v型滤池方案.doc

4.1 设计参数设计水量为：Q=75200m3/d=0.859 m3/s；设计滤速采用v=9.5m/h，强制滤速；滤池采用单层石英砂均质滤料，冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。根据设计手册第三册P612表9-8确定各步气水冲洗强度和冲洗时间，参数具体如下：1冲洗强度第一步气冲冲洗强度q气1=16L/（sm2）；第二步气-水同时反冲洗,空气强度q气2=16L/（sm2）,水冲洗强度q水1=4L/（sm2）；第三步水冲洗强度q水2=6L/（sm2）。反冲洗横扫强度为q反=2L/（sm2）。2冲洗时间第一步气冲洗时间t气=3min,第二步气-水同时反冲洗时间t气水=4min,单独水冲时间t水=5min；冲洗时间共计为:t=12min=0.2h；冲洗周期T=48h。4.2 池体设计1滤池工作时间t：t=24-24t/T=24-0.2 24/48=23.9h (式中未考虑排放初滤水)；2. 滤池总面积F:F=Qvt=74200(9.523.9)=326.8m2；3. 滤池分格选双格V型滤池,池底板用混凝土,单格宽B=3.5m,长L=12m,面积42m2,共四座,每座面积,总面积336m2；4. 校核强制滤速:=Nv(N-1)=49.53=12.67m/，满足v的要求；5. 滤池的高度确定滤池超高H6=0.4m，滤层上水深H5=1.5m,滤层厚度H4=1.2m。承托层厚取H3=0.05m。滤板采用H2=0.1m厚预制板。滤板下布水区高度取H1=0.75m；滤池的总高度为:H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=0.75+0.1+0.05+1.2+1.5+0.4=4.0m；图4-1 滤池高度计算简图6. 水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95-1.35mm,不均匀系数1.2-1.6。均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算: 式中: 所以：根据经验,滤速为8-10m/h时,清洁滤料层水头损失一般为30-40cm,计算值比经验值低,取经验值的底限30cm为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,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:。为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层,水封井出水堰顶标高与滤料层相同,设计水封井平面尺寸2m2m,堰底板比滤池底板低0.3m。水封井出水堰总高为:H水封=0.3+H1+H2+H3=0.3+0.75+0.1+0.05=1.2m；因为每座滤池的过滤水量:Q单=vf=9.584=798m3/h=0.222m3/s。所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式:Q=1.84bh3/2计算得:；则反冲洗完毕,清洁滤料层过滤时滤池液面比滤料层高0.15+0.52=0.67m。4.3 反冲洗管渠系统:1. 反冲洗水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大,为6L/(s.m2)，则：Q反水=q水2f=684=504L/s=0.504 m3/s；V型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量：Q表水=q表水f=284=168L/s=0.168m3/s；Q反=Q反水+Q表水=0.504+0.168=0.672m3/s；2. 反冲洗配水系统的断面计算配水干管进口流量应为1.5m/s,配水干管(渠)的截面积:A水干=Q反水/v干=0.504/1.5=0.336m2；反冲洗配水干管选用钢管DN700,流速为1.31m/s,反冲洗水由反洗配水干管输送到气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管或孔口的流速为1-1.5m/s左右,取v支=1m/s。则配水支管(渠)的截面积:A方孔=Q反水/v=0.504/1=0.504m2；此即配水方孔总面积,沿渠长方向两侧各布置20个配水方孔,共40个,孔中心间距0.6m。面积:A小孔=0.504/40=0.0126m2，每个孔口尺寸取0.11m0.11m。3反冲洗用气量Q气的计算反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算,这时气冲的强度为,Q反气=q气f=1684=1344L/s=1.344m3/s；4配气系统的断面计算 配气干管(渠)进口流速应为5m/s左右,则配气干管(渠)的截面积：A气干=Q反气v气干=1.344/5=0.2688m2；反冲洗配气干管用钢管DN600,流速为4.75m/s,反冲洗用空气,由反冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气水分配渠两侧的布气小孔到滤池底部布水区,布气小孔紧贴滤板下缘,间距与布水方孔相同,共计40个,反冲洗用空气通过配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或孔口流速应为10m/s左右,则配气支管(渠)的截面积为:A气支=Q反气v气支=1.34410=0.1344m2；每个布气小孔面积:A气孔=0.134440=0.00336m2；孔口直径:；每孔配气量: q气孔= Q反气40=1.34440=0.0336m3/s=120.96 m3/h；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量为:Q反水=q水f=484=336L/s=0.336m3/s；气水同时反冲洗时,反冲洗时用空气的流量:Q反气=q气f=1684=1344L/s=1.344m3/s； 气水分配渠的气水流速均应按相应的配气配水干管流速取值,则气水分配干渠的断面积:4.4 滤池管渠的布置4.4.1 反冲洗管渠1气水分配渠气水分配渠起端宽取1.0m,高取1.5m,末端宽取1.0m,高取1.0m,则起端截面积0.6m2,末端截面积0.4m2。两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水方孔,孔间距0.6m,共40个配气小孔和40个配水方孔。气水分配渠末端所需最小截面积0.540=0.0125m2末端截面积0.4m2,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，气水分配槽起端高度为1.5m,则排水集水槽起端槽高:H起=H1+H2+H3+H4+0.51.5=0.75+0.1+0.05+1.2+0.51.5=1.1m；气水分配槽末端高度为1.0m，则排水槽末端高度为: H末=H1+H2+H3+H4+0.51.0=0.75+0.1+0.05+1.2+0.51.0=1.6m； 底坡:（1.61.1）120.041703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。设集水槽超高为0.3m,则槽内水位高：h=1.10.3=0.8m, 槽宽：b=0.9Q0.4=0.90.8590.4=0.85m，取b=1.0m； 湿周：=b+2h=1.0+20.8=2.6m； 水流断面：A=bh=1.00.8=0.8m； 水力半径：R=A=0.82.6=0.308m； 水流速度： 过流能力：Q=Av=0.87.16=5.728m3/s 实际过水量：Q实际=Q反水+Q表水=0.504+0.168=0.672m3/sQ=5.728m3/s，满足要求。4.4.2 进水系统1进水渠四座滤池进渠过水流量按强制过滤流量计,渠中流速为0.81.2m/s，取v1.0m/s。强制过滤流量：Q强=71041.063=24733m3/d=0.286m3/s （滤池工作时间23.9h）；进水支渠水流断面积:A支=Q强v=0.2861=0.286m2；进水支渠宽：b=0.9Q0.4强=0.90.2860.4=0.55m，取b=0.6m，则高：h=A进b=0.286/0.6=0.48m, 取h=0.5m考虑超高0.3m。则进水渠高为0.8m，考虑到施工方便，进水渠高与配水渠高相同，故取1.0m。 四座滤池公用一个进水总渠，总渠流量：Q总=0.859m3/s （滤池工作时间t23.9h）；进水总渠水流断面积:A总=Q总v=0.8591=0.859m2；进水总渠宽：B=0.9Q0.4总=0.90.8590.4=0.85m，取b=1.0m，高：H=A总B=0.8591.0=0.859m，取H=0.9m考虑超高0.3m。则进水总渠高为1.2m。2每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧壁开3个进水孔。两侧进水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,供给反冲洗表扫用水。孔口面积按孔口淹没出流公式计算.其总面积按滤池强制过滤水量计,孔口两侧水位差取0.1m,；中间孔面积及表面扫洗水量的计算:A中孔=A总孔Q表水Q强=0.320.1680.292=0.18m2；孔口宽: b中孔=0.9Q0.4表水=0.90.1680.4=0.46m，取b中孔=0.5m，则高h中孔=0.4m；两个侧孔口设闸门,采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面积: A侧孔=（A总孔A中孔）2=（0.320.18）2=0.07 m2；孔口宽： b侧孔=0.9（Q强2Q表水2）0.4=0.9（0.29220.1682）0.40.30m，则高h侧孔=0.3m。3每座滤池内设的宽顶堰为保证进水的稳定性,进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠,再经滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。设宽顶堰堰上水头：H=0.15m,宽顶堰与进水总渠平行设置,与进水总渠侧壁相距0.5m,堰上水头由矩形堰的流量公式得, 取宽顶堰堰宽b=3m。4每座滤池的配水渠进入每座滤池的浑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b配水渠=0.4m,渠高为1.0m,渠总长等于滤池总宽.则渠长L配水渠=7+0.4=7.4m.当渠内水深h配水渠=0.4m时,流速(进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去,每侧流量为)：V配水渠=Q强2b配水渠L配水渠=0.286（20.40.4）=0.89m/s,满足滤池进水管渠流速在0.8-1.2m/s的要求。4.4.3 V型槽的设计1扫洗水布水孔 V型槽底部开有水平布水孔，表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀布置，内径一般为2030，过孔流速为左右，本设计采用dv孔=0.025m，vv孔=2m/s。每座滤池V型槽的水平布水孔总截面积为：每座滤池V型槽的水平布水孔总数为：每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数为80个，布水孔间距为0.15m。2V型槽垂直高度的确定 滤池冲洗时槽内水面低于斜壁顶约50100mm，本设计采用：h1=0.1m。根据孔口出流公式，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面的高度h2为： 扫洗水布水孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50150mm，本设计采用：h3=150mm=0.15m。取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心为：h4=0.21m；反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式求得，其中为集水槽长，；Q反单为单格滤池反冲洗水量：，则反冲洗时排水集水槽的堰上水头h5为：V型槽的垂直高度为：h1+h2+h3+h5=0.1+0.55+0.15+0.21=1.01m；V型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：h1+h2+h5=0.1+0.55+0.06=0.71m；V型槽的倾角采用45。3 校核过滤时V型槽流速V型槽在滤池过滤时处于淹没状态，槽内设计始端流速不大于。V型槽过滤时始端的截面积为： 单格滤池过滤时V型槽的流量为：q=Q8=0.8598=0.107m3/s 滤池过滤时V型槽始端流速为：vv始= qAv始=0.1070.451=0.237m/s0.6m/s，满足要求4校核反冲洗时V型槽流速V型槽内设计始端流速不大于。V型槽反冲洗时始端的截面积为：单格滤池反冲洗时V型槽的流量为：q=Q表水2=0.1682=0.084m3/s 滤池反冲洗时V型槽始端流速为：vv始= qAv始=0.0840.36=0.23m/s0.6m/s，满足要求。4.5冲洗水的供应：1冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失反洗配水干管用钢管，DN700,管内流速为1000i=2.88m，布置管长总计为50m。则反冲洗总管的沿程水头损失主要配件及局部阻力系数见下表：配件名称数量/个局部阻力系数90弯头22x1.02=2.04DN600闸阀22x0.15=0.3等径四通22x3.0=6.08.34则冲洗水泵到滤池配水系统的管路损失：2. 清水池最低水位与排水槽堰顶的高差H0=0.5m3. 滤池配水系统的水头损失（a）气水分配渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管（非满流，n=0.013）近似计算。气水同时反冲洗时，则气水分配渠内的水面高为：（b）气水分配干渠底部配水方孔水头损失气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式，计算。其中为，A为配水方孔的总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为。则:（c）查手册，反洗水经过滤头的水头损失（d）气水同时通过滤头时增加的水头损失气水同时反冲洗时气水比，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比约为1.25%，则长柄滤头中的水流速度通过滤头时增加的水头损失则滤池配水系统的水头损失 4. 砂滤层的水头损失滤料为石英砂，容重，水所谓容重为，石英砂滤料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层的水头损失 5. 富裕水头取1.5m，则反冲洗水泵的最小扬程为：选四台250S14单级双吸离心泵，三用一备。扬程为11米时，每台泵的流量为576。4.6 反洗空气的供给1长柄滤头的气压损失气水同时反冲洗时，反冲洗用空气流量。长柄滤头采用网状布置，约55个/,则每座滤池共计安装长柄滤头每个滤头的通气量根据厂家提供的数据，在该气体流量下的压力损失最大为：2. 气水分配渠配气小孔的气压损失反冲洗时气体通过配气小孔的流速:；压力损失按孔口出流公式计算式中：孔口流量系数，0.6;孔口面积，；压力损失，mm水柱；重力加速度，；气体流量，；水的相对密度，1。则气水分配渠配气小孔的气压