V型滤池设计计算

1、3.6 V型滤池设计计算3. 6.1设计参数设计2组滤池，每组滤池设计水量Q= 10500m3 /d,设计滤速v =10m/h,过滤周期48h滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m第一步 气冲冲洗强度g气=15L/(s. m2),气冲时间f气二3min第二步 气、水同时反冲q气2二15L/(s. m2), g水=4L/(s. m2), f气水二4min第三步 水冲强度g水2二5L/(s. m2), =5min冲洗时间t=12min；冲洗周期T二48h反冲横扫强度1.8L/(s. m2),滤池釆用单层加厚均质石英砂滤料， 粒径0. 96-1. 35mm,不均匀系数1. 2T. 6。3.

2、6. 2设计计算1.平面尺寸计算1) 滤池工作时间r=24t =24 0.2X=23. 9hT482) 滤池总面积21000 87. 9m2vT' 10x23.93) 滤池的分格滤池底板用混凝土，单格宽5=3. 5m,单格长L=13m,(一般规定V型滤池的长宽比为2 : 1-4 : 1,滤池长度一般不宜小于llm；滤池中央气，水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m）面积45. 5m2,共2座，每座面积45. 5 m2，总面积91m2 o 4）校核强制滤速二竺二空竺二20m/h,满足vW20m/h的要求。N-12-15）滤池高度的确定H=H1 + H2 + H3 + H4

3、+ H5 + H6 + H7=0. 8 + 0. 1 +1. 2+1. 4 + 0. 4+0. 3+0. 1=4. 3m式中：比气水室高度，0. 70. 9m,取0. 8mH,滤板厚度m,取0. ImH3滤料层厚度m,取1.加H4滤层上水深m,取1.4mHs进水系统跌差m,取0. 4mH6进水总渠超高m,取0.3mH7滤板承托层厚度m,取0. Im 6）水封井设计滤层釆用单层均质滤料，粒径0. 961. 35mm,不均匀系数瓦。为1.21.6,均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算981x0.53=180Xx （丄），x】20x0.28o.8xo.r=19. 43 cm式中： AH淸水流通过滤

4、料层的水头损失,cm；/水的运动黏度，cm2 /s, 20°C时为 0. 0101 cm2 /s；g重力加速度，981 cm2/s；niQ滤料孔隙率，取0. 5；dQ一一与滤料体积相同的球体直径，cm,根据厂家提供 数据，取为0.1cmI。滤层厚度，120 cmv滤速，v二 10m/h二0. 28m/s（P一一滤料颗粒球度系数，天然沙粒0. 750. 80,取0. 8 根据经验，滤速为812 m/s时，清洁滤料层的水头损失一般 为3050 cm,计算值比经验值低，取经验值的底限30 cm位清洁滤 料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失 丛WO. 22m,忽略其他水头损

5、失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的 水头损失为血开始二0. 3+0. 22=0. 52m,为保证正常过滤时池内液面高 出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸 2X2m2o堰底板比滤池底板低0. 3m,水封井出水堰总高为：H水封二0. 3+巴 + 比 + 比 + 比二0. 3+0. 8+0. 1+1. 2+0. 1=2. 5m 因为每座滤池过滤水量：Q单二vf二 10X45. 5=455m3/h=0. 13 m3 /s所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=i.84w3计算得：”肿（鲁沪（悬® 1°弘则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.

6、 108+0. 52=0. 628m2反冲洗管渠系统本设计釆用长柄滤头配水配气系统，冲洗水釆用冲洗水泵供应， 为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵釆用两用一备的组 合，水泵宜于滤池合建，且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规 定。1) 反冲洗用水流量Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最 大为 5L/ ( m2. s)0反水二g水 f二5X45. 5二227. 5L/s=0. 23m7s=819m3/hV型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：0衣水二q表水f二0. 0018X45. 5二0. 082 m3/s2) 反冲洗配水系统的断面计算配水干管进口流速

7、应为1.5m/s左右，配水干管的截面积人水干二。反水/V水干二0. 23/1. 5=0. 15m2反冲洗配水干管釆用钢管，DN500, 流速1. 17m/s,反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气 水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布 水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1. 0 1. 5m/s,取V水支二1. Om/s,则配水支管的截面积A方孔二。反水/V水支二0.23/1.0=0.23m2,此为配水方孔总面积，沿渠长方 向两侧各均匀布置10个配水方孔，共计20个，孔中心间距Ini,每 个孔口面积：A小二0.23/20二0.0115 m2每个

8、孔口尺寸取0.1X0.52。反冲洗水过孔流速v=0. 23/2X10X0. 1X0. 1=1. 15m/s 满足要求。3）反冲洗用气量计算Q反气釆用鼓风机直接充气，釆用两组，一用一备。反冲洗用气流量按 气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/（ m2.s）0反气二g气 f二 15X45. 5二682. 5L/s二0. 68m7s4）配气系统的断面计算配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积A 二色工二熨二0. 136 m2气干V气干5反冲洗配气干管采用钢管，DN400,流速5.41m/s,反冲洗用空气 由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其水分配渠两侧的布气小孔 配气到

9、滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计20个，反冲 洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积A气支二 0反气 /V气支二0. 68/10=0. 068m2每个布气小孔面积：A气孔二A气支/20二0.068/20二0.0034 m2,孔口直径空驶1）二 o.O7m,取 70mm飞孔 3.14每孔配气量：0气孔二0反气/20二0. 68/20=0. 034m3 /s二 122. 4m3 /h2. 5气水分配渠的断面设计对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠

10、断面面积最大。因此气 水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量0反气水二g水 f二4 X 45. 4二 182 L/s«O. 18m3/s气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量0反气二g气 f二 15X45. 5二682. 5L/s=0. 68m3 /s气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：仏水=0反气水/ V水干+ 0反气/ V气干=0. 18/1. 5+0. 68/5=0. 12+0. 136=0. 256 m23. 滤池管渠的布置1) 反冲洗管渠(1) 气水分配渠气水分配渠起端宽取1. 2m,高取1. 5m,末

11、端宽取1. 2m,高取1.0m,则起端截面积为1. 8m2 ,末端截面积1. 2m2,两侧沿程各布置 10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距lm,共20个配水小孔和20 个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0. 256/20=0. 0128卅 末端截面积1.2 m2,满足要求。(2) 排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0. 5m,则排水集水槽起端槽高W.VH起二H1+H2+H3+H7+O. 5-1. 5=0. 8+0. 1+1. 2+0. 1+0. 5-1. 5=1.2m,式中：出，H2,比同前，1.5为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高H末二比 + 比 + 比 + 比+0. 5

12、-1. 0=0. 8+0. 1+1. 2+0. 1+0. 5T. 0=1. 7m,其中1. 0为气水分配渠末端高度坡底i二昱匸生二土工二0. 038 > 0. 02,符合设计要求。厶13（3）排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，20.013）计算公式校核集水槽排 水能力。设集水槽超高0.3m,则槽内水位高如集二1.2-0. 3二0.9m, 槽宽b排集二L 0m,湿周 X二b+2h二 1. 0+2X0. 9=2. 8m水流断面A排集二b排集如集=1. 0X0. 9=0. 9m水力半径R二如集/X二0. 9/2. 8二0. 32m2 121水流速度v二竺二血'0.038&#

13、39;二7. Om/sn0.013过流能力Q排集二A排集v=0. 90 X 7. 0=6. 30 m3 /s实际过水量。反二0反水+0表水二0. 23+0. 082=0. 312m3/s < 6. 12 m3/s,符合设计要求。2）进水管渠（1）进水管渠:2座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流 量设计，流速要求0. 81. 2m/s,釆用0. 8m/s则过滤流量0二21000/2二437. 5m3/h=0. 122m3/s过水断面F = g = 0J22=q 16m2> 进水总渠宽 o.8m,水面高 0.2m。 v 0.8(2) 单池进水孔：每座滤池在进水侧壁开三

14、个进水孔，进水总渠的浑水通过这三 个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔 口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸 板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量，孔口面 积按孔口淹没出流公式Q二0.64 A屈计算，其总面积按滤池强制过滤水 量计，强制过滤水量 偽=岁丰二 0. 122m3/s孔口两侧水位差取0. Im,则孔口总面积九=Q二x z 1=0. 136m2 «0. 14m20.64 颗 0.6472x9.8x0.1中间孔面积按表面扫洗水量设计:编孔二A孔X弹二0. 14 X7强孔口宽3中孔=0. 9 m,孔口咼H中孔=0.

15、Im两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积孔口宽B韵孔=0. 3m,孔口咼H侧孔=0. Im(3) 宽顶堰：为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每 座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽取 血顶二4m,宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q二1.84何产计算得:方宽顶=(0.122 |1.84x4=0. 07mW.V(4) 滤池配水渠:进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两 侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b濟二0.4m,渠高 为0. 6m,渠总长等于滤池总宽，则渠长厶喋二3.

16、 5m,当渠内水深 加渠二0.2m时，末端流速(进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水 孔流去，每侧流量血/2)"配集h配集0122=1.01m/s,2 x 0.2 x 0.4满足滤池进水管渠流速的要求。(5) 配水渠过水能力校核:配水渠水力半径R配渠“配東h配卑一 °2 x 0.42h 配橐+b 配集 2x0.2+ 0.4=0. Im配水渠水力坡降i配樂=(nvK/R)2 =(O.O13xl.O/O.172/3)2 <0. 002渠内水面降落Ah幘=i配渠L侏/2二0. 002X3. 5/2=0. 0035m因为配水渠最高水位h二幅集+加渠二0. 2+0. 0035=

17、0. 2035m 渠高0. 6m,所以配水渠的过水能力满足要求。4)V型槽的设计V型槽槽底射表扫水出水孔，直径取0. 025m，间隔0. 15m,每 槽共计90个，则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为：玉孔二丄土严匸 90二0. 044m2表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0. 15m,即V型槽槽底的高度低 于集水槽堰顶0. 15m。据潜孔出流公式Q二0.64 A阿,其中Q应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面(Q农水2SxO.64xA表孔丿(0082 )-2x0.64x0.0442g2x9.8=0. 11mW.V反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q二1.8

18、4W产求得，其中b为集水槽长13m, Q为单格反冲洗流量0反单二二0. 23/2=0. 115m7s所以0. 03mV型槽倾角45。,垂直高度0.6m,壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面高度为：H=0. 60. 15 排植一九液二0. 60. 150. 030. 11=0. 31m3) 冲洗水的供给，选用冲洗水箱供水的计算(1) 冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失九反冲洗时干管用 钢管DN500,管内流速1. 17m/s, 1000i二1.80。冲洗水箱底到滤池 配水间的沿途及局部损失之和为：九二0.53m(2) 配水系统水头损失为h2=0. 34m(3) 滤料层水头损失:A3=(-l)x(l-mo)x/Z3 = (2.65-l)x(l-0.41)xl.2=l. 16r式中：n滤料石英砂的密度，人二2. 65t/m7r水的密度，r=l t/m3;m0滤料膨胀前的空隙率，m0=0.41；H3一一滤料层膨胀前的厚度，比二1.加。(4) 安全富余水头：hFl. 5m,冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面：Ho = t +h2 +/?3 +/?4 = 0. 53+0. 34+1. 16+1. 5=3. 53m(5) 冲洗水塔容积按一座滤池冲洗水量的1. 5倍计算：V