给水工程普通快滤池设计说明书

一、原始资料1.滤池形式：普通快滤池2.水质资料：水源为水库水，水库上游植被较好，无工业废水等污染，库容积较大，常年雨量充沛。水质具体资料如下：①浊度：常年平均浊度10-15mg/L，汛雨期及风浪时为150-200mg/L;②色度：15度；③水温3-25℃；④PH值：6.8；⑤细菌总数：12000个/mL;⑥大肠杆菌：20000个/L；⑦臭和味：略有；⑧耗氧量：4.5mg/L；⑨总硬度：8度；⑩碳酸盐硬度：6度。3.其他资料①常年平均水温18℃，最高水温27℃，最低水温1℃；②常年气温：最冷月平均-2.5℃，最热月平均26.3℃，极端最高42℃，极端低温-15.7℃；③土壤冰冻深度0.15cm；④地基承载力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，日变化系数Kd=1.2。二、滤池的选择（1）滤池的工作原理：过滤时，开启进水支管与清水支管的阀门。关闭冲洗水支管阀门与排水阀。浑水就经进水总管、支管从浑水渠进入滤池，经过滤料层、承托层后，由配水系统的配水支管汇集起来再经配水系统干管渠、清水支管、清水总管流往清水池。浑水流经滤料层时，水中杂质即被截流。随着滤层中杂质截流量的增加，滤料层中水头损失也相应增加。一般当水头损失增至一定程度以致滤池产水量减少或由于滤过水质不符合要求时，滤池便需停止过滤进行冲洗。冲洗时，关闭进水支管与进水支管阀门。开启排水阀与冲洗水支管阀门。冲洗水即由冲洗水总管、支管，经配水系统的干管、支管及支管上的许多孔眼流出，由下而上穿过承托层及滤料层，均匀的分布于整个滤池平面上。滤料层再由下而上均匀分布的水流中处于悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水流入冲洗排水槽，再经浑水渠、排水管和废水渠进入下水道。冲洗一直进行到滤料基本洗干净为止。冲洗结束后，过滤重新开始。（2）滤池的分类及优缺点：1.普通快滤池有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，池深较浅；可采用降速过滤，水质较好；但是，阀门多，必须设有全套冲洗设备。2.双阀滤池不仅有普通快滤池所具有的优点，同时减两只阀门，相应降低了造价和检修工作量。但也必须设有全套冲洗设备；增加形成虹吸的抽气设备。3.V型滤池具有运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得；滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好的优点。但是配套设备多，如鼓风机等；土建较复杂，池深比普通快滤池深。4.多层滤池包括双层滤料滤池、三层滤料滤池、接触双层滤料滤池。其中双层滤料滤池、三层滤料滤池含污能力大，可采用较大的滤速，降速过滤、水质较好且双层滤料滤池方便改造但是滤料不易获得，价格贵，滤料易流失，冲洗困难，易积泥球。接触双层滤料滤池有以下优点：对滤前水的浊度适用幅度大，因而可以作为直接过滤；条件合适时，可以不用沉淀池，节约用地，投资省：降速过滤水质较好。缺点是，对运转的要求较高，工作周期短。5.虹吸滤池不需大型阀门、冲洗水泵或冲洗水箱易于自动化操作。但是土建结构复杂；池深大，单池面积不能过大，反冲洗时要浪费部分水量，冲洗效果不易控制；变水位等速过滤，水质不如降速过滤。6.无阀滤池不需要设置阀门，自动冲洗管理方便，可成套定型制作。缺点是：运行过程看不到滤层情况，清砂不便，单池面积较小，冲洗效果较差，反冲洗时需要浪费部分水量，变水位等速过滤水质不如降速过滤。7.移动罩滤池优点是造价低，不需大量阀门设备；池深浅，结构简单；能自动连续运行，不需冲洗水塔或水泵；节约用地和电耗；降速过滤。缺点是需设移动冲洗设备，对机械加工材质要求高；起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不易过高；罩体与隔墙间的密封要求较高。（3）滤池选择选择普通快速滤池。三、滤池设计（一）设计水量由原始资料根据要求，以5万吨为基础，3000吨为一单位增量，以学号为顺序，每人取一水量，得到11.3万吨。经计算求的水厂自身耗水量（主要为滤池冲洗用水）的系数α=1.04，所以最终水量取4888（m³/h）。（二）滤料与滤速的选择（1）滤料应具有足够的机械强度和抗蚀性能，一般可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。（2）滤料厚度与有效粒径之比：细砂及双层滤料过滤应大于1000；粗砂及三层滤料过滤应大于1250。（3）滤池应按正常情况下的滤速设计，并以检修情况（一格或者两格停运）下的强制滤速校核。（4）滤池滤速及滤料组成的选用，一般宜按表1采用表1滤池滤速及滤料组成注：滤料的相对密度为：石英砂2.6～2.65；无烟煤1.4～1.6；重质矿石4.7～5.0根据资料的水质条件，可以选择双层滤料（上层无烟煤下层石英砂），滤速选择v=10m/h.（三）滤池面积和尺寸1.滤池面积滤池的过滤周期为h，采用24h，每次冲洗滤池所需要的总时间采用0.5小时，滤池的有效冲洗历时采用6min=1/12h.水厂自身耗水量的系数α=1.04.F=Q/V式中：F-滤池面积m²；v-滤速m/h。计算得F=488.8㎡（详见计算书，下同）2.滤池个数设计中，滤池个数应通过技术经济比较确定，并需考虑水厂内其他处理构筑物及水厂总体布局等有关问题，但在任何情况下，滤池个数不得少于两个；滤池个数少于5个者，宜采用单行排列，管廊位于滤池一侧。超过5个者，宜采用双行排列，管廊位于两排滤池中间。后者布置较紧凑，但是管廊通风，采光不如前者，检修也不太方便。滤池个数可根据表2确定。表2水厂规模（m3/h）滤池总面积（m²）滤池个数（个）单格面积（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，滤池个数N=10个，双行排列。强制滤速v´=Nv/(N-1)=11.1m/h。3.滤池尺寸每个滤池面积f=F∕N=48.88m²，取54m²。滤池长宽比在1.5左右，计算得：长L=9m，宽B=6m4.滤池高度H=H1+H2+H3+H4=3.15m式中H1——支承层高度：0.45mH2——滤料层高度：0.70mH3——砂面上水深：1.70mH4——保护高度：0.30m5.冲洗强度q=12[L/(s·m2)]（四）配水系统①配水干渠干管流量qg=fq=54X12=648L/s=0.648m²/sq——冲洗强度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干渠断面积采用0.7×0.7=0.49㎡干渠壁厚尺寸采用0.1干渠顶面应开设孔眼②配水支管支管中心间距采用：s=0.25每池支管数：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采用管径：dj=75mm支管始端流速:vj=2.05m/s每根支管长度:lj=(B-dg-0.1X2)/2=(4.3-0.8-0.1X2)/2=2.55m③支管孔眼支管孔眼总面积与滤池面积之比为0.20%——0.28%，采用α=0.24%，支管总面积=αf=0.0024*54=0.130㎡孔径采用d=9mm=0.009m单孔面积w=πd²/4=0.785*0.09²=6.359*10^-9孔眼总数n=2044每一支孔眼数（分两排交错排列）为n=29孔眼中心距s=0.176m④复算配水系统：孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5：Fk/(72X0.785X0.075²)=0.4<0.5干管横截面积与支管总横截面积之比一般为1.75——2.0：fg/(njfj)=1.54≈1.75孔眼中心距应小于0.2m：ak=0.176<0.2(五)冲洗排水槽①断面尺寸两槽中心距采用a=1.9m排水槽个数nf=L/a=4.7≈5槽长L=B=6m槽内流速采用0.6m/s排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为：x=0.23m②设置高度滤料层厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚度采用0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：He=0.5*0.7+2.5*0.23+0.05+0.075=1.05m(六)滤池各种灌渠计算(七)冲洗水箱①冲洗水箱容积V=1.5qft*60/1000=350m³水箱内水深，采用h箱=3.5m圆形水箱直径D箱=11.3m②水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和：h1=3.39m配水系统水头损失：h2=hk=3.28m承托层水头损失：h3=0.022qH1=0.00903m滤料层水头损失：h4=(γ´/γ-1)(1-m。)H2=0.45m式中γ´——滤料相对密度（石英砂为2.65）γ——水的相对密度m。——滤料膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）H2——滤层膨胀前厚度(m)备用水头为1.5——2.0m:采用h5=1.5m冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面：H=h1+h2+h3+h4+h5=8.97m≈9m四、主要参考文献资料1.《给水排水设计手册》1、3、9、10、11中国建筑工业出版社2.《室外给水设计规范》GBJ13-86