D型滤池设计计算书

1、首钢 180000 吨/天 D 型滤池设计计算一、已知条件设计水量： Q=180000m 3/d滤池规格：共有14格，每格28 rf ,分2组，每组7格。反冲洗流程：第一阶段：单独气冲，冲洗历时 35 min，气洗强度23L/ ( m2 s);第二阶段：气水同时反冲洗，历时 810 min，气洗强度23L/ (m2 s)，水冲洗 强度 6L/ (m2 s);第三阶段：清水漂洗，冲洗历时 35 min，冲洗强度6 ( L/m2 s);反冲洗全过程中伴有表面扫洗，表面扫洗强度2.8 L/m2 S；冲洗时间共计t=1520min，冲洗周期T=24h。(取20min=1/3h )二、设计计算1 、池体

2、设计(1) 、滤速：v=Q/ (F X 24)F滤池总面积，14 X 28=392 rfv=180000/ (392 X 24) =19.1m/h2) 、校核强制滤速 v'v'Nv/(N 1)=7 X 19.1/(7 1)=22.3m/h < 23m/h3) 、滤池高度的确定滤板下布水区高度 H1=0.9m滤板高度 H2=0.03 m滤网板(承托层)高度 H3=0.07 m滤网板与注塑盖板之间高度H4=1.9 mV 型槽与注塑盖板之间距离为H5=0.1 mV型槽高度为H6=0.635 mV型槽顶至滤池顶高度为H7=0.965 m则滤池总高H= H1 +H2+ H3+H4

3、+H5+ H6+ H7=0.9+0.03+0.07+1.9+0.1+0.635+0.965=4.6 m4）、水封池的设计H 清 =0.4 m按照试验数据，DA863彗星式纤维滤料清洁滤层的水头损失取正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失HW 0.22 m，取0.2 m。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤的水头损失为： H 开始=0.4+0.2=0.6m为保证滤池正常时滤池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相 同。堰底板与滤池底版标高相同，水封井出水堰总高 H 水封=Hi +H2+ H3=O.9+O.1+O.8=1.8 m 。2 、反洗水量和气量计算1 ）、反洗水量计算按水冲强度

4、最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为 6 L/m2s）Q 反=q 水-f=6 X 28=168L/s=0.168m 3/s=604.8m 3/hD 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量Q 表水=q 表水 f=0.0028 X 28=0.0784m 3/s2）、反洗气量 Q 气的计算按单独气冲强度最大时的空气流量计算，这时气冲强度为Q 反气=q 气-f=23 X 28=644L/s=38.64m 3/min23L/(m2 s)3、滤池管渠的布置1）、反冲洗管渠A、气水分配渠1.75 m。则起端气水分配渠起端宽取0.8m,高取2.3m ;末端宽取0.8 m，截面积1.84 rf,末端截面积1.

5、4 rf。两侧沿程各布置28个配气小孔和23个布水方高取孔，共 56 个配气小孔和 46 个布水方孔。B、排水集水槽排水集水槽槽顶端高出滤料层顶面 1.35 米，则排水集水槽起端槽高H 起=Hi+H2+ H3+ 滤料层厚度 +1.35 2.3 0.1=0.9+0.03+0.07+0.8+1.352.30.1=0.75 米式中，Hi H2 H3同前，2.3米为气水分配渠起端高度，0.1为排水集水槽板厚。排水集水槽末端高H 末= H1+H2+H3+滤料层厚度 +1.35 1.75 0.1= 1.3 米底坡=(1.30.75)/7.04=0.078c、排水集水槽排水能力校核。由矩形端面暗沟(非满流，

6、 n=0.013 )计算公式校核集水槽能力设集水槽超高0.3米，则槽内水位高 h排集=0.45米，槽宽b排集=0.8米,湿周 X=b+2h=0.8+2 X 0.45=1.7 米水流断面。A 排集=bh=0.8 X 0.45=0.36 米 2水力半径：R= A 排集/X=0.36/1.7=0.212 米水流速度：v=(r2/3 . i1/2)/n =(0.212 2/3 X 0.078 1/2)/0.013=0.356X0.28/0.013=7.67m/s过水能力Q排集=A排集v=0.36 X 7.67= 2.76m 3/s ,实际水量：Q 反=0 反水+Q 表水=0.168+0.0784=0.

7、2464m 3/s< 2.76 m 3/s2)、进水管渠A、进水总渠8 座滤池双侧进水， 每 4 座滤池共用一个进水渠， 进水渠流量为Q=180000/4m 3/d=0.52m 3/s,进水总渠流速取0.8m/s，则水流断面积A 进总=Q/v=0.52/0.8=0.65m 2水面高 1.2m，总渠宽 1.4m，实际流速 v '0.52/1.2 X 1.4=0.31m/s。B、每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧开一个进水孔， 进水总渠的水通过这个进水孔进入滤池。 进水孔设电动闸门，在反冲洗时调节阀门的开启度，供给反洗表扫水。孔口面积按孔口淹没出流公式Q=0.8A (2gh ) 1/2

8、计算，其面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取 0.1m，则孔口面积:A 孔=Q 强/ (0.8 (2gh) 1/2)Q 强=180000/ (12 X 86400 ) =0.174m 3/sA 孔=0.174/ (0.8 X( 2X 9.81 X 0.1 ) 1/2) =0.155m2孔口宽高=400 X 400伽，实际孔口面积 0.16 m2C、滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性， 进水总渠引来的水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠， 再 经滤池内的配水渠分配到两侧的 V 型槽。宽顶堰堰宽b宽顶=5.28m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.7m ，堰上水头由矩形堰的流量公式

9、 Q=1.84bh 3/2 得：h 宽顶=Q 强/ (1.84b 宽顶)3/2=0.174/ (1.84 X 5.28 ) 2/3=0.04m。D、每座滤池的配水渠进入每座滤池的水经过宽顶堰溢流于配水渠， 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b配渠=0.7m ,渠高1.5m ,渠总长等于滤池总宽，则渠长L配渠=5.28。当渠内水深h配渠=1.00m时，流速(进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去, 每侧流量为 Q 强/2)v配渠=Q强/ (2b 配渠 h 配渠 ) =0.174/(2X 0.7X1.00)=0.124m/sE、配水渠过水能力校核配水渠的水力半径R 配渠=

10、b 配渠 h 配渠/ (2h 配渠+b 配渠)=0.7 X 1.00/ (2 X 1.00+0.7 ) =0.7/2.7=0.26m.配水渠的水力坡降：I 渠=(nv 渠/R 渠2/3) 2= (0.013 X 0.124/0.26 2/3) 2=1.55 X 10-5渠内水面降落量 h 渠=1 渠L 渠/2=1.55 X 10-5X 5.28/2=4.09 X 10-5m配水渠最高水位h配渠+ h渠e 1.0m V渠高1.6m。进 V 型槽配水孔断面积为 A=0.374m 2进 V 型槽配水孔流速 v= Q 强/2A=0.174/ (2X 0.374) =0.23m/s。4、 V 型槽的设计

11、V型槽槽底设表面扫洗水出水孔，直径取 d孔=0.03m,间隔0.1m，每槽共计70个。则单侧 V 型槽表扫水出水孔总面积A 表孔=(3.14 X 0.032/4 )X 70=0.0495 rf表扫水出水孔中心标高与排水集水槽堰顶相平，即V型槽底低于排水集水槽堰顶0.05m 。据潜孔出流公式Q=0.8A (2gh) 1/2,其中Q应为单格滤池的表扫水流量。则表面扫洗时 V 型槽内水位高出滤池反冲洗时液面hv «=Q 表水(2 X 0.8A 表孔)2/(2g) =0.0784/(2 X 0.8 X 0.0495) 2/(2 X 9.81)=0.05m 反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰

12、的流量公式Q=1.84bh 3/2求得，其中b为集水槽长，b=L排槽=7m，Q为单格滤池反冲洗流量表扫水的流量Q 反单=(6+2.8 ) X 28/1000=0.246m 3/s h 排槽=Q 反单/(1.84 X 7)2/3=0.072m。V型槽倾角500，垂直高度0.9m，壁厚0.1m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为0.90.05 h 排槽=0.9 0.05 0.072=0.778m。反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为0.9 一 h 排槽一hv 液=0.9 0.072 0.05=0.778m5、反冲洗水的供给(1 )、反洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失hi反冲洗配水管用钢管，DN

13、350，管内流速1.68m/s,1000i=11.5布置钢总长计50m,则反冲洗总管的沿程水头损失 hf' =10=0115 X 50=0.575m表4 1冲洗管配件及阻力系数配件名称数量/个局部阻力系数900弯头66 X 0.78=4.68阀门33X 0.2=0.6等径三通44X 0.1=0.4总计5.68 hj'= v2/(2g)=5.68 X.682/(2 X.81)=0.82m则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失 h1' = hf'+ hj'=0.575+0.82=1.395m(2) 、集水池最低取水水位与滤池排水槽堰顶的高差H0=4.415m

14、(3) 、滤池配水系统的水头损失 h2A、气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管(非满流n=0.013 )近似计算。气水同时反冲洗时Q反气水=0.168m 3/s,则气水分陪渠内水面高为:h 反水 =Q 气水/( v 水干 b 气水 )=0.168/ (1.68 X 0.8 ) =0.125m水力半径：R反水=b气水h反水/ (2h反水+b 气水)=0.8X0.125/(2X0.125+0.8) =0.095m水力坡降：i 反渠=(nv 渠/R 渠2/3) 2= (0.013 X 1.68/0.095 2/3) 2=0.011渠

15、内水头损失 h反水=1反水I反水=0.011 X 7=0.077m 。B、气水分配干渠底部配水方孔水头损失h方孔rf,贝U,Q=0.8A (2gh) 1/2计算。其中Q为Q反气水，A为配水方孔总面积，A方孔=0.552 h 方孔=Q 反气水/ (0.8A 方孔)2/2g=0.168/ (0.8 X 0.552 ) 2/ (2X9.81 )=0.019mC、查手册，反冲洗水经过滤头的水头损失h 滤W 0.22mD、气水同时通过滤头时增加的水头损失气水同时反冲洗时气水比 n=23/6=3.83 ,长柄滤头配水布气系统的滤柄孔口总面积与滤池过滤总面积之比约为 1%,贝长柄滤头中的水流速度v 柄=Q

16、反气水/ (1%X f) =0.168/(1 % >28)=0.6m/s通过滤头增加的水头损失 h 增=9810n(0.01-0.01v+0.12v 2)=9810X3.83 X(0.01-0.010X.6+0.12 X0.62) =1773.4pa=0.177mH 2O则滤池配水系统的水头损失 h2为: h2= h反水+ h方孔+ h滤+ h增=0.077+0.019+0.22+0.177=0.493m(4) 、滤料层水头损失 h3滤料为DA863彗星式滤料。容重丫 1比水略重，水的容重丫 =1000 kg /m3，纤维滤料膨胀前的空隙率m0=0.9，滤料层膨胀前的厚度H3=0.3m，

17、则滤料层水头损失 h3= (丫 1/ 丫 -1) (1-m0)H3取 0.5m(5) 、富裕水头 h4取1.5m则反冲洗水泵的最小扬程为：H 水泵=Ho+A h 1'+ h2'+ h3'+ h4'=4.415+1.395+0.493+0.5+1.5 =8.303m选3台SB250-250A型的单级单吸离心泵，2用1备，Q=600m 3/h，H=10m ,P=37KW。5、反洗空气的供给(1)、长柄滤头的气压损失A P滤头根据资料，在该气体流量下的压力损失最大为：A P 滤头=3Kpa。(2)、气水分配渠配气小孔的气压损失 P气孔反冲洗时气体通过配气小孔的流速v

18、气孔=Q 气孔/A 气孔=0.644/ (2X 28 X 0.785 X 0.052) =5.86m/s压力损失按孔口出流公式 Q=3600 MA (2gA p/y) 1/2计算式中：卩一一孔口流量系数，卩=0.6A孔口面积，0.00196 rfA P压力损失mm水柱g重力加速度，g=9.81 rf /sQ 气体流量，m3/h丫水的相对密度，丫 =1A P 气孔=(Q2 气孔 Y)/ (2 X 36002 卩 2A2 气孔 g)=41.42/(2 X36002X0.62X0.001962X9.81)=4.9 m H2O 宀 0.0478 Kpa(3) 、配气管道的总压力损失A P管A、配气管道

19、的沿程压力损失 P1反冲洗空气流量0.644m 3/s,配气干管用DN250钢管，流速13.1m/s,反冲洗空气管总长约50m,气水分配渠内的压力忽略不计。反冲洗管道内的空气气压计算公式p气压= （1.5+H 气压 ）X 9.81P气压空气压力，KpaH气压长柄滤头距反冲洗水面高度，m，H气压=2.25m则反冲洗时空气管内气体压力P 空气=（1.5+H 气压）X 9.81= （1.5+2.25 ）X 9.81=36.79 Kpa空气温度按30oC考虑，查表，空气管道的摩阻为 9.8 Kpa/1000 m则配气管道沿程压力损失A P 1=9.8 X 50/1000=0.49 KpaB、配气管道的局部压力损失 P2主要配件及去度换算系数K见表表5 1反冲洗空气管配件及长度换算系数配件名称数量/个长度换算系数K90弯头80.7 X 8=5.6阀门30.25 X