活性炭濾池的設(shè)計計算

活性炭濾池的設(shè)計計算活性炭工藝部分及池體設(shè)計參數(shù)處理水量為，濾池采用下向流V型濾池，空床流速8-12m/h，本設(shè)計采用8m/h。共設(shè)計四座濾池，分兩組布置?；钚蕴繛V層厚。采用兩段式氣水反沖洗，第一步氣沖沖洗強度,第二步水沖洗強度,第一步氣沖洗時間,第二步水沖時間;沖洗時間共計為:;沖洗周期。設(shè)計計算由于生物活性炭是再貧營養(yǎng)的環(huán)境下降解有機物，氧氣需要量不大。原水中含有一定的溶解氧，同時臭氧分解產(chǎn)生的氧氣也增加了水中溶解氧的含量。所以在活性炭濾池內(nèi)誰的溶解氧量是足夠的，不需設(shè)置曝氣系統(tǒng)。池體設(shè)計活性炭濾池總面積活性炭濾池個數(shù)采用四池并聯(lián)運行，，每池面積為。采用雙格V型濾池，池寬按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)B=3.5m,長,單格面積35，每座濾池面積70，總面積2803、接觸時間滿足空床接觸時間6-20min4、每座活性炭充填體積V5、每座填充活性炭的質(zhì)量G活性炭填充密度，則6、活性炭每年更換次數(shù)n由于沒有水廠實測數(shù)據(jù)，因此根據(jù)經(jīng)驗值，每年更換活性炭一次7、活性炭濾池的高度炭濾池總高度由計算式求得式中吸附濾池的總高度m，取1.0m，采用長柄濾頭系統(tǒng)，承托層采用礫石分層級配粒徑2-16mm。承托層厚度為0.35m層次（自上而下）粒徑（mm）承托層厚度（mm）12345672-44-66-88-1010-1212-1414-1650505050505050碳濾層上水深m，取1.8m保護(hù)高度，取0.85m炭濾池總高度濾池實際工作時間校核強制濾速:.符合要求水封井的設(shè)計:濾池采用單層活性炭濾料,粒徑1.0-2.5mm,清潔濾料層的水頭損失按下式計算:清潔濾料層的水頭損失計算計算公式6.37cm式中數(shù)據(jù)水流通過清潔濾料層的水頭損失，cm水的運動黏度，這里取200C0.0101孔隙率，取0.5的球體直徑，cm,本設(shè)計取0.2cm=根據(jù)經(jīng)驗,濾速為8-10m/h時,清潔濾料層水頭損失一般為0.3-0.4m,計算值比經(jīng)驗值低,取經(jīng)驗值的底限0.3m為清潔濾料層的過濾水頭損失.正常過濾時,通過濾頭的水頭損失,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:.為保證濾池正常過濾時池內(nèi)的液面高出濾料層,水封井出水堰頂標(biāo)高與濾料層相同。設(shè)計水封井平面尺寸2m×2m,堰底板比濾池底板低0.3m。水封井出水堰總高為:=0.3+0.3+0.9+0.1+0.35+2.0+0.2=3.85m因為每座濾池的過濾水量:水封井出水堰上水頭:則反沖洗完畢,清潔濾料層過濾時濾池液面比濾料層高0.12+0.52=0.64m取堰上超高0.28m，則水封井高度3.85+0.12+0.28=4.25m反沖洗管渠系統(tǒng):1>反沖洗水量按水洗強度最大時計算，強度為8L/(s.m2)..2>反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算:濾池采用長柄濾頭配水配氣系統(tǒng)，安裝在混凝土濾板上，水洗時濾料不膨脹，配水干管進(jìn)口流量應(yīng)為1.5m/s,配水干管(渠)的截面積:反沖洗配水干管選用鋼管,DN700，流速為1.46m/s,1000i=3.6反沖洗水由反洗配水干管輸送到氣水分配渠,由氣水分配渠底側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū).反沖洗水通過配水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值。配水孔口的流速為1～1.5m/s左右,取.則配水方孔的截面積:此即配水方孔總面積,沿渠長方向兩側(cè)各均勻布置18個配水方孔,共36個,孔中心間距0.52m.孔中心與外壁距離0.58m.面積:.每個孔口尺寸取0.12m×0.12m.此時反沖洗水過孔流速為：，在1～1.5m/s之間，符合要求每孔配水量為：3>反沖洗用氣量的計算:氣沖的強度為，則4>配氣系統(tǒng)的斷面計算:配氣干管(渠)進(jìn)口流速宜為10-15m/s左右,取10m/s，則配氣干管(渠)的截面積反沖洗配氣干管用鋼管DN300,流速為反沖洗用空氣,由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠,由氣水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】椎綖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36個,反沖洗用空氣通過配氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。反沖洗配氣支管流速或孔口流速應(yīng)為10m/s左右,則配氣支管(渠)的截面積為:每個布?xì)庑】酌娣e:孔口直徑：每孔配氣量: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)生在氣水反沖洗較大者時設(shè)計，水反沖洗時反沖洗水量為:氣反沖洗時用空氣的流量:氣水分配渠的斷面積應(yīng)按照水洗時計算，采用0.37濾池管渠的布置:1、反沖洗管渠:A．排水集水槽:炭濾池排水槽頂面和活性炭層表面之間的距離h由計算式?jīng)Q定：H—炭層厚度m排水槽頂起端高度取2.45m，末端高度取3.25m。B．氣水分配渠：氣水分配渠起端寬取0.8m,高為1.8m,末端寬取0.8m,高為1m,則起端截面積2m2,末端截面積1.6m2。兩側(cè)沿程各布置18個配氣小孔和18個布水方孔,孔間距0.52m,共36個配氣小孔和36個配水方孔.氣水分配渠末端所需最小截面積Amin=，滿足要求底坡C.排水集水槽排水能力校核:采用矩形斷面暗溝（非滿流，）計算公式來校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高為，則槽內(nèi)水位高為：槽寬為：濕周為：水流斷面積為：水力半徑為：水流速度為：過流能力為：實際過水量為：，滿足要求2．進(jìn)水管渠圖4-13進(jìn)水及布水示意圖A.進(jìn)水總渠4座濾池分成獨立工作的兩組，每組進(jìn)水總渠過水流量按照強制過濾流量設(shè)計（3座濾池過濾時）。強制過水流量為：待濾水進(jìn)水總渠設(shè)計流速為0.8～1.2，本設(shè)計取V＝1m/s。過水?dāng)嗝娣e為：進(jìn)水總渠寬為0.8m，水面高為0.52m。B.每座濾池的進(jìn)水孔每座濾池由進(jìn)水側(cè)壁開3個小孔，進(jìn)水總渠的渾水通過這三個進(jìn)水孔進(jìn)入濾池。進(jìn)水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉?？卓诿娣e按照孔口淹沒出流公式計算，其總面積按濾池強制過濾水量計。孔口兩側(cè)水位差取，則孔口總面積為；孔口設(shè)有閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個孔面積為：孔口寬，高C.每座濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰為保證進(jìn)水穩(wěn)定性，進(jìn)水總渠引來的渾水經(jīng)過寬頂堰進(jìn)入每座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)過濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰寬，寬頂堰與進(jìn)水總渠平行設(shè)置，與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距0.5m。堰上水頭由矩形堰流的流量公式計算，則堰上水頭為：D.每座濾池的配水渠進(jìn)入每座濾池的渾水經(jīng)過寬頂溢流堰至配水渠，再由配水渠兩側(cè)的進(jìn)水孔進(jìn)入濾池內(nèi)的V型槽。濾池配水渠寬，渠高0.75m，渠總長等于濾池總寬，即渠總長為：當(dāng)渠內(nèi)水深時，末端流速（進(jìn)來的渾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去，每側(cè)流量為0.5）為：滿足濾池進(jìn)水管渠自清流速的要求()。E.配水渠過水能力校核配水渠的水力半徑為：配水渠的水力坡降由公式來計算，即：渠內(nèi)水面降落量為：因為配水渠最高水位：所以配水的過水能力滿足要求。3.反沖洗水排水總渠4座濾池分成獨立的兩組。排水總渠斷面面積的設(shè)計水量為：排水總渠的設(shè)計流速為0.7～1.5，本設(shè)計采用，則排水總渠斷面面積為：為了便于施工，排水渠寬取0.8m，渠內(nèi)水深1.0m。為了便于排水并防止壅水現(xiàn)象發(fā)生，設(shè)計排水渠底面比濾池氣水室底面低1.0m。4.濾后水總渠（清水渠）4座濾池分成獨立的兩組，每組濾池清水渠斷面面積的設(shè)計水量為：清水渠的設(shè)計流速為0.6～1.2，本設(shè)計采用，則排水總渠斷面面積為：為了配合管廊的布置，清水渠高為1.0m，渠寬與管廊一致。清水渠總高為2.0m。清水管流量Q=0.156，采用DN400鋼管，，1000i=5.02。5．V型槽的設(shè)計A.掃洗水布水孔V型槽底部開有水平布水孔，表面掃洗水經(jīng)此布水。布水孔沿槽長方向均勻布置，內(nèi)徑一般為20～30，過孔流速為左右.本設(shè)計采用，。每座濾池V型槽的水平布水孔總截面積為：每座濾池V型槽的水平布水孔總數(shù)為：每座濾池單側(cè)V型槽的水平布水孔數(shù)為，布水孔間距為0.175m。B.V型槽垂直高度的確定沖洗時，池水位下降，槽內(nèi)水面低于斜壁頂約50～100mm，本設(shè)計采用。根據(jù)孔口出流公式，則表面掃洗時V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時液面的高度為：掃洗水布水孔中心一般低于用水單獨沖洗時池內(nèi)水面50～150mm，本設(shè)計采用。取V型槽槽底的高度低于表掃水出水孔中心為。V型槽的垂直高度為：反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式求得，其中為集水槽長，；為單格濾池反沖洗水量。則反沖洗時排水集水槽的堰上水頭為：V型槽斜壁頂與排水集水槽頂?shù)拇怪本嚯x為：，取0.65V型槽的傾角采用，V型槽頂?shù)匠仨?.75，壁厚50mm。圖4-14V型槽示意圖C.校核過濾時V型槽流速V型槽在濾池過濾時處于淹沒狀態(tài)，槽內(nèi)設(shè)計始端流速不大于。V型槽過濾時始端的截面積為：單格濾池過濾時V型槽的流量為：濾池過濾時V型槽始端流速為：，滿足要求D.校核反沖洗時V型槽流速V型槽內(nèi)設(shè)計始端流速不大于。V型槽反沖洗時始端的截面積為：單格濾池反沖洗時V型槽的流量為：濾池反沖洗時V型槽始端流速為：，滿足要求6.沖洗水的供給(沖洗水采用沖洗水泵供應(yīng))吸水池與濾池間沖洗管的沿程與局部水頭損失：反洗配水干管用DN700鋼管,管內(nèi)流速為1.46m/s,1000i=3.6m，布置管長總計為80m。則反沖洗總管的沿程水頭損失主要配件及局部阻力系數(shù)見下表：表3.2.16主要配件及局部阻力系數(shù)統(tǒng)計配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)DN70090o彎頭8DN700閘閥4DN700等徑三通11.5DN700╳400異徑三通10.1DN700四通11.5+0.1=1.611.6則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路損失b．清水池最低水位與排水槽堰頂?shù)母卟頲．氣水分配干渠內(nèi)的水頭損失氣水分配渠的水頭損失按最不利條件，即氣水同時反沖洗時計算。此時渠上部是空氣，下部是反沖洗水，按矩形暗管（非滿流，n=0.013）近似計算。氣水同時反沖洗時，，則氣水分配渠內(nèi)的水面高為：水力半徑：水力坡降：渠內(nèi)水頭損失：d.氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失按孔口淹沒出流公式計算。其中為，A為配水方孔的總面積。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實際總面積為，則c）由廠家產(chǎn)品樣本及相關(guān)技術(shù)參數(shù)值，反洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失，本設(shè)計取0.22m。f．氣水同時通過濾頭時增加的水頭損失氣水同時反沖洗時氣水比，長柄濾頭配氣系統(tǒng)的濾帽縫隙總面積與濾池過濾總面積之比約為1.25%，則長柄濾頭中的水流速度通過濾頭時增加的水頭損失：則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失g．砂濾層的水頭損失濾料為石英砂，容重，水的容重為，石英砂濾料膨脹前的孔隙率，濾料層膨脹前的厚度。則濾料層的水頭損失h．富裕水頭取1.5m，i．水泵內(nèi)吸壓管路水頭損失估算2m則反沖洗水泵的最小揚程為：水泵流量按一座濾池沖洗水量計算，Q=0.56=2016選泵：選用四臺300S12型泵，三用一備。水泵的高效段資料如下圖所示：型號流量Q揚程H（m）300S1261214.57901290010表3.2.17沖洗泵高效段資料配用電機Y225S-4。反沖洗時開啟三臺泵，每臺流量為。7．反洗空氣的供給A．長柄濾頭的氣壓損失氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣流量為1.12底部配水系統(tǒng)采用QS-1型長柄濾頭，材質(zhì)為ABS工程塑料，內(nèi)徑21mm，縫隙條數(shù)40，縫隙寬度0.25mm，縫隙面積2.5。長柄濾頭采取網(wǎng)狀，約50個/，則總縫隙面積與濾池面積之比=，符合要求。每座濾池共計安裝長柄濾，每個濾頭的通氣量為：。根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，在該氣體流量下的壓力損失最大為：設(shè)計中，濾板采用整體澆筑的K型濾板。澆筑時預(yù)留安裝濾頭的孔位，將預(yù)埋套管插在孔內(nèi)。采用整體澆筑濾板，可使濾板間無縫隙，剛度更大。濾板厚100mm。B．氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速為：氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失按孔口出流公式計算，即：式中 ——孔口流量系數(shù)，取=0.6；——孔口面積，；——壓力損失，；——重力加速度，取；——氣水流量，；——水的相對密度，。則由上式可得： C．配氣管道的總壓力損失a>配氣管道的沿程壓力損失反沖洗空氣流量為1.12，配氣干管采用DN400鋼管，流速為8.9，滿足配氣干管流速10m/s左右的要求，反沖洗空氣管總長為50m，氣水分配渠內(nèi)的壓力損失忽略不計。反沖洗管道的空氣氣壓按下式計算：式中——空氣的壓力，；——長柄濾頭距反沖洗水面的高度，m，。由上式可得：空氣溫度按30℃考慮，空氣管道的摩阻為，則配氣管道的沿程壓力損失為：b>配氣管道的局部壓力損失主要配件及長度換算系數(shù)計算：配氣管道中，90彎頭5個，局部阻力系數(shù)；閘閥3個，局部阻力系數(shù)；等徑2個，局部阻力系數(shù)，則局部阻力系數(shù)總計：當(dāng)量長度的換算公式為：式中 ——管道當(dāng)量長度，m； ——管徑，