V型濾池設(shè)計計算

1、.3.6 V型濾池設(shè)計計算設(shè)計參數(shù)設(shè)計 2 組濾池，每組濾池設(shè)計水量Q=10500m3/d, 設(shè)計濾速 =10m/h，過濾周期 48h濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失采用1.8m第一步氣沖沖洗強度 q氣1 =15L/(s. m 2) ，氣沖時間 t氣 =3min第二步 氣、水同時反沖 q氣 2 =15L/(s. m 2) ， q水 1 =4L/(s. m 2) ，t氣 ,水 =4min第三步水沖強度 q水2 =5L/(s. m 2) ， t水 =5min沖洗時間 t=12min ；沖洗周期 T=48h反沖橫掃強度1.8L/(s. m2)，濾池采用單層加厚均質(zhì)石英砂濾料，粒徑 0.96-1.3

2、5mm，不均勻系數(shù)1.2-1.6 。設(shè)計計算1. 平面尺寸計算1) 濾池工作時間T / =24t 24 =24 0.2 × 24 =23.9hT482) 濾池總面積F= Q = 21000 =87.9m2vT1023.93) 濾池的分格濾池底板用混凝土，單格寬B =3.5m, 單格長 L =13m,（一般規(guī)定V 型濾池的長寬比為2 ：1 4 ：1，濾池長度一般不宜小于11m；.濾池中央氣， 水分配槽將濾池寬度分成兩半，每一半的寬度不宜超過 4m）面積 45.5m2，共 2 座，每座面積 45.5 m 2，總面積 91m2。4) 校核強制濾速 v /v / = NV= 210 =20m

3、/h, 滿足 v20m/h 的要求。N 1215)濾池高度的確定H=H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 =0.80.11.2 1.40.4 0.3 0.1=4.3m式中： H 1 氣水室高度， 0.7 0.9m，取 0.8mH 2 濾板厚度m，取 0.1mH 3 濾料層厚度m，取 1.2mH 4 濾層上水深m，取 1.4mH 5 進(jìn)水系統(tǒng)跌差m，取 0.4mH 6 進(jìn)水總渠超高m，取 0.3mH 7 濾板承托層厚度m，取 0.1m6) 水封井設(shè)計濾層采用單層均質(zhì)濾料，粒徑0.96 1.35mm，不均勻系數(shù) K 80為 1.2 1.6 ，均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算H 清 =18

4、0 （1- m0 ) 2 (1)2 l0 vgm03d0=180×0.0101 （1- 0.5)2× (1)2 120 0.289810.530.80.1=19.43 式中：H 清 水流通過濾料層的水頭損失, ；.水的運動黏度 ,2/s ,20 時為 0.0101 2/s ；g重力加速度， 981 2/s ；m0 濾料孔隙率，取0.5 ；d 0 與濾料體積相同的球體直徑，根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，取為 0.1 l0 濾層厚度， 120 v濾速， v=10m/h=0.28m/s 濾料顆粒球度系數(shù)，天然沙粒 0.75 0.80 ，取0.8根據(jù)經(jīng)驗，濾速為812 m/s 時，清潔濾料層的

5、水頭損失一般為 3050，計算值比經(jīng)驗值低，取經(jīng)驗值的底限 30 位清潔濾料層的過濾水頭損失。正常過濾時，通過長柄濾頭的水頭損失h 0.22m，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為H 開始 =0.3+0.22=0.52m, 為保證正常過濾時池內(nèi)液面高出濾料層，水封井出水堰頂高與濾料層相同，設(shè)水封井平面尺寸 2×2m2。堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：H 水封 =0.3+ H 1 +H 2 +H 3 + H 7 =0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m因為每座濾池過濾水量：Q單 =vf=10 ×45.5=455m3/h=0.13

6、m 3/s2所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3 計算得：Q單2=(0.132=0.108mh水封 =() 3) 31.84b1.842.0.則反沖洗完畢，清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高0.108+0.52=0.628m2 反沖洗管渠系統(tǒng)本設(shè)計采用長柄濾頭配水配氣系統(tǒng), 沖洗水采用沖洗水泵供應(yīng),為適應(yīng)不同沖洗階段對沖洗水量的要求, 沖洗水泵采用兩用一備的組合, 水泵宜于濾池合建 , 且沖洗水泵的安裝應(yīng)符合泵房的有關(guān)設(shè)計規(guī)定。1) 反沖洗用水流量 Q反 的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，單獨水洗時反洗強度最大為 5L/( m 2.s)Q反水 =q水 f=5

7、×45.5=227.5L/s=0.23m 3/s=819m3/hV 型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進(jìn)行，其流量：Q表水 =q表水 f=0.0018 ×45.5=0.082 m 3/s2) 反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算配水干管進(jìn)口流速應(yīng)為1.5m/s 左右，配水干管的截面積A水干 =Q反水 / V水干 =0.23/1.5=0.15m 2反沖洗配水干管采用鋼管，DN500，流速 1.17m/s ，反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底兩側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)，反沖洗水通過布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值，配水支管流速為1.0 1.5m/s, 取 V

8、水支 =1.0m/s, 則配水支管的截面積A方孔 =Q反水 / V水支 =0.23/1.0=0.23m 2，此為配水方孔總面積，沿渠長方.向兩側(cè)各均勻布置10 個配水方孔，共計20 個，孔中心間距1m，每個孔口面積：A小 =0.23/20=0.0115 m 2每個孔口尺寸取0.1 ×0. 1m2。反沖洗水過孔流速v=0.23/2 ×10×0.1 ×0.1=1.15m/s 滿足要求。3) 反沖洗用氣量計算 Q反氣采用鼓風(fēng)機直接充氣，采用兩組, 一用一備。反沖洗用氣流量按氣沖強度最大時的空氣流量計算，這是氣沖強度為15L/( m 2.s)反氣氣f=15

9、15;3/sQ=q45.5=682.5L/s=0.68m4) 配氣系統(tǒng)的斷面計算配氣干管進(jìn)口流速應(yīng)為5m/s 左右，則配氣干管的截面積Q 反氣=0.68=0.136 m 2A氣干 =5V氣干反沖洗配氣干管采用鋼管，DN400,流速 5.41m/s ，反沖洗用空氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠，尤其水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】着錃獾綖V池底部布水區(qū)。布?xì)庑】拙o貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計20 個，反沖洗用空氣通過布?xì)庑】椎牧魉侔捶礇_洗配氣支管的流速取值。反沖洗配氣支管流速為10m/s 左右，配氣支管的截面積A氣支 =Q反氣 / V氣支 =0.68/10=0.068m 2每個布?xì)庑】酌娣e :A氣孔

10、 = A氣支 /20=0.068/20=0.0034 m2，孔口直徑.140.0034d氣孔 =() 20.07m，取 70mm每孔配氣量 :Q氣孔 =Q反氣 /20=0.68/20=0.034m 3/s=122.4m 3/h2.5 氣水分配渠的斷面設(shè)計對氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水同時反沖洗時，亦即氣水同時反沖洗時要求氣水分配渠斷面面積最大。因此氣水分配渠的斷面設(shè)計按氣水同時反沖洗的情況設(shè)計。氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量Q反氣水 =q水 f=4 ×45.4=182 L/s0.18m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗空氣的流量Q反氣 =q氣 f=15 ×45.5

11、=682.5L/s=0.68m 3/s氣水分配渠的氣水流速均按相應(yīng)的配水配氣干管流速取值，則氣水分配干渠的斷面積：A氣水 =Q反氣水 / V水干 +Q反氣 / V氣干2=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m3. 濾池管渠的布置1) 反沖洗管渠（1）氣水分配渠氣水分配渠起端寬取 1.2m, 高取 1.5m，末端寬取 1.2m，高取1.0m，則起端截面積為1.8m2，末端截面積 1.2m2，兩側(cè)沿程各布置10 個配水小孔和 10 個配氣小孔，孔間距1m，共 20 個配水小孔和 20.個配氣小孔，氣水分配渠末端所需最小截面積為0.256/20=0.0128 m2末端截

12、面積1.2 m 2，滿足要求。（2）排水集水槽排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m, 則排水集水槽起端槽高H 起 =H 1 + H 2 + H 3 + H 7 +0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,式中 :H1，H2，H3 同前， 1.5為氣水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高H 末 =H 1 + H 2 + H 3 + H 7 +0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m,其中 1.0 為氣水分配渠末端高度H末 -H起=1.7 1.2坡底 i=13L=0.038 0.02, 符合設(shè)計要求。（3）排水集水槽排水能力校核由矩形斷

13、面暗溝（非滿流，n=0.013 ）計算公式校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高0.3m，則槽內(nèi)水位高 h排集 =1.2-0.3=0.9m ，槽寬 b排集 =1.0m，濕周 X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m 水流斷面 A排集 =b排集 h排集 =1.0 ×0. 9=0.9m2水力半徑 R=A排集 /X=0.9/2.8=0.32m2121水流速度 v= R 3 i 2 = 032 3 0.0382 =7.0m/sn0.013過流能力 Q排集 = A排集 v=0.90 ×7.0=6.30 m 3/s.實際過水量 Q反 =Q反水 +Q表水 =0.23+0.082=0

14、.312m 3/s 6.12 m 3/s ，符合設(shè)計要求。2) 進(jìn)水管渠（1）進(jìn)水管渠：2 座濾池分成獨立的兩組，每組進(jìn)水總渠過水流量按強制過濾流量設(shè)計，流速要求 0.8 1.2m/s, 采用 0.8m/s 則過濾流量Q =21000/2=437.5m3/h=0.122m3/s過水?dāng)嗝鍲 Q 0.122 =0.16m2，進(jìn)水總渠寬 0.8m，水面高 0.2m。v 0.8（ 2）單池進(jìn)水孔：每座濾池在進(jìn)水側(cè)壁開三個進(jìn)水孔，進(jìn)水總渠的渾水通過這三個進(jìn)水孔進(jìn)入濾池，兩側(cè)進(jìn)水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉，中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動調(diào)節(jié)閘板，在反沖洗時不關(guān)閉，供給反洗表掃用水。調(diào)節(jié)閘板的開啟度，使其在反沖洗時的進(jìn)水量

15、等于表面掃洗用水量，孔口面積按孔口淹沒出流公式Q=0.64 A 2gh 計算，其總面積按濾池強制過濾水量計，強制過濾水量Q強0.122 =0.122m3/s2 - 1孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口總面積A孔Q強= 0.122 ×1=0.136m20.14m20.642gh0.6429.80.1中間孔面積按表面掃洗水量設(shè)計：A中孔 = A孔 × Q表水 =0.14 × 0.082 =0.09m2Q強0.122.孔口寬 B中孔 =0.9 m, 孔口高 H 中孔 =0.1m兩個側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個側(cè)孔面積A孔 - A中孔=0.14 - 0.092A側(cè)2

16、=0.03m2孔口寬 B側(cè)孔 =0.3m，孔口高 H 側(cè)孔 =0.1m（ 3）寬頂堰：為保證進(jìn)水穩(wěn)定性，進(jìn)水總渠引來的待濾水經(jīng)過寬頂堰進(jìn)入每座濾池內(nèi)的配水渠，在經(jīng)配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰堰寬取 b寬頂 =4m，寬頂堰與進(jìn)水總渠平行布置，與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距0.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3Q強22計算得 ： h寬頂 =() 3=(0.122 ) 3=0.07m1.84b寬頂1.84 4（ 4）濾池配水渠：進(jìn)入每座濾池的待濾水經(jīng)過寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩側(cè)的進(jìn)水孔進(jìn)入濾池內(nèi)的V型槽，濾池配水渠寬取b 配渠 =0.4m，渠高為 0.6m，渠總長等于濾池總寬，則渠

17、長L配渠，當(dāng)渠內(nèi)水深=3.5mh配渠 =0.2m 時，末端流速（進(jìn)來的待濾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去，每側(cè)流量Q強 /2 ）Q強=0.122=1.01m/s，v配渠0.2 0.42b配渠 h 配渠2滿足濾池進(jìn)水管渠流速的要求。（5）配水渠過水能力校核：b配渠 h 配渠=0.20.4 =0.1m配水渠水力半徑 R 配渠b配渠2h配渠20.20.4.配水渠水力坡降 i 配渠2/32=(0.013 1.0/ 0.172/ 32<0.002( nv配渠 / R配渠 )渠內(nèi)水面降落 h 配渠i 配渠 L 配渠 / 2 =0.002 ×3.5/2=0.0035m因為配水渠最高水位h=

18、h配渠 + h配渠 =0.2+0.0035=0.2035m渠高0.6m, 所以配水渠的過水能力滿足要求。4)V 型槽的設(shè)計V 型槽槽底射表掃水出水孔，直徑取0.025m，間隔 0.15m，每槽共計 90 個，則單側(cè) V 型槽表掃水出水孔總面積為:A表孔 = 3.14 0.0252×90=0.044m24表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15m，即 V型槽槽底的高度低于集水槽堰頂 0.15m。據(jù)潛孔出流公式 Q=0.64 A 2gh ，其中 Q應(yīng)為單個濾池的表掃水流量，則表面掃洗時 V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時液面(Q表水)2(0.082)22 0.64 A 表孔hv液 =2g= 20

19、.640.044=0.11m29.8反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/ 3 求得，其中 b 為集水槽長 13m，Q為單格反沖洗流量Q反單 =Q反 /2=0.23/2=0.115m 3/sQ反單22所以h排槽 =() 3=(0.115=0.03m1.84b1.84) 313V 型槽傾角 45°，垂直高度 0.6m，壁厚 0.05m。反沖洗時 V 型槽頂高出濾池內(nèi)液面高度為：H=0.60.15 h排槽 hv液 =0.6 0.15 0.03 0.11=0.31m.3) 沖洗水的供給 , 選用沖洗水箱供水的計算(1) 沖洗水箱到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失 h1 反沖洗時干管用鋼