V型滤池设计计算.docx

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V型滤池设计计算

设计2组滤池,每组滤池设计水量Q=10500m3/d,设计滤速
ν=10m/h,过滤周期48h
滤层水头损失:
第一步气呼呼洗强度q气1=15L/(),气冲时间t气=3min
第二步气、水同时反冲q气2=15L/(),q水1=4L/(),t气,水=4min
第三步水冲强度q水2=5L/(),t水=5min
冲洗时间t=12min;冲洗周期T=48h
/(),滤池采纳单层加厚均质石英砂滤料,粒径
-,不均匀系数。

平面尺寸计算
滤池工作时间
T/=24—t24=24—×24=
T48
滤池总面积
F=Q=21000=

滤池的分格
滤池底板用混凝土,单格宽B=,单格长L=13m,(一般规定V型滤池
的长宽比为2:1—4:1,滤池长度一般不宜小于11m;滤池中央气,
水分派槽将滤池宽度分红两半,每一半的宽度不宜超出4m)面积,共2
座,每座面积m2,总面积91m2。
4)
校核强迫滤速v/
v/=NV
=2
10=20m/h,
满足v≤20m/h的要求。
N1
2
1
5)
滤池高度的确定
H=H1+H2+H
3+H4+H5+H6
+H7
++++++
=
=
式中:H1——气水室高度,~,
H2——滤板厚度m,
H3——滤料层厚度m,
H4——滤层上水深m,
H5——进水系统跌差m,
H6——进水总渠超高m,
H7——滤板承托层厚度m,
水封井设计
滤层采纳单层均质滤料,粒径~,不均匀系数K80为~,均
质滤料洁净滤料层的水头损失按下式计算
H清=180
(1
-m0)2
(
1
2
3
)
l0v
gm0
d0
=180×

(1-)2
×(
1
)
981



=㎝
式中:H清——水流经过滤料层的水头损失,㎝;
——水的运动黏度,㎝2/s,20℃时为㎝2/s;
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g——重力加速度,981㎝2/s;
m0——滤料孔隙率,取;
d0——与滤料体积同样的球体直径,㎝,依据厂家供应数
据,取为㎝
l0——滤层厚度,120㎝
v——滤速,v=10m/h=
——滤料颗粒球度系数,天然沙粒~,取
依据经验,滤速为8~12m/s时,洁净滤料层的水头损失一般为
30~50㎝,计算值比经验值低,取经验值的底限30㎝位洁净滤料层的
过滤水头损失。正常过滤时,经过长柄滤头的水头损失h≤,忽
略其余水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为
H开始=+=,为保证正常过滤时池内液面超出滤料层,水封井出水堰
顶高与滤料层同样,设水封井平面尺寸2×2m2。堰底板比滤池底板低
,水封井出水堰总高为:
H水封=+H1+H2+H3+H7=++++=
由于每座滤池过滤水量:
Q单=vf=10×=455m3/h=
2
所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=:
h水封=(
Q单
2
=(

2
=
)3
)3



则反冲洗完成,洁净滤料层过滤时,滤池液面比滤料层高+=
反冲洗管渠系统
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本设计采纳长柄滤头配水配气系统,冲洗水采纳冲洗水泵供应,为适
应不一样冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采纳两用一备的组合,水泵
宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的相关设计规定。
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,独自水洗时反洗强度最大
为5L/(
Q反叛=q水f=5×===819m3/h
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=×=
反冲洗配水系统的断面计算
,配水干管的截面积
A水干=Q反叛/V水干==反冲洗配水干管采纳钢管,DN500,流速s,反冲洗水由
反冲洗配水干管输送至气水分派渠,由气水分派渠底双侧的布水方孔配水
到滤池底部布水区,反冲洗水经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~,取V水支=,则配水支管的截面积
A方孔=Q反叛/V水支==,此为配水方孔总面积,沿渠长方向双侧各均匀部署10
个配水方孔,合计20个,孔中心间距1m,每个孔口面积:
A小=20=
每个孔口尺寸取×。反冲洗水过孔流速
v=2×10××=。
反冲洗用肚量计算Q反气
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采纳鼓风机直接充气,采纳两组,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/(
Q反气=q气f=15×==
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5
反冲洗配气干管采纳钢管,DN400,流速s,反冲洗用空气由反冲洗配
气干管输送至气水分派渠,特别水分派渠双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,间距与布水方孔同样合计20个,反冲洗用
空气经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=10=
每个布气小孔面积:
A气孔=A气支/20=20=,孔口直径
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1
d气孔=()2
每孔配肚量:

,取70mm
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Q气孔=Q反气/20=20==
气水分派渠的断面设计
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对气水分派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派渠断面面积最大。所以气水分
配渠的断面设计按气水同时反冲洗的状况设计。
气水同时反冲洗时反冲洗水的流量
Q反气水=q水f=4×=182L/
气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量
Q反气=q气f=15×==
气水分派渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值,则气水
分派干渠的断面积:
A气水=Q反气水/V水干+Q反气/V气干
=+5=+=
滤池管渠的部署
反冲洗管渠(1)气水分派渠
,,,,,,双侧沿程各部署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
水分派渠尾端所需最小截面积为20=m2﹤,满足要求。
(2)排水集水槽
,则排水集水槽起端槽高
H起=H1+H2+H3+H7+
式中:
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H1,H2,H3同前,为气水分派渠起端高度。
排水集水槽尾端槽高
H末=H1+H2+H3+H7+
坡底i=H末-H起==﹥,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=)计算公式校核集水槽排水能力。设
,则槽内水位高h排集=,槽宽b排集=,湿周
X=b+2h=+2×=
2
水流断面A排集=b排集h排集=×=
水力半径R=A排集/X==
2121
水流速度v=R3i2==

过流能力Q排集=A排集v=×=
实质过水量Q反=Q反叛+Q表水=+=﹤,符合设计要求。
进水管渠
(1)进水管渠:
座滤池分红独立的两组,每组进水总渠过水流量按强迫过滤流量设计,流速要求~,
=21000/2==
过水断面
=,,。

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(2)单池进水孔:
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每座滤池在进水侧壁开三个进水孔,进水总渠的浑水经过这三个进
水孔进入滤池,双侧进水孔孔口在反冲洗时封闭,中间进水孔孔口设手
动调理闸板,在反冲洗时不封闭,供应反洗表扫用水。调理闸板的开启
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=,其总面积按滤池强迫过滤水量计,强迫过滤
水量
=
2-1
,则孔口总面积
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A孔

Q强

=×
1
=

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2


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中间孔面积按表面扫洗水量设计:
A中孔=A孔×Q表水=×=

孔口宽B中孔=,孔口高H中孔=
两个侧孔口设阀门,采纳橡胶囊充气阀,每个侧孔面积
A侧
A孔-A中孔=-=
2
2
孔口宽B侧孔=,孔口高H侧孔=
(3)宽顶堰:
为保证进水稳固性,进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤
池内的配沟渠,在经配沟渠分派到双侧的V型槽。宽顶堰堰宽取b宽顶=4m,
宽顶堰与进水总渠平行部署,。堰上水头由矩形
堰的流量公式Q=
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Q强
2
=(

2
=
计算得:h宽顶=(
)3
)3


(4)滤池配沟渠:
进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配沟渠,由配沟渠双侧的
进水孔进入滤池内的V型槽,滤池配沟渠宽取b配渠=,渠高为,渠总长等于滤池总宽,则渠长L配渠=,当渠内水深h配渠=时,尾端流速(进来的待滤
水由分派渠中段向渠双侧进水孔流去,每侧流量
Q强/2)
Q强
=

=
,
v配渠

2b配渠h配渠
2
满足滤池进水管渠流速的要求。
(5)配沟渠过水能力校核:
配沟渠水力半径R配渠
b配渠h配渠
=

=
2h配渠b配渠
2


配沟渠水力坡降i配渠
(nv配渠/R配渠2/3)2=(
/3)2<
渠内水面下降h配渠
i配渠L配渠/2=×2=
由于配沟渠最高水位h=h配渠+h配渠=+=﹤渠高,所以配沟渠的过水能力满
足要求。
4)V型槽的设计
V型槽槽底射表扫水出水孔,,,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=
×90=
4
,即V型槽槽底的高度低于集
。
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据潜孔出流公式Q=,此中Q应为单个滤池的表扫水流量,则表
面扫洗时V型槽内水位超出滤池反冲洗时液面
(
Q表水
)2
(

)2

表孔
hv液=
2g
=2


=
2

反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=,其
中b为集水槽长13m,Q为单格反冲洗流量Q反单=Q反/2=2=s
2
2
所以
h排槽=(Q反单)3
=(
)3
=


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型槽倾角45°,,。反冲洗时V型槽顶超出滤池内液面高度为:
H=--h排槽-hv液=———=
冲洗水的供应,采纳冲洗水箱供水的计算
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,,1000i=。冲洗水箱底到滤池配水间的沿途及
局部损失之和为:h1=
配水系统水头损失为h2=
滤料层水头损失:
h3
(r1
1)(1m0)H3=()(1
)=
r
式中:r1——滤料石英砂的密度,
3
r1=m;
——水的密度,r=1t/m3;
m0——滤料膨胀前的缝隙率,m0=;
H3——滤料层膨胀前的厚度,H3=。
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