毕业论文-活性炭滤池

活性炭池的设计计活性炭工艺分及池体设参数处理水量Q3/d/hLs滤池采用下向流V滤池，空床流速本设计采8m/h。共设计四座滤池，分两组布置。活厚m洗强度n

1

l.m

2

,第二步水冲洗强度q

水

Ls)

,第一步气冲洗时间t

气

i第二步水冲时t

冲洗时间共计:tmin0.2;冲洗周144d。设计计算由于生物活性炭是再贫营养的环境下降解有机物氧气需要量不大原水中含有一定的溶解氧同时臭氧分解产生的氧气也增加了水中溶解氧的含量所以在活性炭滤池内谁的溶解氧量是足够的，不需设置曝气系统。池体设计1、活性炭滤池总面积F2、活性炭滤池个数

2250mvL

2采用四池并联运行，，每池面积为L

4

2。采用双格V型滤池，池宽按规范标准B=3.5m,L,单格面积2单积70m2，总面积2

，每座滤池面3、接触时L

1.50.1911.4min足空床接触时间6-20min8L4、每座活性炭充填体积VFH70n5、每座填充活性炭的质量G

3活性炭填充密word档可自由复制编辑

/3，

10552.5t6、活性炭每年更换次数n由于没有水厂实测数据，因此根据经验值，每年更换活性炭一次7、活性炭滤池的高度H

L炭滤池总高度由计算式求得

总

h12

4式中H

总

吸附滤池的总高度m配水统高，取1.0m承托层厚m采用长柄滤头系统承托层采用砾石分层级配粒径2-16mm。承托层厚度为层次自上下）

粒径）2-44-66-88-1010-1212-1414-16

承托层度（50505050505050H—碳层厚度2.0m碳滤层上水深m，取3h—保护高度，取0.85m炭滤池总高度滤池实际工时间

总

0.352.00.85mt

24T144校核强制滤v

:v

10.7/h.合要求4word档可自由复制编辑00水封井设计:滤池采用单层活性炭滤料,粒径1.0-2.5mm,洁滤料层的水头损失按下式计算:清洁滤料层的水头损失计算计算公式

(121180()lcmm3o0—水流通过清洁滤料层的水头损失，cm

—

水的运动黏度cm

2

/s这里取20

C0.0101

2

/s式中数据

力加速,/2m—孔隙率，取0.5—滤的球体直径，cm,本设计取0.2cml，l

=m200cmv滤速/s/h/s

—粒球系数取0.8根据经验,滤速为8-10m/h时,清洁滤料层水头损失一般为0.3-0.4m,计算值比经验值低,取经验值的底限0.3m为清洁滤料层的过滤水头损失.正常过滤时,通过滤头的水头损失m,略其他水头损,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为:

0.220.52m.为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层,开始水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m×2m,堰底板比滤池底板低0.3m。水封井出水堰总高为:H

=0.3+HHH水封1因为每座滤池的过滤水量:Q560m/m/s单水封井出水堰上水头:word档可自由复制编辑单单h

水封

Q

1.84

堰

则反冲洗完毕,清洁滤料层过滤时滤池液面比滤料层高0.12+0.52=0.64m取堰上超高，则水封井高度3.85+0.12+0.28=4.25m反冲洗渠系统:1>反冲洗水量按水洗强度最大时计算，强度为8L/(s.m).

反

700.56m/2016m3h水

.2>反冲洗配水系统的断面计算滤池采用长柄滤头配水配气系统，安装在混凝土滤板上，水洗时滤料不膨胀，配水干管进口流量应为1.5m/s,配水干管渠)的截面积:水干

反水

水干

1.5

D

4A

40.373.14

m反冲洗配水干管选用钢管,DN700，流速为1.46m/s,1000i=3.6反冲洗水由反洗配水干管输送到气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水孔口的流速1～1.5m/s右,v1m/s.则配水方孔的截面积水支A方孔

反水

v

水支

0.56

0.56m

此即配水方孔总面积,沿渠长方向两侧各均匀布置18个配水方孔,共36个,孔中心间距孔中心与外壁距离0.58m.面积:小

0.5636

.每个孔口尺寸取0.12m×0.12m.此时反冲洗水过孔流速为：v

Q

0.5636

1.08/，在1～1.5m/s之间，符合要求每孔配水量为：

水孔

反水

m

3

/m

3

/word档可自由复制编辑3>反冲洗用气的计算:气气冲的强度为1，4>配气系统的断面计算:

fL/0.843/配气干管(渠)进口流速宜为10-15m/s右,取10m/s，则配气干管渠)的截面积

Qv

0.840.08410

反冲洗配气干管用钢管DN300,流速为

气干

4反气气干2

40.842

11.9/s反冲洗用空气,由反冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气水分配渠两侧的布气小孔到滤池底部布水区,布气小孔紧贴滤板下缘,间距与布水方孔相同,共计36个,反冲洗用空气通过配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或孔口流速应为m/s左右,则配气支管(渠)的截面积为:

Qv

0.840.08410

每个布气小孔面积:A气孔

A气

0.0840.00233m

2孔口直径：

A

0.054m0m每孔配气量:

气孔

反气

0.84

m3/s3/气水分渠的断面设:对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水反冲洗较大者时设计，水反冲洗时反冲洗水量为word档可自由复制编辑minmin

反

700.56m/2016水

/水干

反水

水干

1.5

气反冲洗时用空气的流量:

fL/0.84m

3

/s

Qv

0.8410

气水分配渠的断面积应按照水洗时计算，采用0.37m2滤池管的布置:1反冲洗管渠A．排水集水槽:炭滤池排水槽顶面和活性炭层表面之间的距离由计算式决定：eHmH—炭层厚度m排水槽顶起端高度取，末端高度取3.25m。B．气水分配渠：气水分配渠起端宽取m,高为,末端宽取,高为,则起端截面积2m2,末端截面积1.6m2。两侧沿程各布置18个配气小孔和18个布水方孔,孔间距0.52m,共36个配气小孔和个配水方孔.气水分配渠末端所需最小截面积A=

0.3736

端截面1.6，满足要求底i

-10

0.08C

.

排水集水槽排水能力校核采用矩形断面暗沟（非满流）计算公式来校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.5则槽内水位高为h槽宽为b0.8排集

排集湿周为：

4.7m水流断面积为：bh0.81.95mword档可自由复制编辑

2排排水力半径为：1.56R0.33m水流速度为：V

i0.330.050.013

8.21s过流能力为：1.5612.83/s实际过水量为：Q反

反

表

0.56

/，满足要求排2进水管渠

V

图4-13

反冲洗排水集水槽进水及水示意图A.

进水总渠4座滤池分成独立工作的两组每组进水总渠过水流量按照强制过滤流量设计（3座滤池过滤时强制过水流量为：Q

强

540003

2360003/dm/待滤水进水总渠设计流速为～m/，本设计取V＝1m/s。过水断面积为：word档可自由复制编辑A进总

Q强

0.417

2进水总渠宽为，水面高为0.52m。B.

每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧壁开小孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。进水孔孔口在反冲洗时关闭。孔口面积按照孔口淹没出流公Q0.8Agh计算总面积按滤池强制过滤水量计。孔口两侧水位差则孔口总面积为；孔

强gh

0.4170.82

0.37

2孔口设有阀门，采用橡胶囊充气阀，每个孔面积为：单孔

0.373

m

孔口1.2，孔

孔

0.1mC.

每座滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V槽。宽顶堰b宽顶与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距。

，宽顶堰堰上水头由矩形堰流的流量公1.84bh

计算，则堰上水头为：

1.84

mD.

每座滤池的配水渠进入每座滤池的浑水经过宽顶溢流堰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b

配渠

渠高0.75m渠总长等于滤池总宽，即渠总长为：l

配渠

3.50.8当渠内水配渠word档可自由复制编辑

0.37m时，末端流速（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）为：强v

Qh

0.41720.50.37

1.13满足滤池进水管渠自清流速的要求0.8/~ms。E.

配水渠过水能力校核配水渠的水力半径为：R

bh配渠2h配渠

0.3720.5

0.15配水渠的水力坡降v

2/3i式来计算，即：i

配

渠R渠

0.0131.130.15

0.0027渠内水面降落量为：渠

iL渠配渠

0.0027

m因为配水渠最高水位：配渠

0.450.0110.461高0渠3.

所以配水的过水能力满足要求。反冲洗排水总渠4座滤池分成独立的两组。排水总渠断面面积的设计水量为：

渠

反

/排水总渠的设计流速为0.7～ms，本设计采v总渠断面面积为：

排渠

0.7/s，则排水排渠

排渠排渠

0.56

m

2为了便于施工，排水渠宽取，渠内水深1.0m。为了便于排水并防止壅水现象发生，设计排水渠底面比滤池气水室底面低。4.

滤后水渠（清水渠word档可自由复制编辑4座滤池分成独立的两组，每组滤池清水渠断面面积的设计水量为：Q清

Qm322清水渠的设计流速为0.6～1.2m/s，本设计采用1.0m/s则排水总清渠渠断面面积为：

Qv

1

m

为了配合管廊的布置，清水渠高为1.0m渠宽与管廊一致。水渠总高为清水管流量Q=0.156/，采用钢管m/s，1000i=5.02。5V槽的设A.

扫洗水布水孔V型槽底部开有水平布水孔，表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀径为20～30，速为/右.设用0.025v2.0m/s。孔孔每座滤池V型槽的水平布水孔总截面积为：v孔

表水v孔

m

2每座滤池V型槽的水平布水孔总数为：

孔

14

A

14

个每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数57布水孔间距为。孔B.V型槽垂直高度的确定冲洗时，池水位下降，槽内水面低于斜壁顶约，本设计采用hm根据孔口出流公Q2则表面扫洗时V型槽内水位高出1滤池反冲洗时液面的高h为：22

表水0.642g

2

29.8

2mword档可自由复制编辑反单5反单5扫洗水布水孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面～150mm本设计采h。3取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心h0.2m4V型槽的垂直高度为：0.10.501234反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公Q1.84b为集水槽长LmQ为单格滤池反冲洗水量。

3/

求得其

反单

反水

0.35m

3

/则反冲洗时排水集水槽的堰上水h为：5

20.045mV型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：hhh0.045m，取0.6515V型槽的倾角采槽顶到池顶0.75m，壁厚50mm。图V型槽示意图word档可自由复制编辑C.

校核过滤时V型槽流速V型槽在滤池过滤时处于淹没状态，槽内设计始端流速不大/。V型槽过滤时始端的截面积为：v始

10.132

单格滤池过滤时V型槽的流量为：

反

8/0.0783s滤滤池过滤时V型槽始端流速为：

始

Q

单反

/A

0.078/0.38/0.6m/s

，满足要求D.

校核反冲洗时V型槽流速V型槽内设计始端流速不大0.6/sV型槽反冲洗时始端的截面积为：反始

10.650.13m2

单格滤池反冲洗时V型槽的流量为：

单反

表

0.1120.056

3

/s滤池反冲洗时V型槽始端流速为：

v始

Q

0.0560.3

0.19/0.6/s，满足求6.

冲洗水供给(冲洗采用冲水泵供应吸水池与滤池间冲洗管的沿程与局部水头损失：反洗配水干管用钢管管内流速为1.46m/s,1000i=3.6m，布置管长总计为80m。则反冲洗总管的沿程水头损失iL0.00360.29mf主要配件及局部阻力系见下表：word档可自由复制编辑表主要件局阻系

统配件名称

数量/个

局部阻力系数

DN70090º弯DN700闸阀DN700等径三通DN700异径三通DN700四通

84111

8.161.50.1

11.6i

2211.6mg2则冲洗水泵到滤池配水系统的管路损失mfib．清水池低水位与排水槽堰顶的高差mc．气水分配干渠内的水头损反水气水分配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，）近似计算。气水同时反冲洗时Q

反气水

0.28

/

，则气水分配渠内的水面高为：h

反水

Q

反水

v

水干

b

气水

1.50.8

0.23水力半径：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渠内水头损失：

反水

反水

l0.0050.05d.气水分配干渠底部配水方孔水头损方孔word档可自由复制编辑22气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式计算。其

，为配水方孔的总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为A方孔

0.1300.3

，则

方孔

反气水0.8方孔

12

0.3

2

10.06929.8c）由厂家产品样本及相关技术参值，反洗水经过滤头的水头损失0.22本设计取f气水同时通过滤头时增加的水头损气水同时反冲洗时气水比

164

，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比约为，则长柄滤头中的水流速度v

柄

反气水1.25%f

0.2870

0.32m通过滤头时增加的水头损失：n0.01v增

)(0.01749pa0.075O则滤池配水系统的水头损失2

)

0.050.0690.22m．砂滤层的水头损3滤料为石英砂，容重t/3，水的容重/3，石英砂滤膨胀1前的孔隙m0.41滤料层膨胀前的厚Hm。则滤料层的水头损失03

2.65)H0.41)1.01word档可自由复制编辑h．富裕水取4i．水泵内吸压管路水头损失估算2m则反冲洗水泵的最小扬程为：

水泵

61.522水泵流量按一座滤池冲洗水量计算，m

3

s

=

m

3

/h选泵：选用四台型泵用一备泵的高效段资料如下图所示：型号

流量Q(m/)612790900表冲洗泵高效资料

扬程H（m）14.51210配用电机Y225S-4。反冲洗时开启三台泵，每台流量Q6727反洗空气供给A．长柄滤头的气压损滤头

3

/h。气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量为m

3

/底部配水系统采用型长柄滤头，材质ABS工程塑料，内径21mm，缝隙条数40，缝隙宽0.25mm，缝隙面cm/个长柄滤头采取网状，50个/

则总缝隙面积与滤池面积之比=

符合要求。每座滤池共计安装长柄滤100050703500个每个滤头的通气量为：0.32Ls。3500根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为：3000kPa滤头设计中，滤板采用整体浇筑的K型滤板。浇筑时预留安装滤头的孔位，word档可自由复制编辑将预埋套管插在孔内。采用整体浇筑滤板，可使滤板间无缝隙，刚度更大。滤板厚100mm。B．气水分配渠配气小孔的气压损气孔反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：v

Q

30

10m/气水分配渠配气小孔的气压损失按孔口出流公式计算，即：3600g

式中

—孔口流量系数，取；；A——孔口面积，—压力损失mmH；g—重力加速度，9.8/s

；

——气水流量m

/；

——水的相对密度

。则由上式可得：

气孔

Q2气孔22

2气孔

g2

134.40.62

13.3mmHO130paC．配气管道的总压力损管a>

配气管道的沿程压力损1反冲洗空气流量为1.12m

/s，配气干管采用DN400钢管，流速为m/，满足配气干管流速10m/s左右的要求，反冲洗空气管总长为，气水分配渠内的压力损失忽略不计。反冲洗管道的空气气压按