砂2.6～2.65；無(wú)煙煤1.4～1.6；重質(zhì)礦石4.7～5.0根據(jù)資料的水質(zhì)條件，可以選擇雙層濾料（上層無(wú)煙煤下層石英砂），濾速選擇v=10m/h.（三）濾池面積和尺寸1.濾池面積濾池的過(guò)濾周期為h，采用24h，每次沖洗濾池所需要的總時(shí)間采用0.5小時(shí)，濾池的有效沖洗歷時(shí)采用6min=1/12h.水廠自身耗水量的系數(shù)α=1.04.F=Q/V式中：F-濾池面積m2；v-濾速m/h。計(jì)算得F=488.8㎡（詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)，下同）2.濾池個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)中，濾池個(gè)數(shù)應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，并需考慮水廠內(nèi)其他處理構(gòu)筑物及水廠總體布局等有關(guān)問(wèn)題，但在任何情況下，濾池個(gè)數(shù)不得少于兩個(gè)；濾池個(gè)數(shù)少于5個(gè)者，宜采用單行排列，管廊位于濾池一側(cè)。超過(guò)5個(gè)者，宜采用雙行排列，管廊位于兩排濾池中間。后者布置較緊湊，但是管廊通風(fēng)，采光不如前者，檢修也不太方便。濾池個(gè)數(shù)可根據(jù)表2確定。表2水廠規(guī)模（m3/h）濾池總面積（m2）濾池個(gè)數(shù)（個(gè)）單格面積（m2）<240<30210～15240～48030～602～315～20480～80060～1003～420～25800～1200100～1504～525～301200～2000150～2505～630～402000～3200250～4006～840～503200～4800400～6008～1050～60所以，濾池個(gè)數(shù)N=10個(gè)，雙行排列。強(qiáng)制濾速v′=Nv/(N-1)=11.1m/h。3.濾池尺寸每個(gè)濾池面積f=F∕N=48.88m2，取54m2。濾池長(zhǎng)寬比在1.5左右，計(jì)算得：長(zhǎng)L=9m，寬B=6m4.濾池高度H=H1+H2+H3+H4=3.15m式中H1——支承層高度：0.45mH2——濾料層高度：0.70mH3——砂面上水深：1.70mH4——保護(hù)高度：0.30m5.沖洗強(qiáng)度q=12[L/(s·m2)]（四）配水系統(tǒng)①配水干渠干管流量qg=fq=54X12=648L/s=0.648m2/sq——沖洗強(qiáng)度12L/（s·m2）)干渠始端流速采用V=1.5m/s干渠始端流量Q=fg=0.65m3/s干渠斷面積采用0.7×0.7=0.49㎡干渠壁厚尺寸采用0.1干渠頂面應(yīng)開(kāi)設(shè)孔眼②配水支管支管中心間距采用：s=0.25每池支管數(shù)：nj=2XL/s=2X9/0.25=72根每根支管入口流量：qj=qg/nj=0.65/72=0.00903m3/s采用管徑：dj=75mm支管始端流速:vj=2.05m/s每根支管長(zhǎng)度:lj=(B-dg-0.1X2)/2=(4.3-0.8-0.1X2)/2=2.55m③支管孔眼支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.20%——0.28%，采用α=0.24%，支管總面積=αf=0.0024*54=0.130㎡孔徑采用d=9mm=0.009m單孔面積w=πd2/4=0.785*0.092=6.359*10^-9孔眼總數(shù)n=2044每一支孔眼數(shù)（分兩排交錯(cuò)排列）為n=29孔眼中心距s=0.176m④復(fù)算配水系統(tǒng)：孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5：Fk/(72X0.785X0.0752)=0.4<0.5干管橫截面積與支管總橫截面積之比一般為1.75——2.0：fg/(njfj)=1.54≈1.75孔眼中心距應(yīng)小于0.2m：ak=0.176<0.2(五)沖洗排水槽①斷面尺寸兩槽中心距采用a=1.9m排水槽個(gè)數(shù)nf=L/a=4.7≈5槽長(zhǎng)L=B=6m槽內(nèi)流速采用0.6m/s排水槽采用標(biāo)準(zhǔn)半圓形槽底斷面形式，其末端斷面模數(shù)為：x=0.23m②設(shè)置高度濾料層厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚度采用0.05m槽頂位于濾層面以上的高度為：He=0.5*0.7+2.5*0.23+0.05+0.075=1.05m(六)濾池各種灌渠計(jì)算(七)沖洗水箱①?zèng)_洗水箱容積V=1.5qft*60/1000=350m3水箱內(nèi)水深，采用h箱=3.5m圓形水箱直徑D箱=11.3m②水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和：h1=3.39m配水系統(tǒng)水頭損失：h2=hk=3.28m承托層水頭損失：h3=0.022qH1=0.00903m濾料層水頭損失：h4=(γ′/γ-1)(1-m。)H2=0.45m式中γ′——濾料相對(duì)密度（石英砂為2.65）γ——水的相對(duì)密度m?！獮V料膨脹前的孔隙率（石英砂為0.41）H2——濾層膨脹前厚度(m)備用水頭為1.5——2.0m:采用h5=1.5m沖洗水箱底應(yīng)高出洗砂排水槽面：H=h1+h2+h3+h4+h5=8.97m≈9m四、主要參考文獻(xiàn)資料1.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》1、3、9、10、11中國(guó)建筑工業(yè)出版社2.《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ13-86