D型濾池設(shè)計計算書.doc

1、首鋼 180000 噸/天 D 型濾池設(shè)計計算一、已知條件3設(shè)計水量： Q=180000m/d濾池規(guī)格：共有14 格，每格 28 ，分 2 組，每組 7 格。反沖洗流程：2第一階段：單獨氣沖，沖洗歷時3 5 min ，氣洗強度 23L/ （ ms）；2第二階段：氣水同時反沖洗，歷時810 min ，氣洗強度 23L/ （ ms），水沖洗強度26L/ （ ms）；第三階段：清水漂洗，沖洗歷時3 5 min ，沖洗強度反沖洗全過程中伴有表面掃洗，表面掃洗強度2.8 L/m6（ L/m2s）；2 s；沖洗時間共計 t=15 20min，沖洗周期 T=24h。（取 20min=1/3h ）二、設(shè)計計算

2、1、池體設(shè)計（ 1）、濾速： v=Q/（F24）F濾池總面積， 14 28=392v=180000/ （392 24）=19.1m/h（ 2）、校核強制濾速 vv=Nv/(N1)=7 19.1/(7 1)=22.3m/h 23m/h（ 3）、濾池高度的確定濾板下布水區(qū)高度 H1=0.9m濾板高度 H2=0.03 m濾網(wǎng)板（承托層）高度 H 3=0.07 m濾網(wǎng)板與注塑蓋板之間高度 H4=1.9 m V 型槽與注塑蓋板之間距離為 H5 =0.1 mV 型槽高度為 H6=0.635 mV 型槽頂至濾池頂高度為H 7=0.965 m則濾池總高H= H1 +H2+ H3+H4 +H5+ H6+ H7=

3、0.9+0.03+0.07+1.9+0.1+0.635+0.965=4.6 m（ 4）、水封池的設(shè)計按照試驗數(shù)據(jù)， DA863彗星式纖維濾料清潔濾層的水頭損失取H 清 =0.4 m正常過濾時，通過長柄濾頭的水頭損失H 0.22 m，取 0.2 m。忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾的水頭損失為：H開始 =0.4+0.2=0.6m為保證濾池正常時濾池內(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。堰底板與濾池底版標(biāo)高相同，水封井出水堰總高H水封 = H1 +H2+ H3=0.9+0.1+0.8=1.8 m 。2、反洗水量和氣量計算（ 1）、反洗水量計算按水沖強度最大時計算，單獨水洗時

4、反洗強度最大為Q反=q 水 f=6 28=168L/s=0.168m3/s=604.8m 3/hD型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量3Q表水 =q 表水 f=0.0028 28=0.0784m/s26 L/ （m s）（ 2）、反洗氣量 Q氣的計算2按單獨氣沖強度最大時的空氣流量計算，這時氣沖強度為23L/ （ms）Q反氣 =q 氣f=23 28=644L/s=38.64m3/min3、濾池管渠的布置（ 1）、反沖洗管渠A、氣水分配渠氣水分配渠起端寬取0.8m, 高取 2.3m；末端寬取 0.8 m，高取 1.75 m。則起端截面積 1.84 ，末端截面積 1.4 。兩側(cè)沿程各布置28

5、個配氣小孔和23 個布水方孔，共 56 個配氣小孔和 46 個布水方孔。B、排水集水槽排水集水槽槽頂端高出濾料層頂面1.35 米，則排水集水槽起端槽高H 起 =H1+H2 + H3+濾料層厚度 +1.35 2.3 0.1=0.9+0.03+0.07+0.8+1.352.3 0.1=0.75 米式中， H1 H 2 H3 同前， 2.3 米為氣水分配渠起端高度，0.1 為排水集水槽板厚。排水集水槽末端高H末= H1+H2+H3+濾料層厚度+1.35 1.75 0.1= 1.3米底坡 =（ 1.3 0.75 ） /7.04=0.078C、排水集水槽排水能力校核。由矩形端面暗溝（非滿流，n=0.01

6、3）計算公式校核集水槽能力設(shè)集水槽超高 0.3 米，則槽內(nèi)水位高h 排集 =0.45 米，槽寬 b 排集濕周 X=b+2h=0.8+20.45=1.7 米2水力半徑： R= A排集 /X=0.36/1.7=0.212米2/31/22/31/2水流速度： v=(R i)/n =(0.212 0.078)/0.013。 =0.8米，=0.356 0.28/0.013=7.67m/s3實際水量： Q反 =Q反水 +Q表水 =0.168+0.0784=0.2464m3/s 2.76 m 3/s （ 2）、進水管渠A、進水總渠8座濾池雙側(cè)進水，每4 座濾池共用一個進水渠，進水渠流量為33Q=180000

7、/4m/d=0.52m /s, 進水總渠流速取 0.8m/s ，則水流斷面積 A 進總 =Q/v=0.52/0.8=0.65m 2水面高 1.2m，總渠寬 1.4m，實際流速 v=0.52/1.2 1.4=0.31m/s 。B、每座濾池的進水孔每座濾池由進水側(cè)開一個進水孔，進水總渠的水通過這個進水孔進入濾池。進水孔設(shè)電動閘門，在反沖洗時調(diào)節(jié)閥門的開啟度，供給反洗表掃水。孔口面積按孔口淹沒出流公式Q=0.8A（ 2gh）1/2 計算，其面積按濾池強制過濾水量計，孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口面積：A 孔 =Q強 / （0.8 （2gh） 1/2 ）Q強=180000/ （1286400）=0.

8、174m3/sA 孔=0.174/ （0.8 （ 2 9.81 0.1 ）1/2 ）=0.155m2孔口寬高 =400 400 ，實際孔口面積0.16 m 2C、濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰為保證進水穩(wěn)定性， 進水總渠引來的水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V 型槽。寬頂堰堰寬 b 寬頂 =5.28m，寬頂堰與進水總渠平行設(shè)置， 與進水總渠側(cè)壁相距 0.7m，堰上水頭由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh3/2 得：h 寬頂 =Q 強 / （ 1.84b 寬頂 ） 3/2 =0.174/ （1.84 5.28 ） 2/3 =0.04m。D、每座濾池的配水渠進入每座濾池的水經(jīng)過

9、寬頂堰溢流于配水渠，由配水渠兩側(cè)的進水孔進入濾池內(nèi)的 V型槽。濾池配水渠寬 b 配渠 =0.7m，渠高 1.5m，渠總長等于濾池總寬，則渠長 L 配渠 =5.28 。當(dāng)渠內(nèi)水深 h 配渠 =1.00m時，流速（進來的渾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進水孔流去， 每側(cè)流量為 Q強/2 ）v 配渠 =Q強 / （ 2b 配渠 h 配渠 ）=0.174/ （20.7 1.00 ） =0.124m/sE、配水渠過水能力校核配水渠的水力半徑R配渠 =b 配渠 h 配渠 / （2h 配渠 +b 配渠 ）=0.7 1.00/ （21.00+0.7 ）=0.7/2.7=0.26m,配水渠的水力坡降：I 渠=（nv 渠

10、/R 渠 2/3 ）2=（0.013 0.124/0.26 2/3 ）2=1.55 10-5渠內(nèi)水面降落量 h 渠 =I 渠 L 渠 /2=1.55 10-5 5.28/2=4.09 10-5 m 配水渠最高水位 h 配渠 + h 渠 1.0m渠高 1.6m。2進 V 型槽配水孔斷面積為A=0.374m進 V 型槽配水孔流速 v= Q 強 /2A=0.174/ （ 2 0.374 ）=0.23m/s 。4、V 型槽的設(shè)計V 型槽槽底設(shè)表面掃洗水出水孔，直徑取 d 孔 =0.03m, 間隔 0.1m，每槽共計 70 個。則單側(cè) V 型槽表掃水出水孔總面積A表孔 =（3.14 0.03 2/4 ）

11、 70=0.0495 表掃水出水孔中心標(biāo)高與排水集水槽堰頂相平，即 V 型槽底低于排水集水槽堰頂0.05m。據(jù)潛孔出流公式 Q=0.8A（ 2gh）1/2 , 其中 Q應(yīng)為單格濾池的表掃水流量。則表面掃洗時 V 型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時液面hv 液 =Q 表水 / （ 2 0.8A 表孔 ） 2/ （ 2g） =0.0784/(2 0.8 0.0495) 2/(2 9.81)=0.05m反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2 求得，其中 b 為集水槽長， b=L 排槽 =7m，Q為單格濾池反沖洗流量表掃水的流量Q反單 =（ 6+2.8 ） 28/1000=0.2

12、46m3/sh 排槽 = Q 反單 /(1.84 7) 2/3 =0.072m。V 型槽傾角 500，垂直高度 0.9m，壁厚 0.1m。反沖洗時 V 型槽頂高出濾池內(nèi)液面的高度為0.9 0.05 h 排槽 =0.9 0.05 0.072=0.778m。反沖洗時 V 型槽頂高出槽內(nèi)液面高度為0.9 h 排槽 hv 液 =0.9 0.072 0.05=0.778m5、反沖洗水的供給（ 1）、反洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失h1反沖洗配水管用鋼管， DN350，管內(nèi)流速 1.68m/s,1000i=11.5布置鋼總長計 50m,則反沖洗總管的沿程水頭損失hf =Il= 0.0115 50=0.

13、575m表 41 沖洗管配件及阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/ 個局部阻力系數(shù)900 彎頭66 0.78=4.68閥門330.2=0.6等徑三通440.1=0.4總計5.68hj = v2/(2g)=5.681. 682/(2 9.8 1)=0.82m則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失h1=hf + hj =0.575+0.82=1.395m（ 2）、集水池最低取水水位與濾池排水槽堰頂?shù)母卟頗0 =4.415m（ 3）、濾池配水系統(tǒng)的水頭損失 h2A、氣水分配干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

14、洗時Q反氣水 =0.168m3/s, 則氣水分陪渠內(nèi)水面高為：h 反水 =Q氣水 / （v 水干 b 氣水 ）=0.168/ （1.68 0.8 ）=0.125m水力半徑： R反水 =b 氣水 h 反水 / （2h 反水 +b 氣水 ）=0.8 0.125/ （20.125+0.8 ）=0.095m水力坡降： i 反渠 =（ nv 渠 /R 渠 2/3 ） 2=（0.013 1.68/0.095 2/3 ） 2=0.011 渠內(nèi)水頭損失 h 反水 =I 反水 l 反水 =0.011 7=0.077m。B、氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失 h 方孔Q=0.8A（ 2gh） 1/2 計算。其中 Q

15、 為 Q反氣水 ，A 為配水方孔總面積， A 方孔 =0.552 ，則， h 方孔 =Q 反氣水 / （0.8A 方孔 ） 2/2g=0.168/ （0.8 0.552 ） 2/ （2 9.81 ）=0.019mC、查手冊，反沖洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失h 濾 0.22mD、氣水同時通過濾頭時增加的水頭損失h 增氣水同時反沖洗時氣水比n=23/6=3.83 ，長柄濾頭配水布氣系統(tǒng)的濾柄孔口總面積與濾池過濾總面積之比約為1%，則長柄濾頭中的水流速度v 柄 =Q反氣水 / （1%f ）=0.168/(1% 28)=0.6m/s通過濾頭增加的水頭損失 h 增=9810n(0.01-0.01v+0.12v

16、 2)=98103. 83(0.01 - 0.01 0. 6+0.12 0. 62)=1773.4pa=0.177mH2O則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失h2 為： h2=h 反水 + h 方孔 + h 濾+h 增 =0.077+0.019+0.22+0.177 =0.493m（ 4）、濾料層水頭損失 h3濾料為 DA863彗星式濾料。容重 1 比水略重，水的容重=1000 /m3，纖維濾料膨脹前的空隙率m0=0.9 ，濾料層膨脹前的厚度H3=0.3m，則濾料層水頭損失 h3=（ 1/ -1 ）（1-m0） H3 取 0.5m（ 5）、富裕水頭 h4 取 1.5m則反沖洗水泵的最小揚程為：H水泵 =H

17、0+h1+h2+h3 + h4 =4.415+1.395+0.493+0.5+1.5 =8.303m3選 3 臺 SB250-250A型的單級單吸離心泵， 2 用 1 備，Q=600m/h ，H=10m，P=37KW。5、反洗空氣的供給（ 1）、長柄濾頭的氣壓損失P 濾頭根據(jù)資料，在該氣體流量下的壓力損失最大為：P 濾頭 = 3Kpa。（ 2）、氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失P 氣孔反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速v 氣孔 =Q氣孔 /A 氣孔 =0.644/ （2280.785 0.05 2） =5.86m/s 壓力損失按孔口出流公式 Q=3600A（2g p/ ） 1/2 計算式中：孔口流量系

18、數(shù)，=0.6A孔口面積， 0.00196 P壓力損失水柱g重力加速度， g=9.81 /s3Q氣體流量， m/h水的相對密度，=12222P氣孔=（Q氣孔 ） / （23600 A 氣孔 g）=41.42/(2 36002 0.6 20.0019629.8 1)=4.9 H2O0.0478 Kpa（ 3）、配氣管道的總壓力損失P 管A、配氣管道的沿程壓力損失P1反沖洗空氣流量 0.644m3 /s, 配氣干管用 DN250鋼管，流速 13.1m/s, 反沖洗空氣管總長約 50m,氣水分配渠內(nèi)的壓力忽略不計。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓計算公式P 氣壓 =（1.5+H 氣壓 ） 9.81P 氣壓 空氣壓力， KpaH氣壓 長柄濾頭距反沖洗水面高度，m，H 氣壓 =2.25m則反沖洗時空氣管內(nèi)氣體壓力P 空氣 =（1.5+H 氣壓 ） 9.81= （ 1.5+2.25 ） 9.81=36.79 Kpa空氣溫度按 30oC考慮，查表，空氣管道的摩阻為 9.8 Kpa/1000 m 則配氣管道沿程壓力損失 P1=9.8 50/1000=0.49 KpaB、配氣管道的局部壓力損失P2主要配件及去度換算系數(shù)K 見表表 5 1 反沖洗空氣管配件及長度換算系數(shù)配件名稱數(shù)量/ 個長度換算系數(shù) K90 彎頭80.7