V型滤池设计计算

1、实用标准3.6 V型滤池设计计算3.6.1 设计参数设计2组滤池，每组滤池设计水量 Q=10500i3/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q气i = 15L/(s. m 2),气冲时间t气=3min第二步 气、水同时反冲q气2 = 15L/(s. m 2), q水i=4L/(s. m 2),G，水=4min第三步 水冲强度q水2=5L/(s. m 2) , t水=5min冲洗时间t=12min ;冲洗周期T=48h反冲横扫强度1.8L/(s. m 2),滤池采用单层加厚均质石英砂滤料， 粒径0.96-1.35mm,不均

2、匀系数1.2-1.6 。3.6.2 设计计算1.平面尺寸计算1)滤池工作时间丁 =24 t 24 =24 0.2 X -24 =23.9h T482)滤池总面积匚 Q 2100007 cmF=-=87.9m2vT' 10X23.93)滤池的分格滤池底板用混凝土，单格宽B=3.5m,单格长L=13m,(一般规定V型滤池的长宽比为2 : 14 : 1,滤池长度一般不宜小于11日滤池中央气，水分配梢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45.5 m2,总面积91m2。4）校核强制滤速Vv/ = NV = 2>d0 =20m/h,满足 vW20m

3、/h 的要求。N -12-15）滤池高度的确定H=h 1+ h2 + H3 + h4 + H5 + H6 + H 7 =0.8 + 0.1 +1.2+ 1.4 +0.4 +0.3 +0.1=4.3m式中：H1 气水室高度，0.70.9m,取0.8mH2 滤板厚度m,取0.1mH3 滤料层厚度m,取1.2mH4滤层上水深 m取1.4mH5进水系统跌差 m取0.4mH6进水总渠超高mi取0.3mH7 滤板承托层厚度mi取0.1m6）水封井设计滤层采用单层均质滤料，粒径 0.961.35mm不均匀系数K80为1.21.6 ,均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算h 清=180丁（1-m。）23gm。

4、12(J0 V=180X 0.0101*(1-0.5)2981 0.512x () 120 0.280.8 0.1= 19.43 cm式中：AH清一一水流通过滤料层的水头损失，cm；水的运动黏度,cm2/s ,20 C时为0.0101 cm2/s ;g重力加速度，981 cm2/s ;m0 滤料孔隙率，取0.5;d0与滤料体积相同的球体直径，cm,根据厂家提供数据，取为0.1 cm10 滤层厚度，120 0nv滤速，v=10m/h=0.28m/s中一一滤料颗粒球度系数，天然沙粒 0.750.80,取0.8根据经验，滤速为812 m/s时，清洁滤料层的水头损失一般 为3050cm,计算值比经验值

5、低，取经验值的底限 30 cm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hW 0.22m,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4H开始=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面 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：H 水封=0.3+ H1 + H2 + H3 + H7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m因为每座滤池过滤水量:Q单=vf=10 X45.5=455m3/h=0.13 m 3/s2所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.8

6、4bh计算得:22h水封=户)3 = ( 0.13 t =0.108m1.84b，1.84 父 2.0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=0.628m2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1)反冲洗用水流量Q反的计算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/( m 2.s)Q反水=4水£=5 X45.5=227.5L/s=0.23m 3/s=819m3/hV型滤池反冲洗

7、时，表面扫洗同时进行，其流量：Q表7K=q表水 f=0.0018 X45.5=0.082 m 3/s2)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Ah =Q反水/ V水干=0.23/1.5=0.15m 2反冲洗配水干管采用钢管，DN500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 1.01.5m/s,取V7K支=1.0m/s,则配水支管的截面积Aol=Q反水/ V水支=0.23/1.0=0.23m 2,此为配水方孔总面积，

8、沿渠长方向两侧各均匀布置10个配水方孔，共计20个，孔中心间距1mi每 个孔口面积：A小=0.23/20=0.0115 m 2每个孔口尺寸取0.1 X0. 1m2o反冲洗水过孔流速v=0.23/2 X 10X0.1 X0.1=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/( m 2.s)Q反气=4气£=15 X45.5=682.5L/s=0.68m 3/s4)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1干=&工=068=0.136 m

9、2V气干5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为10m/s左右，配气支管的截面积A气支=、反气 / V气支=0.68/10=0.068m 2每个布气小孔面积：A气孔二A气支/20=0.068/20=0.0034 m 2,孔口直径4X0.0034 _ ccr re d气孔=（）n &0.07mi 取 70mm3.14，每孔配气量：Q气孔=Q

10、反气/20=0.68/20=0.034m 3/s=122.4m3/h2.5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Q反气水=4水£=4 X45.4=182 L/s 上0.18m3/s气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量Q反气=q气f=15 X45.5=682.5L/s=0.68m 3/s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：A气水=Q反气水/ V水干+Q反气/ V气干_ 2=0.

11、18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m3.滤池管渠的布置1）反冲洗管渠（1）气水分配渠气水分配渠起端宽取1.2m,高取1.5m,末端宽取1.2m,高取1.0m,则起端截面积为1.8m2,末端截面积1.2m2,两侧沿程各布置 10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距1m，共20个配水小孔和20 个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为 0.256/20=0.0128 m2 末端截面积1.2 m2,满足要求。(2)排水集水梢排水集水梢顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水梢起端梢高H 起= Hi + H2 + H3 + H7+0.5-1.5=0.8+0.1 + 1.2+0

12、.1+0.5-1.5=1.2m,式中：H, H2, H同前，1.5为气水分配渠起端高度。排水集水梢末端梢高H 末= H1 + H2 + H3 + H7+0.5-1.0=0.8+0.1 + 1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m, 其中1.0为气水分配渠末端高度坡底i= H末-H起=1".2 =0.038 > 0.02,符合设计要求。 L13(3)排水集水梢排水能力校核由矩形断面暗沟(非满流，n=0.013)计算公式校核集水梢排 水能力。设集水梢超高0.3m,则梢内水位高h排集=1.2-0.3=0.9m , 梢宽 b排集=1.0m,湿周 X=b+2h=1.0+2X0.9=2.8

13、m水流断面 A#集=b排集h排集 =1.0 X0. 9=0.9m2水力半径 R=/集 /X=0.9/2.8=0.32m2 121R3i2032 30.0382水流速度 v=7.0m/sn 0.013过流能力Q排集=A排集v=0.90 X 7.0=6.30 m 3/s实际过水量、反=、反水+Q表水=0.23+0.082=0.312m3/s <6.12 m3/s ,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0.81.2m/s,采用0.8m/s则过滤流量Q =21000/2=437.5m3/h=0.122m 3/s过水断面

14、F = Q =0.122=0.i6m2进水总渠宽0.8m 水面高0.2m v 0.8(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=0.64A«丽计算，其总面积按滤池强 制过滤水量计，强制过滤水量0 122q 强=0.122 =0.122m3/s2-1孔口两侧水位差取0.1m,则孔口总面积AQ 强_0.122afl 一0.64,2gh 0.6412

15、9.8 0.1=0.136m220.14m2中间孔面积按表面扫洗水量设计:A中孔=凡 X 吐=0.14 x 0082=0.09m2Q 强0.122孔口宽B中孔=0.9 m,孑L口高H中孔=0.1m两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积A侧=A孔-A中孔=0.14-0.09 =0.03m2孑L 口宽B侧孔=0.3m,孑L 口高H侧孔=0.1m(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型梢。宽顶堰堰宽取b宽顶=4用宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距 0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q=l.84bh2/3计

16、算得：h宽顶=(_)3=(2d22_)L0.07m1.84b宽顶1.84 m 4(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型梢，滤池配水渠宽取b配渠=0.4m,渠高为0.6m,渠总长等于滤池总宽，则渠长L配渠=3.5m,当渠内水深h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孔流去，每侧流量Q强/2)=入=1.01匹满足滤池进水管渠流速的要求。(5)配水渠过水能力校核:配水渠水力半径R一二 ="h=0.1m配水渠水力坡降i配渠=(nvg己渠/ R配渠)=(0.013x1.0/0.17 ) <0.002渠

17、内水面降落 和配渠=i配渠L配渠/2=0.002 X3.5/2=0.0035m因为配水渠最高水位 h=h配渠+Ah配渠=0.2+0.0035=0.2035m <渠高0.6m,所以配水渠的过水能力满足要求。4)V型梢的设计V型梢梢底射表扫水出水孔，直径取 0.025m,间隔0.15m,每梢共计90个，则单侧V型梢表扫水出水孔总面积为：2A 3.14 0.0252% 孔=x 90=0.044m4表扫水出水孔低于排水集水梢堰顶 0.15m,即V型梢梢底的高度低于集水梢堰顶0.15m。据潜孔出流公式Q=0.64A回，其中Q应为单个滤池的表扫水流量,则表面扫洗时V型梢内水位高出滤池反冲洗时液面(Q

18、»)2 /0.082、2、2父0.64咕走孑(；-)h皿 = 2 三0.6480.044 一 =0.11m2g2 9.8反冲洗时排水集水梢的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=!.84bh2/3求得，其中b为集水梢长13m. Q为单格反冲洗流量Q 反单=、反/2=0.23/2=0.115m1 3/s2 一 .一 2所以h 排卞 =()3 =(777777) 3 =0.03m1.84b1.84 13V 型梢倾角45° ,垂直高度0.6m,壁厚0.05m。反冲洗时V型梢 顶高出滤池内液面高度为:H=0.60.15 h排槽一hv液=0.60.150.03 0.11=0.31m3)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 反冲洗时干管用钢管DN500管内流速1.17m/s, 1