活性炭滤池的设计计算

活性炭滤池的设计计算活性炭工艺部分及池体设计参数处理水量为，滤池采用下向流V型滤池，空床流速8-12m/h，本设计采用8m/h。共设计四座滤池，分两组布置。活性炭滤层厚。采用两段式气水反冲洗，第一步气冲冲洗强度,第二步水冲洗强度,第一步气冲洗时间,第二步水冲时间;冲洗时间共计为:;冲洗周期。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。池体设计活性炭滤池总面积活性炭滤池个数采用四池并联运行，，每池面积为。采用双格V型滤池，池宽按规范标准B=3.5m,长,单格面积35，每座滤池面积70，总面积2803、接触时间满足空床接触时间6-20min4、每座活性炭充填体积V5、每座填充活性炭的质量G活性炭填充密度，则6、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、活性炭滤池的高度炭滤池总高度由计算式求得式中吸附滤池的总高度m，取1.0m，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0.35m层次（自上而下）粒径（mm）承托层厚度（mm）12345672-44-66-88-1010-1212-1414-1650505050505050碳滤层上水深m，取1.8m保护高度，取0.85m炭滤池总高度滤池实际工作时间校核强制滤速:.符合要求水封井的设计:滤池采用单层活性炭滤料,粒径1.0-2.5mm,清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6.37cm式中数据水流通过清洁滤料层的水头损失，cm水的运动黏度，这里取200C0.0101孔隙率，取0.5的球体直径，cm,本设计取0.2cm=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,忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为:.为保证滤池正常过滤时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。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:=0.3+0.3+0.9+0.1+0.35+2.0+0.2=3.85m因为每座滤池的过滤水量:水封井出水堰上水头: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0.28m，则水封井高度3.85+0.12+0.28=4.25m反冲洗管渠系统:1>反冲洗水量按水洗强度最大时计算，强度为8L/(s.m2)..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: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。配水孔口的流速为1～1.5m/s左右,取.则配水方孔的截面积: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0.52m.孔中心与外壁距离0.58m.面积:.每个孔口尺寸取0.12m×0.12m.此时反冲洗水过孔流速为：，在1～1.5m/s之间，符合要求每孔配水量为：3>反冲洗用气量的计算:气冲的强度为，则4>配气系统的断面计算:配气干管(渠)进口流速宜为10-15m/s左右,取10m/s，则配气干管(渠)的截面积反冲洗配气干管用钢管DN300,流速为反冲洗用空气,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10m/s左右,则配气支管(渠)的截面积为:每个布气小孔面积:孔口直径：每孔配气量: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反冲洗较大者时设计，水反冲洗时反冲洗水量为:气反冲洗时用空气的流量:气水分配渠的断面积应按照水洗时计算，采用0.37滤池管渠的布置: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h由计算式决定：H—炭层厚度m排水槽顶起端高度取2.45m，末端高度取3.25m。B．气水分配渠：气水分配渠起端宽取0.8m,高为1.8m,末端宽取0.8m,高为1m,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36个配水方孔.气水分配渠末端所需最小截面积Amin=，满足要求底坡C.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。设集水槽超高为，则槽内水位高为：槽宽为：湿周为：水流断面积为：水力半径为：水流速度为：过流能力为：实际过水量为：，满足要求2．进水管渠图4-13进水及布水示意图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：待滤水进水总渠设计流速为0.8～1.2，本设计取V＝1m/s。过水断面积为：进水总渠宽为0.8m，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3个小孔，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式计算，其总面积按滤池强制过滤水量计。孔口两侧水位差取，则孔口总面积为；孔口设有阀门，采用橡胶囊充气阀，每个孔面积为：孔口宽，高C.每座滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性，进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型槽。宽顶堰宽，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰流的流量公式计算，则堰上水头为：D.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，再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，渠高0.75m，渠总长等于滤池总宽，即渠总长为：当渠内水深时，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0.5）为：满足滤池进水管渠自清流速的要求()。E.配水渠过水能力校核配水渠的水力半径为：配水渠的水力坡降由公式来计算，即：渠内水面降落量为：因为配水渠最高水位：所以配水的过水能力满足要求。3.反冲洗水排水总渠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：排水总渠的设计流速为0.7～1.5，本设计采用，则排水总渠断面面积为：为了便于施工，排水渠宽取0.8m，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1.0m。4.滤后水总渠（清水渠）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：清水渠的设计流速为0.6～1.2，本设计采用，则排水总渠断面面积为：为了配合管廊的布置，清水渠高为1.0m，渠宽与管廊一致。清水渠总高为2.0m。清水管流量Q=0.156，采用DN400钢管，，1000i=5.02。5．V型槽的设计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布置，内径一般为20～30，过孔流速为左右.本设计采用，。每座滤池V型槽的水平布水孔总截面积为：每座滤池V型槽的水平布水孔总数为：每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数为，布水孔间距为0.175m。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50～100mm，本设计采用。根据孔口出流公式，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面的高度为：扫洗水布水孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50～150mm，本设计采用。取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心为。V型槽的垂直高度为：反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式求得，其中为集水槽长，；为单格滤池反冲洗水量。则反冲洗时排水集水槽的堰上水头为：V型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：，取0.65V型槽的倾角采用，V型槽顶到池顶0.75，壁厚50mm。图4-14V型槽示意图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于。V型槽过滤时始端的截面积为：单格滤池过滤时V型槽的流量为：滤池过滤时V型槽始端流速为：，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于。V型槽反冲洗时始端的截面积为：单格滤池反冲洗时V型槽的流量为：滤池反冲洗时V型槽始端流速为：，满足要求6.冲洗水的供给(冲洗水采用冲洗水泵供应)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DN700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主要配件及局部阻力系数见下表：表3.2.16主要配件及局部阻力系数统计配件名称数量/个局部阻力系数DN70090º弯头8DN700闸阀4DN700等径三通11.5DN700╳400异径三通10.1DN700四通11.5+0.1=1.611.6则冲洗水泵到滤池配水系统的管路损失b．清水池最低水位与排水槽堰顶的高差c．气水分配干渠内的水头损失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，n=0.013）近似计算。气水同时反冲洗时，，则气水分配渠内的水面高为：水力半径：水力坡降：渠内水头损失：d.气水分配干渠底部配水方孔水头损失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。其中为，A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，则c）由厂家产品样本及相关技术参数值，反洗水经过滤头的水头损失，本设计取0.22m。f．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，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1.25%，则长柄滤头中的水流速度通过滤头时增加的水头损失：则滤池配水系统的水头损失g．砂滤层的水头损失滤料为石英砂，容重，水的容重为，石英砂滤料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层的水头损失h．富裕水头取1.5m，i．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：水泵流量按一座滤池冲洗水量计算，Q=0.56=2016选泵：选用四台300S12型泵，三用一备。水泵的高效段资料如下图所示：型号流量Q扬程H（m）300S1261214.57901290010表3.2.17冲洗泵高效段资料配用电机Y225S-4。反冲洗时开启三台泵，每台流量为。7．反洗空气的供给A．长柄滤头的气压损失气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量为1.12底部配水系统采用QS-1型长柄滤头，材质为ABS工程塑料，内径21mm，缝隙条数40，缝隙宽度0.25mm，缝隙面积2.5。长柄滤头采取网状，约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，每个滤头的通气量为：。根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为：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，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失反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：气水分配渠配气小孔的气压损失按孔口出流公式计算，即：式中 ——孔口流量系数，取=0.6；——孔口面积，；——压力损失，；——重力加速度，取；——气水流量，；——水的相对密度，。则由上式可得： C．配气管道的总压力损失a>配气管道的沿程压力损失反冲洗空气流量为1.12，配气干管采用DN400钢管，流速为8.9，满足配气干管流速10m/s左右的要求，反冲洗空气管总长为50m，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下式计算：式中——空气的压力，；——长柄滤头距反冲洗水面的高度，m，。由上式可得：空气温度按30℃考虑，空气管道的摩阻为，则配气管道的沿程压力损失为：b>配气管道的局部压力损失主要配件及长度换算系数计算：配气管道中，90弯头5个，局部阻力系数；闸阀3个，局部阻力系数；等径2个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计：当量长度的换算公式为：式中 ——管道当量长度，m； ——管径，