V型滤池设计计算

1、V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q气i=15L/(s. m2)，气冲时间 坛=3min第二步 气、水同时反冲 q气2 = 15L/(s. m2), q水i =4L/(s. m2), t气水=4min第三步 水冲强度q水2=5L/(s. m2) ，t水=5min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

2、设计计算1.平面尺寸计算1) 滤池工作时间/2424T/=24 t 24 =24 0.2 X 24 =23.9hT482) 滤池总面积F=2_vT *3) 滤池的分格讒T87.9m2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11m；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4mj）面积45.5m2,共2座，每座面积45.5 m2 ,总面积91m24）校核强制滤速Vv/N = 2<10 =20m/h,满足 v<20m/h 的要求。N -12 -15）滤池高度的确定H=h 1 + h2

3、 + h3 + h4 + h5 + h6 + h7=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m取0.3mH7滤板承托层厚度m取0.1m6）水封井设计滤层采用单层均质滤料，粒径0.961.35mm不均匀系数心。为1.21.6 ,均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算式中：U =180(1-m。)2 / 1 .2.H 清=1803( *)loVgm。屮do0.0101 (1-

4、0.5)'12= 180X3)X ()2 120 0.28981 汇0.50.8江0.1= 19.43 cmH清水流通过滤料层的水头损失，cm；Y水的运动黏度，cm 2/s ,20 C时为0.0101 cm 2/s ;g重力加速度，981 cm 2/s ;mo 滤料孔隙率，取0.5 ；do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 cmv滤速，v=10m/h=0.28m/s申滤料颗粒球度系数，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3050 cm,计算值比经验值低，取经验值的底限 3

5、0 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 巾 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-H开始=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面咼出滤料层，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 + H 2 + 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 X 45.5=455m3/h=0.13 m3/s所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式2Q=.84bh3计算得:则反冲

6、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定。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/( m2.s)33Q反水=4水f=5 X45.5=227.5L/s=0.23m /s=819m/hV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=0.0018 X45.5=0.082 m3/s2) 反冲洗配水

7、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A水干二Q反水/ V水干=0.23/1.5=0.15m2反冲洗配水干管采用钢管，DN5O0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V水支=1.0m/s,则配水支管的截面积A方孔二Q反水/ V水支=0.23/1.0=0.23m2，此为 配水方孔总面积，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1m每个孔口面积：A小 =0.23/20=0.01

8、15 m2每个孔口尺寸取0.1 X0. 1m2反冲洗水过孔流速v=0.23/2 X 10X 0.1 X 0.1=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)3Q反气=4气 f=15 X45.5=682.5L/s=0.68m /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A气干Q反气V气干=0.68 =0.136 m25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

9、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=Q反气 / V气支=0.68/10=0.068m2每个布气小孔面积：A气孔=A气支/20=0.068/20=0.0034 m2，孔口直径1.,4 汇 0.0034、2 c cr 帀 rcd气孔=()2 0.07m, 取 70mm3.14，每孔配气量：Q气孔=Q反气 /20=0.68/20=0.034m3/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

10、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=q* f=4 x 45.4=182 L/s 0.18m3/s气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量Q反气=4气f=15 X45.5=682.5L/s=0.68m3/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 =0.18/1.5+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,

11、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H 起二Hi + H2 + H3 + H7+0.5-1.5=0.8+0.1 + 1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,式中：H, H2, H3同前，1.5为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高H 末=已 + 曰2 + 日3 +

12、 曰7+0.5-1.0=0.8+0.1 + 1.2+0.1+0.5-1.0=1.7口， 其中1.0为气水分配渠末端高度坡底i二H末-H起=1.72 =0.038 > 0.02,符合设计要求。L13（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h排集=1.2-0.3=0.9m，槽宽b排集=1.0m,湿周 X=b+2h=1.0+2X 0. 9=2.8m水流断面A排集=b排集h排集=1.0 x 0. 9=0.9m水力半径 R=a排集 /X=0.9/2.8=0.32m2 1 2 1水流速度 v=R于二032&#

13、39;0.038? =7.0m/sn0.013过流能力Q排集=A排集v=0.90 x 7.0=6.30 m3/s实际过水量Q反二Q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3Q =21000/2=437.5m /h=0.122m3/s过水断面F = Q = °.122=0.16m2,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，

14、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 2gh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Q 强=0.1220.64、.、2gh0.641=0.136mi.2 9.8 0.120.14m中间孔面积按表面扫洗水量设计：A中孔=人孔 X Q表水 =0.14 X °=0.09miQ 强0.

15、122孔口宽B中孔=0.9 m,孔口高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侧二 A孔-A中孔=°.14-0.°9 =0.03m22 2孔口宽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型槽。宽顶堰堰宽取b宽顶=4m 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=1.84bh2/32 2计算得：h宽顶=（符）3=（衆）3=°.07m（4）滤池配水渠：进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至

16、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）2 b配渠h配渠=0.122=1.01m/s2 0.2 0.4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配渠=b配渠h配渠=0.0.4=0.1m2h配渠+ b配渠2汉0.2+0.4配水渠水力坡降 i配渠=（nv配渠 / R配渠 r =（0.013 X 1.0/0.172/3）2 <0.002渠内水面降洛Ah配渠=i配

17、渠L配渠/2 =0.002 x 3.5/2=0.0035m因为配水渠最高水位 h=h配渠+饰配渠=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A表孔=23.14 0.02542x 90=0.044m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=0.64A 2gh，其中Q应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面(Q 表水)20.082、

18、2hv液 =.表 =恥叽。.044=0.11m2g2 9.8反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3求得，其中b为集水槽长13m Q为单格反冲洗流量Q反单=0反/2=0.23/2=0.115m /s2 2所以h排槽=（鈴3=（衆）3=°.°3mV 型槽倾角45°,垂直高度0.6m,壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高 出滤池内液面高度为：H=0.6 0.15 h 排槽hv液=0.6 0.15 0.03 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 h1反冲洗时干管用钢管DN500管内流速1.17m/