V型濾池設(shè)計計算

1、V型濾池設(shè)計計算3.6.1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v=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.m2)，氣沖時間t氣=3min第二步氣、水同時反沖q氣2=15L/(s.m2),q水1=4L/(s.m2),t氣冰=4min第三步水沖強度qK2=5L/(s.m2),t=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-1.35mm,不均勻系數(shù)。3.6.2設(shè)計計算1.平面尺寸計算濾池工作時間T,=24t=24-X=

2、T48濾池總面積F=Q=21000=87.9m2vT1023.9濾池的分格濾池底板用混凝土，單格寬b=,單格長L=13m,(一般規(guī)定V型濾池的長寬比為2：14：1,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4n）面積2,共2座，每座面積m2,總面積91m24）校核強制濾速Vy/=_NV=212=20m/h,滿足vv20m/h的要求。N1215）濾池高度的確定H=h1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=IIIIh=4.3m式中：Hi氣水室高度，0.9m,取0.8mH2濾板厚度m取0.1mH3濾料層厚度牌取1.2mH4濾層上水深時取1.4mH5進水系統(tǒng)

3、跌差m取0.4mH6進水總渠超高時取0.3mH7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1.35mm不均勻系數(shù)心0為均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算2H清=180-3(-袂3gm。一一一.，.一_、2.=180X0.0101(1-0.5)X()21200.289810.530.80.1=cm式中：H清一一水流通過濾料層的水頭損失，cm；水的運動黏度,cm2/s,20C時為cm2/s;g重力加速度，981cm2/s;mo濾料孔隙率，取；do與濾料體積相同的球體直徑，cm,根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，取為cmlo濾層厚度，120cmv濾速，v=10m/h=0.28m/s濾料顆

4、粒球度系數(shù)，天然沙粒，取根據(jù)經(jīng)驗，濾速為812m/s時，清潔濾料層的水頭損失一般為3050cm，計算值比經(jīng)驗值低，取經(jīng)驗值的底限30cm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=+=0.52m,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2X2m2堰底板比濾池底板低0.3m,水封井出水堰總高為：H水封=+H1+H2+H3+h7=+=2.5m因為每座濾池過濾水量：Q單=vf=10x=455m3/h=0.13m3/s2所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量

5、公式Q=1.84bh3計算得：h水封=(Q)3=(-)'=0.108m1.84b1.842.0則反沖洗完畢，清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高+=0.628m2反沖洗管渠系統(tǒng)1) 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)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/(m2.s)Q反水=q水f=5x=227.5L/s=0.23m3/s=819m3/hV型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量：2) Q表水=q

6、表水f=X=0.082m3/s反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算配水干管進口流速應(yīng)為1.5m/s左右，配水干管的截面積母干=Q反水/V水干=2反沖洗配水干管采用鋼管，DN500流速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1.5m/s,取V水支=1.0m/s,則配水支管的截面積A方孔=Q反水/V7代支=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、=20=0.0115m2每個孔口尺寸取x0.1m2反沖洗水過孔流速v=2x

7、10Xx=1.15m/s滿足要求。3) 反沖洗用氣量計算Q反氣4) 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/(m2.s)Q反氣=q氣f=15X=682.5L/s=0.68m3/s配氣系統(tǒng)的斷面計算配氣干管進口流速應(yīng)為5m/s左右，則配氣干管的截面積A氣干=Q反氣=0：68=0.136m2J5反沖洗配氣干管采用鋼管，DN400流速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)的布氣小孔配氣到濾池底部布水區(qū)。布氣小孔緊貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計20個，反沖洗用空氣通過布氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速

8、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=10=2每個布氣小孔面積：A氣孔=A氣支/20=20=0.0034m2,孔口直徑1d氣孔=(40.0034件0.07m,取70mm3.14每孔配氣量：Q氣孔=Q反氣/20=20=0.034m3/s=122.4m3/h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,Kf=4X=182L/s0.18m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗空氣的流量Q反氣

9、=qf=15x=682.5L/s=0.68m3/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：1) J水=Q反氣水/V水干+Q反氣/V氣干2=+5=+=0.256m3.濾池管渠的布置反沖洗管渠(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20=m2末端截面積1.2m2,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

10、高H起=H+H2+H3+H7+1.2m式中：H,H2,H同前，為氣水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高H末=Hi+H2+H3+H7+1.7m其中為氣水分配渠末端高度坡底i=H末-H起=%/=>，符合設(shè)計要求。排水集水槽排水能力校核由矩形斷面暗溝(非滿流，n=)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=0.9m,槽寬b排集=1.0m,濕周X=b+2h=+2<=2.8m水流斷面&喋=b排集h排集=x=0.9m水力半徑R=A喋/X=0.32mI2121I水流速度v=R=*382=7.0m/sn0.013過流能力Q排集=A排集v=X=6.30m3/s實際

11、過水量Q反=Q反水+Q表水=+=0.312m3/s<6.12m3/s,符合設(shè)計要求。2) 進水管渠(1) 進水管渠：2座濾池分成獨立的兩組，每組進水總渠過水流量按強制過濾流量設(shè)計，流速要求1.2m/s,采用0.8m/s則過濾流量3Q=21000/2=437.5m/h=0.122m3/s過水斷面FQ°.122=0.16m2,進水總渠寬0.8m,水面高0.2m。v0.8(2) 單池進水孔：每座濾池在進水側(cè)壁開三個進水孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池，兩側(cè)進水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉，中間進水孔孔口設(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

12、洗時的進水量等于表面掃洗用水量，孔口面積按孔口淹沒出流公式Q=0.64A預(yù)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,則孔口總面積隔一=°X=1=0.136m20.14m20.64.2gh0.64、.29.80.1中間孔面積按表面掃洗水量設(shè)計:ML&xW=x耍=0.09m2Q強0.122孔口寬B中孔=0.9m,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)孔面積時四孔=0.14-0.09=0.03m222孔口寬B側(cè)孔=0.3m,孔口高H側(cè)孔=0.1m(3) 寬頂堰：為保證進水穩(wěn)定性，進水總

13、渠引來的待濾水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(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=4門寬頂堰與進水總渠平行布置，與進水總渠側(cè)壁相距0.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式QT.84bh2/322計算得:h寬頂=(-一)3=(0.2)=0.07m1.84b頂，1.844(4) 濾池配水渠：進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)的進水孔進入濾池內(nèi)的V型槽，濾池配水渠寬取b配渠=,渠高為，渠總長等于濾池總寬，貝U渠長L配渠=,當渠內(nèi)水深h配渠=時，末端流速v配渠Q強2b配渠h配渠(進來的待濾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進水孔流去，每側(cè)流量Q強/2)°.122=1.0

14、1m/s20.20.4滿足濾池進水管渠流速的要求。(5) 配水渠過水能力校核：配水渠水力半徑R配渠幅渠h配渠=0.20.4=0.1m2h配渠b配渠20.20.4配水渠水力坡降i配渠(nv配渠/RS)2=(0.0131.0/0.172,3)2<渠內(nèi)水面降落h配渠i配渠L配渠/2=X2=0.0035m因為配水渠最周水位h=h配渠+h配渠=+=<渠高，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=-.23.140.0252x90=0.044m表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂

15、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=0.64A網(wǎng)，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)2/0.08222g20.64A表孔_(20.640.044)=0iim29.8.反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=l.84bh2/3求得，其中b為集水槽長13mQ為單格反沖洗流量Q反單=Q"2=2=s所以h排槽=()3=2)1=0.03m1.84b1.8413V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：Hh排槽一hv液=0.31m3) 沖洗

16、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反沖洗時干管用鋼管DN500管內(nèi)流速1.17m/s,1000i=。沖洗水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為：h1=0.53m(2) 配水系統(tǒng)水頭損失為h2=0.34m(3) 濾料層水頭損失：r1h3(11)(1m°)H3=(2.651)(10.41)1.2=r式中：1濾料石英砂的密度，1=03；水的密度，r=1t/m3；m0濾料膨脹前的空隙率，m=;H3濾料層膨脹前的厚度，H3=1.2m。(4) 安全富余水頭：h4=1.5m,沖洗水箱底應(yīng)高于洗砂排水槽面：H0hih2h3h4+=3.53m(5) 沖洗水塔容積按一座濾池沖洗水