V型滤池设计计算

V型滤池设计计算 3.6 V型滤池设计计算 3.6.1设计参数 设计2组滤池，每组滤池设计水量Q=10500m?/d,设计滤速ν=10m/h，过滤周期48h 滤层水头损失:冲洗前的滤层水头损失采用1.8m 第一步 气冲冲洗强度=15L/(s. m?)，气冲时间=3min qt气1气 第二步 气、水同时反冲=15L/(s. m?)，=4L/(s. m?)，qq气2水1 =4min t气,水 第三步 水冲强度=5L/(s. m?)，=5min qt水2水 冲洗时间t=12min;冲洗周期T=48h 反冲横扫强度1.8L/(s. m?) ，滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6。 3.6.2 设计计算 1. 平面尺寸计算 1)滤池工作时间 2424/T =24—t=24— 0.2×=23.9h T48 2) 滤池总面积 21000QF===87.9m? ,vT10，23.9 3) 滤池的分格 BL滤池底板用混凝土，单格宽=3.5m,单格长=13m,(一般规定V型滤池的长宽比为2 :1—4 :1，滤池长度一般不宜小于11m; 滤池中央气，水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m)面积45.5m?，共2座，每座面积45.5 m?，总面积91m?。 /v4) 校核强制滤速 2，10NV/v ===20m/h, 满足v?20m/h的要求。 N,12,1 5) 滤池高度的确定 H=，，，，，，=0.8，0.1，1.2，1.4，HHHHHHH3567124 0.4，0.3，0.1=4.3m 式中:——气水室高度，0.7,0.9m，取0.8m H1 ——滤板厚度m，取0.1m H2 ——滤料层厚度m，取1.2m H3 ——滤层上水深m，取1.4m H4 ——进水系统跌差m，取0.4m H5 ——进水总渠超高m，取0.3m H6 ——滤板承托层厚度m，取0.1m H7 6) 水封井设计 滤层采用单层均质滤料，粒径0.96,1.35mm，不均匀系数K80为1.2,1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 2,(1-m)102=180 ,H()lv0清3,dgm00 20.0101，(1-0.5)12=180×× ()1200.28，，3981，0.50.80.1， =19.43? 式中: ——水流通过滤料层的水头损失,?; ,H清 ——水的运动黏度, ??/s,20?时为0.0101??/s; , g——重力加速度，981??/s; ——滤料孔隙率，取0.5; m0 ——与滤料体积相同的球体直径，?，根据厂家提供d0 数据，取为0.1? ——滤层厚度，120? l0 v——滤速，v=10m/h=0.28m/s ——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75,0.80，取, 0.8 根据经验，滤速为8,12 m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为30,50?，计算值比经验值低，取经验值的底限30?位清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失,h?0.22m，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,H=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面开始 高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2×2m?。堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为: =0.3++++=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m HHHHH3712水封 因为每座滤池过滤水量: Q=vf=10×45.5=455m?/h=0.13 m?/s 单 231.84bh所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=计算得: 22Q0.13单33()===0.108m h()水封1.84b1.84，2.0 则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.108+0.52=0.628m 2 反冲洗管渠系统 本设计采用长柄滤头配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。 1) 反冲洗用水流量的计算 Q反 反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/( m?.s) 33=f=5×45.5=227.5L/s=0.23m/s=819m/h Qq反水水 V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量: =f=0.0018×45.5=0.082 m?/s Qq表水表水 2)反冲洗配水系统的断面计算 配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积 =/=0.23/1.5=0.15m?反冲洗配水干管采用钢管，DN500，AQV水干反水水干 流速1.17m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1.0,1.5m/s,取=1.0m/s,则配水支管的截面积V水支 =/=0.23/1.0=0.23m?，此为配水方孔总面积，沿渠长方AQV方孔反水水支 向两侧各均匀布置10个配水方孔，共计20个，孔中心间距1m，每个孔口面积: =0.23/20=0.0115 m? A小 每个孔口尺寸取0.1×0.1m?。反冲洗水过孔流速 v=0.23/2×10×0.1×0.1=1.15m/s满足要求。 3) 反冲洗用气量计算 Q反气 采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/( m?.s) 3=f=15×45.5=682.5L/s=0.68m/s Qq反气气 4) 配气系统的断面计算 配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积 Q0.68反气===0.136 m? A气干V5气干 反冲洗配气干管采用钢管，DN400,流速5.41m/s，反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。 布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计20个，反冲洗用空气通过布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为10m/s左右，配气支管的截面积 =/=0.68/10=0.068m? AQV气支反气气支 每个布气小孔面积: =/20=0.068/20=0.0034 m?，孔口直径 AA气孔气支 14，0.00342,() =0.07m，取70mm d气孔3.14 每孔配气量: =/20=0.68/20=0.034m?/s=122.4m?/h QQ气孔反气 2.5 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同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。 气水同时反冲洗时反冲洗水的流量 ,=f=4×45.4=182 L/s0.18m?/s Qq反气水水 气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量 =f=15×45.5=682.5L/s=0.68m?/s Qq反气气 气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积: =/+/ AQVQV气水反气水水干反气气干 2 =0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m 3.滤池管渠的布置 1)反冲洗管渠 (1)气水分配渠 气水分配渠起端宽取1.2m,高取1.5m，末端宽取1.2m，高取1.0m，则起端截面积为1.8m?，末端截面积1.2m?，两侧沿程各布置10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距1m，共20个配水小孔和20 2m个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.256/20=0.0128 ，末端截面积1.2 m?，满足要求。 (2)排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽起端槽高 =++++0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.HHHHH3712起 2m, 式中: H，H，H同前， 1.5为气水分配渠起端高度。 123 排水集水槽末端槽高 =++++0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m, HHHHH3712末 其中1.0为气水分配渠末端高度 HH-1.7,1.2末起坡底i===0.038，0.02,符合设计要求。 L13 (3)排水集水槽排水能力校核 由矩形断面暗沟(非满流，n=0.013)计算公式校核集水槽排 水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高h=1.2-0.3=0.9m，排集槽宽b=1.0m，湿周X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m 排集 2Abh水流断面==1.0×0.9=0.9m 排集排集排集 A水力半径R=/X=0.9/2.8=0.32m 排集 221133220320.038Ri水流速度v===7.0m/s n0.013 QA过流能力=v=0.90×7.0=6.30 m?/s 排集排集 实际过水量=+=0.23+0.082=0.312m?/s，6.12 m?/s，QQQ反反水表水 符合设计要求。 2)进水管渠 (1)进水管渠: 2座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速要求0.8,1.2m/s,采用0.8m/s则过滤流量 3Q =21000/2=437.5m/h=0.122m?/s 过水断面 0.122Q2, F,=0.16m，进水总渠宽0.8m，水面高0.2m。 v0.8 (2)单池进水孔: 每座滤池在进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量，孔口面积按孔口淹没出流公式Q=0.642Agh计算，其总面积按滤池强制过滤水量计，强制过滤水量 0.122=0.122m?/s Q,强2-1 孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积 10.122Q22强,=×=0.136m 0.14m A,孔0.642gh0.642，9.8，0.1 中间孔面积按表面扫洗水量设计: Q0.0822表水=×=0.14×=0.09m AA孔中孔0.122Q强 孔口宽=0.9 m,孔口高=0.1m BH中孔中孔 两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积 -AA0.14-0.092孔中孔==0.03m A,侧22 孔口宽=0.3m，孔口高=0.1m BH侧孔侧孔 (3)宽顶堰: 为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽取=4m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。b宽顶 2/31.84bh堰上水头由矩形堰的流量公式Q= 22Q0.122强33()计算得 : h===0.07m ()宽顶1.84，4b1.84宽顶 (4)滤池配水渠: 进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b=0.4m，渠高配渠为0.6m，渠总长等于滤池总宽，则渠长=3.5m，当渠内水深L配渠 =0.2m时，末端流速(进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水h配渠 孔流去，每侧流量/2) Q强 Q0.122强==1.01m/s， v,配渠2，0.2，0.42bh配渠配渠 满足滤池进水管渠流速的要求。 (5)配水渠过水能力校核: bh0.2，0.4配渠配渠配水渠水力半径==0.1m R,配渠2，0.2，0.42h，b配渠配渠 2/322/32配水渠水力坡降=<0.002 i,(/R)nv(0.0131.0/0.17)，配渠配渠配渠 渠内水面降落=0.002×3.5/2=0.0035m ,h,iL/2配渠配渠配渠 因为配水渠最高水位h=+=0.2+0.0035=0.2035m，渠高h,h配渠配渠 0.6m,所以配水渠的过水能力满足要求。 4)V型槽的设计 V型槽槽底射表扫水出水孔，直径取0.025m，间隔0.15m，每槽共计90个，则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为: 23.140.025，2=×90=0.044m A表孔4 表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。 据潜孔出流公式Q=0.642Agh，其中Q应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面 Q表水20.0822()()，，20.64A表孔2，0.64，0.044h===0.11m v液2g2，9.8 2/31.84bh反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=求得，其中b为集水槽长13m，Q为单格反冲洗流量 3Q=/2=0.23/2=0.115m/s Q反反单 22Q0.115反单33()()所以 h===0.03m 排槽1.84b1.84，13 V型槽倾角45?，垂直高度0.6m，壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面高度为: hhH=0.6,0.15,,=0.6—0.15—0.03—0.11=0.31m v液排槽 3)冲洗水的供给,选用冲洗水箱供水的计算 (1)冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失反冲洗时干管用h1钢管DN500，管内流速1.17m/s，1000i=1.80。冲洗水箱底到滤池配水间的沿途及局部损失之和为:=0.53m h1 (2) 配水系统水头损失为h=0.34m 2 (3)滤料层水头损失: r1(2.65,1)，(1,0.41)，1.2==1.16 h,(,1)，(1,m)，H303r 3rr式中:——滤料石英砂的密度，=2.65t/m; 11 3rr——水的密度，=1 t/m; m——滤料膨胀前的空隙率，m=0.41; 00 H——滤料层膨胀前的厚度，H=1.2m。 33 (4)安全富余水头:h=1.5m，冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面: 4 0.53+0.34+1.16+1.5=3.53m H,h，h，h，h,01234 (5)冲洗水塔容积按一座滤池冲洗水量的1.5倍计算: 31.5，(0.23，4，60，0.18，5，60)V,1.5(Qt，Qt),=163.8 m 反水水反气水气水 5. 设备选型 5.1风机选型 根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力，风量要求选 32台LG50风机。风量50m/min，风压49kpa，电机功率60kw，一用 33一备，正常工作鼓风量共计50m/min>1.1=44.88 m/min。 Q反气 5.2反冲洗水泵选型 选用12Sh-28型泵，2台(一用一备)，性能参数:流量 3612-900m/h，扬程10-14.5m，轴功率30.3-33.0KW，电机功率40KW， 允许吸上的真空高度为4.5m。