V型滤池设计计算要点.docx
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V型滤池设计计算要点.docx
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V型滤池设计计算要点
3.6V型滤池设计计算361设计参数
设计2组滤池,每组滤池设计水量Q=10500m3/d设计滤速v=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.m2),气冲时间=3mintq气i气第二步气、
水同时反冲=15L/(s.m2),=4L/(s.m2),qqi水2气=4min
t水,气第三步水冲强度=5L/(s.m2),=5mintq水2水冲洗时间t=12min;冲洗周期T=48h
反冲横扫强度1.8L/(s.m2),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=24—0.2Xt=24—=23.9h
/TT482)滤池总面积21000Q=87.9m2F==
21vT3)滤池的分格
滤池底板用混凝土,单格宽=3.5m,单格长=13m,(一般规定bl;11m滤池长度一般不宜小于1:
4—1:
2型滤池的长宽比为V.
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45.5m2,共2座,每座面积45.5m2,总面积91m2
4)校核强制滤速nNV2io==2Om/h,满足v<20m/h的要求。
=/vN1215)滤池高度的确定
H=—I—I—I—I—h=0.8+0.1+1.2+1.4+HHHHHHH14276530.4+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1.2mH3――滤层上水深m取1.4m
H4—进水系统跌差m取0.4mH5—进水总渠超高m
取0.3mH6――滤板承托层厚度m取0.1m
H76)水封井设计
滤层采用单层均质滤料,粒径0.96〜1.35mm不均匀系数心。
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)-m(1=18。
3dgm002)50.0101.(1-01=180XX20.28120)(30.80.19810.5
=19.43cm
式中:
cm;,——水流通过滤料层的水头损失H清
——水的运动黏度,cm2/s,20C时为0.0101cm2/s;g——重力加
速度,981cm2/s;
――滤料孔隙率,取0.5;m0――与滤料体积相同的球体直径,cm,
根据厂家提供d。
数据,取为0.1cm
滤层厚度,120cm10V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8〜12m/s时,清洁滤料层的水头损失一般为30〜50cm,计算值比经验值低,取经验值的底限30cm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w0.22m,忽略
其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时h的水头损失为=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面H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2X2m2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
HHHHH1273水封因为每座滤池过滤水量:
=vf=145.5=455/h=0.13/s
计算得Q所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公bi.8i=0.108m
水1.881.
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/(m2.s)
33=f=5X45.5=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=0.0018X45.5=0.082m3/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=0.15m2反冲洗配水干管采用钢管,DN500,VAQ水干水干反水流速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=/2,此为配水方孔总面积,沿渠长方=0.23/1.0=0.23mVAQ方孔水支反水.
向两侧各均匀布置10个配水方孔,共计20个,孔中心间距im每个孔口面积:
=0.23/20=0.0115m2A小每个孔口尺寸取0.1x0.1m2。
反冲洗水过孔流速
v=0.23/2x10x0.1x0.1=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/(m2.s)
3=f=15x45.5=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=0.136m2==反气A气干5V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10m/左右,配气支管的截面=0.68/10=0.068气气反每个布气小孔面:
2,孔口直/20=0.068/20=0.0034气气孔.
100340.470mm
0.07m,取=d)(2气孔143.每孔配气量:
=/20=0.68/20=0.034m3/s=122.4m3/h
QQ反气气孔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=4X45.4=182L/s0.18m3/s
Qq反气水水气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量
=f=15X45.5=682.5L/s=0.68m3/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:
=/+/QAVQV反气反气水水干气水气干2
=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256m3.滤池管渠的布置
1)反冲洗管渠
)气水分配
气水分配渠起端宽1.2m高1.5,末端宽1.2,高1.0,则起端截面积
1.82,末端截面1.22,两侧沿程各布2个配水小孔2,1个配气小孔,孔间1个配水小孔10.
个配气小孔,气水分配渠末端所需最小截面积为0.256/20=0.01282m
v末端截面积1.2m2,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.HHHHH曲起2m,
式中:
H,H,H同前,1.5为气水分配渠起端高度。
321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,
HHHHH1273末其中1.0为气水分配渠末端高度
H-H1.71.2=0.038>坡底i=0.02,符合设计要求。
=起末13L(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=1.2-0.3=0.9m,h排集槽宽=1.0m,
湿周X=b+2h=1.0+2X0.9=2.8m
b排集29=0.9m=水流断面=1.0X0.hAb排集排集排水
排集
力半R/X=0.9/2.8=0.32m
37.0=6.30mxv=0.90AQ排集排集.
实际过水量=+=0.23+0.082=0.312m3/s<6.12m3/s,QQQ反表水反水符合
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
3/h=0.122m3/s=21000/2=437.5mQ过水断面
Q0.1222,进水总渠宽0.8m,水面高0.2m。
=0.16mFv0.8
(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=计算,其总面积按滤池强gh20.64A制过滤水量计,强制过滤水量122.0/s3=0.122mQ强1-2孔口两侧水位差取0.1m,则孔口总面积
0.1221Q22=0.136m0.14m=x强A孔0.64gh0.64229.80.1中间孔面积按表面
扫洗水量设计:
122.0Q强
孔口宽=0.9m,孔口高=0.1m
HB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
A-A0.14-0.092==0.03m孔中孔A侧22孑L口宽=0.3m,孑L口高=0.1mBH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
堰上水头由矩形堰的流量公式Q=32/bh1.8422Q1220.=0.07m
:
==计算得强()h)(33宽顶b841.41.84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=1.01m/s=,配2b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:
bh0.20.4=0.1m
二配水渠水力半径配渠配渠R配渠4.02.02b2h配渠配渠.
配水渠水力坡降=<0.002
i22/322/3)1.0/0.17(0.013)Rnv/(配渠配渠配渠渠内水面降落=0.002x3.5/2=0.0035m
2iL/h配渠配渠配渠因为配水渠最高水位h=+=0.2+0.0035=0.2035m<渠高
hh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:
2025.03.142=X90=0.044mA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=其中Q应为单个滤池的表扫水流量,ghO.64A2则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面
q0.082)(表水22()A20.64表孔044.64020.=0.11m
==h液v2g8.29反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=
求幼山侥彳得,其中b为集水槽长13mQ为单格反冲洗流量3/s
=/2=0.23/2=0.115mQQ反反11所=0.03m反排188型槽倾45°,垂
直高0.6,壁0.05。
反冲洗型顶高出滤池内液面高度为
H=0.0.10.11=0.31m
0.00.1=0.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:
=0.53mh1
(2)配水系统水头损失为h=0.34m2(3)滤料层水头损失:
r==1.161Hm))((h112.10.41)(2.651)(1330r3;——滤料石英砂的密度,
=2.65t/m式中:
rr113;=1t/m水的密度,rrm滤
料膨胀前的空隙率,m=0.41;00H——滤料层膨胀前的厚度,
H=1.2m33(4)安全富余水头:
h=1.5m,冲洗水箱底应高于洗砂排
水槽面:
40.53+0.34+1.16+1.5=3.53m
hhHhh4i023(5)冲洗水塔容积按一座滤池冲洗水量的1.5倍计算:
3=163.8mtQt)1V.5(Q)6050.1840.15(.2360气水反水反气水水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/mi,风49kp,电机功60kLG5风机。
风50,—/mi=44.8850一备,正常工作鼓风量共/min>1.反反冲洗水泵选5.2.
选用12Sh-28型泵,2台(一用一备),性能参数:
流量3/h,扬程10-14.5m,轴功率30.3-33.0KW,电机功率612-900m40K,允许吸上的真空高度为4.5m。
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