給水工程普通快濾池設計說明書

一、原始資料1.濾池形式：普通快濾池2.水質資料：水源為水庫水，水庫上游植被較好，無工業(yè)廢水等污染，庫容積較大，常年雨量充沛。水質具體資料如下：①濁度：常年平均濁度10-15mg/L，汛雨期及風浪時為150-200mg/L;②色度：15度；③水溫3-25℃；④PH值：6.8；⑤細菌總數(shù)：12000個/mL;⑥大腸桿菌：20000個/L；⑦臭和味：略有；⑧耗氧量：4.5mg/L；⑨總硬度：8度；⑩碳酸鹽硬度：6度。3.其他資料①常年平均水溫18℃，最高水溫27℃，最低水溫1℃；②常年氣溫：最冷月平均-2.5℃，最熱月平均26.3℃，極端最高42℃，極端低溫-15.7℃；③土壤冰凍深度0.15cm；④地基承載力10T/m2；⑤地震烈度7度以下；⑥高峰水量（8月）低峰供水量（1月）之比1：4.3，日變化系數(shù)Kd=1.2。二、濾池的選擇（1）濾池的工作原理：過濾時，開啟進水支管與清水支管的閥門。關閉沖洗水支管閥門與排水閥。渾水就經(jīng)進水總管、支管從渾水渠進入濾池，經(jīng)過濾料層、承托層后，由配水系統(tǒng)的配水支管匯集起來再經(jīng)配水系統(tǒng)干管渠、清水支管、清水總管流往清水池。渾水流經(jīng)濾料層時，水中雜質即被截流。隨著濾層中雜質截流量的增加，濾料層中水頭損失也相應增加。一般當水頭損失增至一定程度以致濾池產(chǎn)水量減少或由于濾過水質不符合要求時，濾池便需停止過濾進行沖洗。沖洗時，關閉進水支管與進水支管閥門。開啟排水閥與沖洗水支管閥門。沖洗水即由沖洗水總管、支管，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管、支管及支管上的許多孔眼流出，由下而上穿過承托層及濾料層，均勻的分布于整個濾池平面上。濾料層再由下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到清洗。沖洗廢水流入沖洗排水槽，再經(jīng)渾水渠、排水管和廢水渠進入下水道。沖洗一直進行到濾料基本洗干凈為止。沖洗結束后，過濾重新開始。（2）濾池的分類及優(yōu)缺點：1.普通快濾池有成熟的運轉經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得，價格便宜；采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做的較大，池深較淺；可采用降速過濾，水質較好；但是，閥門多，必須設有全套沖洗設備。2.雙閥濾池不僅有普通快濾池所具有的優(yōu)點，同時減兩只閥門，相應降低了造價和檢修工作量。但也必須設有全套沖洗設備；增加形成虹吸的抽氣設備。3.V型濾池具有運行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得；濾床含污量大、周期長、濾速高、水質好；具有氣水反洗和水表面掃洗，沖洗效果好的優(yōu)點。但是配套設備多，如鼓風機等；土建較復雜，池深比普通快濾池深。4.多層濾池包括雙層濾料濾池、三層濾料濾池、接觸雙層濾料濾池。其中雙層濾料濾池、三層濾料濾池含污能力大，可采用較大的濾速，降速過濾、水質較好且雙層濾料濾池方便改造但是濾料不易獲得，價格貴，濾料易流失，沖洗困難，易積泥球。接觸雙層濾料濾池有以下優(yōu)點：對濾前水的濁度適用幅度大，因而可以作為直接過濾；條件合適時，可以不用沉淀池，節(jié)約用地，投資?。航邓龠^濾水質較好。缺點是，對運轉的要求較高，工作周期短。5.虹吸濾池不需大型閥門、沖洗水泵或沖洗水箱易于自動化操作。但是土建結構復雜；池深大，單池面積不能過大，反沖洗時要浪費部分水量，沖洗效果不易控制；變水位等速過濾，水質不如降速過濾。6.無閥濾池不需要設置閥門，自動沖洗管理方便，可成套定型制作。缺點是：運行過程看不到濾層情況，清砂不便，單池面積較小，沖洗效果較差，反沖洗時需要浪費部分水量，變水位等速過濾水質不如降速過濾。7.移動罩濾池優(yōu)點是造價低，不需大量閥門設備；池深淺，結構簡單；能自動連續(xù)運行，不需沖洗水塔或水泵；節(jié)約用地和電耗；降速過濾。缺點是需設移動沖洗設備，對機械加工材質要求高；起始濾速較高，因而濾池平均設計濾速不易過高；罩體與隔墻間的密封要求較高。（3）濾池選擇選擇普通快速濾池。三、濾池設計（一）設計水量由原始資料根據(jù)要求，以5萬噸為基礎，3000噸為一單位增量，以學號為順序，每人取一水量，得到11.3萬噸。經(jīng)計算求的水廠自身耗水量（主要為濾池沖洗用水）的系數(shù)α=1.04，所以最終水量取4888（m3/h）。（二）濾料與濾速的選擇（1）濾料應具有足夠的機械強度和抗蝕性能，一般可采用石英砂、無煙煤和重質礦石等。（2）濾料厚度與有效粒徑之比：細砂及雙層濾料過濾應大于1000；粗砂及三層濾料過濾應大于1250。（3）濾池應按正常情況下的濾速設計，并以檢修情況（一格或者兩格停運）下的強制濾速校核。（4）濾池濾速及濾料組成的選用，一般宜按表1采用表1濾池濾速及濾料組成注：濾料的相對密度為：石英砂2.6～2.65；無煙煤1.4～1.6；重質礦石4.7～5.0根據(jù)資料的水質條件，可以選擇雙層濾料（上層無煙煤下層石英砂），濾速選擇v=10m/h.（三）濾池面積和尺寸1.濾池面積濾池的過濾周期為h，采用24h，每次沖洗濾池所需要的總時間采用0.5小時，濾池的有效沖洗歷時采用6min=1/12h.水廠自身耗水量的系數(shù)α=1.04.F=Q/V式中：F-濾池面積m2；v-濾速m/h。計算得F=488.8㎡（詳見計算書，下同）2.濾池個數(shù)設計中，濾池個數(shù)應通過技術經(jīng)濟比較確定，并需考慮水廠內其他處理構筑物及水廠總體布局等有關問題，但在任何情況下，濾池個數(shù)不得少于兩個；濾池個數(shù)少于5個者，宜采用單行排列，管廊位于濾池一側。超過5個者，宜采用雙行排列，管廊位于兩排濾池中間。后者布置較緊湊，但是管廊通風，采光不如前者，檢修也不太方便。濾池個數(shù)可根據(jù)表2確定。表2水廠規(guī)模（m3/h）濾池總面積（m2）濾池個數(shù)（個）單格面積（m2）<240<30210～15240～48030～602～315～20480～80060～1003～420～25800～1200100～1504～525～301200～2000150～2505～630～402000～3200250～4006～840～503200～4800400～6008～1050～60所以，濾池個數(shù)N=10個，雙行排列。強制濾速v′=Nv/(N-1)=11.1m/h。3.濾池尺寸每個濾池面積f=F∕N=48.88m2，取54m2。濾池長寬比在1.5左右，計算得：長L=9m，寬B=6m4.濾池高度H=H1+H2+H3+H4=3.15m式中H1——支承層高度：0.45mH2——濾料層高度：0.70mH3——砂面上水深：1.70mH4——保護高度：0.30m5.沖洗強度q=12[L/(s·m2)]（四）配水系統(tǒng)①配水干渠干管流量qg=fq=54X12=648L/s=0.648m2/sq——沖洗強度12L/（s·m2）)干渠始端流速采用V=1.5m/s干渠始端流量Q=fg=0.65m3/s干渠斷面積采用0.7×0.7=0.49㎡干渠壁厚尺寸采用0.1干渠頂面應開設孔眼②配水支管支管中心間距采用：s=0.25每池支管數(shù)：nj=2XL/s=2X9/0.25=72根每根支管入口流量：qj=qg/nj=0.65/72=0.00903m3/s采用管徑：dj=75mm支管始端流速:vj=2.05m/s每根支管長度:lj=(B-dg-0.1X2)/2=(4.3-0.8-0.1X2)/2=2.55m③支管孔眼支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.20%——0.28%，采用α=0.24%，支管總面積=αf=0.0024*54=0.130㎡孔徑采用d=9mm=0.009m單孔面積w=πd2/4=0.785*0.092=6.359*10^-9孔眼總數(shù)n=2044每一支孔眼數(shù)（分兩排交錯排列）為n=29孔眼中心距s=0.176m④復算配水系統(tǒng)：孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5：Fk/(72X0.785X0.0752)=0.4<0.5干管橫截面積與支管總橫截面積之比一般為1.75——2.0：fg/(njfj)=1.54≈1.75孔眼中心距應小于0.2m：ak=0.176<0.2(五)沖洗排水槽①斷面尺寸兩槽中心距采用a=1.9m排水槽個數(shù)nf=L/a=4.7≈5槽長L=B=6m槽內流速采用0.6m/s排水槽采用標準半圓形槽底斷面形式，其末端斷面模數(shù)為：x=0.23m②設置高度濾料層厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚度采用0.05m槽頂位于濾層面以上的高度為：He=0.5*0.7+2.5*0.23+0.05+0.075=1.05m(六)濾池各種灌渠計算(七)沖洗水箱①沖洗水箱容積V=1.5qft*60/1000=350m3水箱內水深，采用h箱=3.5m圓形水箱直徑D箱=11.3m②水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和：h1=3.39m配水系統(tǒng)水頭損失：h2=hk=3.28m承托層水頭損失：h3=0.022qH1=0.00903m濾料層水頭損失：h4=(γ′/γ-1)(1-m。)H2=0.45m式中γ′——濾料相對密度（石英砂為2.65）γ——水的相對密度m?！獮V料膨脹前的孔隙率（石英砂為0.41）H2——濾層膨脹前厚度(m)備用水頭為1.5——2.0m:采用h5=1.5m沖洗水箱底應高出洗砂排水槽面：H=h1+h2+h3+h4+h5=8.97m≈9m四、主要參考文獻資料1.《給水排水設計手冊》1、3、9、10、11中國建筑工業(yè)出版社2.《室外給水設計規(guī)范》GBJ13-86