V型滤池计算说明书

9.7过滤设备(V型滤池)9.7.1设计要点:①滤速可达7—20m/h,一般为12.5～15.0m/h。②采用单层加厚均粒滤料,粒径一般为0.95～1.35mm,允许夸大到0.70～2.00mm,不均匀系数1.2～1.6或1.8之间。③对于滤速在7—20m/h之间的滤池,其滤层厚度在0.95—1.5之间选用,对于更高的滤速还可相应增加。④底部采用带长柄滤头底板的排水系统,不设砾石承托层。⑤反冲洗一般采用气冲,气水同时反冲和水冲三个过程,大大节省反冲洗水量和电耗,气冲强度为13—16L/s·2m,清水冲洗强度为3.6—4.1L/s·2m,表面扫洗用原水,一般为1.4—2.2L/s·2m。⑥整个滤料层在深度方向的粒径分布基本均匀,在反冲洗过程中滤料层不膨胀,不发生水力分级现象,保证深层截污,滤层含污能力高。⑦滤层以上的水深一般大于1.2m,反冲洗时水位下降到排水槽顶,水深只有0.5m。⑧V型进水槽和排水槽分设于滤池的两侧,池子可沿着长的方向发展,布水均匀V型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约1.40m），粒径也较粗（0.95—1.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为70—902m，甚至可达1002m以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。V型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗→气水同时冲洗→水冲洗+表面扫洗。9.7.2设计参数确定设计水量Q=8×1043m/d；滤速V=10m/h。滤池冲洗确定(见下表)冲洗强度(L/S.2m)冲洗时间(min)第一步(气冲)153第二步(气水同时冲洗)空气15水44第三步(水冲)55总冲洗时间12min=0.2h冲洗周期T=48h反冲横扫强度1.8L/(s·2m)【一般为1.4～2.0L/(s·2m)】9.7.3设计计算(1)池体设计①滤池工作时间t’t’=24－t×24/T=24－0.2×24/48=24－0.1=23.9(h)(式中未考虑排放滤水)②滤池面积F滤池总面积F=Q/V·t’=80000/10×23.9=3352m③滤池的分格为节省占地,选双格V型滤池。本设计设置两组滤池，每组四格。令单格宽单B=5m,长单L=9m,则单格面积452m，每组面积f=1802m,总面积3602m。池底板用混凝土。④校核强制滤速V’V’=NV/(N－1)=4×10/4-1=13.3m/h⑤滤池高度的确定滤池超高5H=0.30m滤池口水深4H=1.50m滤层厚度3H=1.40m(0.95～1.50m)滤板厚2H=0.15m滤板下布水区高度1H=0.90m(0.70～0.90m)则滤池总高度4.25m0.301.501.400.150.9054321HHHHHH⑥水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95～1.35㎜,不均匀系数1.20～1.60均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算vldmmgvH0203020)1()1(180式中:△H—水流通过清洁滤料层的水头损失,㎝;V—水的运动黏度,2cm/s;20℃时为0.01012cm/sg—重力加速度,9812cm/s2;0m—滤料孔隙率;取0.50;0d—与滤料体积相同的球体直径,㎝,取0d=0.141cm;0l—滤层厚度,0l=140cm。v—滤速,㎝/s,v=10m/h=0.28㎝/s;∮—滤料粒径球度系数,天然砂粒为0.75～0.8,取0.75△H=cm99.1228.0140)141.075.01(5.0)50.01(9810101.0180232，取13.0cm。当滤速为8～10m/h时,清洁滤料层的水头损失一般为30～40㎝,计算值比经验值低,取经验值的低限30㎝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△h=0.20m,忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时,水头损失为:△H=0.30+0.20=0.50m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1.50m×1.50m,堰底板比滤池底板低0.30m.水封井出水堰总高:△水封H=0.3+321HHH=0.30+0.90+0.15+1.40=2.75m因为每组滤料过滤水量:单Q=v·f=10×45=450hm/3=0.125sm/3所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84b23h计算得:水封Q=mbQ10.0)]50.184.1/(125.0[)]84.1/([3232堰单3/s则反冲洗完毕时，滤池液面比滤料层高0.20+0.50=0.70m(2)反冲洗管渠系统设计参数：长柄滤头配水配气系统，水洗时滤料不膨胀①长柄滤头安装在混凝土滤板上,滤板固定在梁上,滤板用0.05m后预制板,上浇0.10m厚混凝土层,滤板下的长柄部分浸没于水中,长柄上端有小孔,下端有竖向条缝,气水同时反冲洗时,约有2/3空气有上缘小孔进入,1/3空气由缝隙进入柄内,长炳下端浸没部分还有一个小孔,流进冲洗水,这部分气水在柄内混合后有长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗.②长柄滤头固定板下的气水室高度为0.70～0.90,其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.10～0.15m.③向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。④长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为49～64个。⑤冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。⑥向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s左右；配气支管或孔口流速为10m/s左右。配水干管进口流速为1.5m/s左右；配水支管或孔口流速1-1.5m/s。㈠反冲洗用水量反Q的计算:反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算，单独水洗时反冲洗强度最大,为5L/(s·2m)反Q=水q·f=5×45=225L/s=0.2253m/s=8103m/hV型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量:表水Q=表水q·f=0.0018×45=0.0813m/s㈡反冲洗配水系统的断面计算.①配水干管进口流速为1.50m/s左右,配水干管的截面积水干A=反水Q/水干V=0.225/1.50=0.152m反冲洗配水干管用钢管DN500,流速v=1.11m/s反冲洗水由反冲洗配水干管输至气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水的滤池底部布水区,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②配水支管流速或孔口流速为1.0～1.5m/s左右,取v水支=1.0m/s则配水支管(渠)的截面积:方孔A=反水Q/水支V=0.225/1.0=0.2252m此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个；孔中心间距0.70m,每个孔口面积:小A=0.225/30=0.00752m每个孔口尺寸取0.09m×0.09m③反冲洗用气量的计算: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15L/(s·2m)反气Q=气q·f=15×45=675L/s=0.6753m/s④配气系统的断面计算.配水干管(渠)进口流速应为5.0m/s左右,则配水干管的截面积气干A=反气Q/气干V=0.675/5.0=0.1352m反冲洗配气干管用钢管，DN400,流速4.85m/s。反冲洗用空气有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为10m/s左右,则配气支管的截面积:气支A=反气Q/气支V=0.675/10=0.06752m每个布气小孔面积:气孔A=气支A/30=0.0675/30=0.002252m孔口直径:气孔d=mA030.000225.044气孔每孔配气量:气孔Q=反气Q/30=0.675/30=0.02253m/s=813m/h⑤气水分配渠的断面设计:对气水分配渠端面面积要求的最不利条件发生的气水同时反冲洗时,亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠端面面积最大。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:反气水Q=水q·f=4×45=180L/s=0.183m/s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量:反气Q=气q·f=15×45=675L/s=0.6753m/s气水分配区的气水流速均按相应的配气,配水干管流速取值.则气水分配干管的断面积.气水A=反气水Q/水干V+反气Q/气干V=0.18/1.11+0.675/4.85=0.16+0.14=0.302m㈢滤池管渠的布置:①反冲洗管渠.a.气水分配渠.气水分配渠起端宽0.40m,高取1.0m,末端宽取0.40m,高取0.70m,则起端截面积0.402m,末端截面积0.282m,两侧沿程各布置15个配水小孔和15个布水方孔,孔间距0.70m,共30个配气小孔和30个配水方孔,气水分配渠末端所需最小截面积0.39/40=0.0132m﹤末端截面积0.282m,满足要求。b.排水集水槽:排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽高:起H=321HHH+0.50－1.00=0.90+0.15+1.40+0.50－1.00=1.95m式中：321,,HHH同前池体设计部分滤池高度确定的内容,1.00m为气水分配渠起端高度.排水集水槽末端高:末H=321HHH+0.50－0.70=0.90+0.15+1.40+0.50－0.70=2.25m式中321,,HHH,同前池体设计部分滤池高度确定的内容,0.70m为气水分配渠末端高度。底坡i=(2.25－1.95)/L=0.30/11=0.027c.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0.30m.则槽内水位高排集h=1.65米,槽宽排集b=0.60m湿周X=b+2h=0.60+2×1.65=3.90水流断面:排集A=b×h=0.60×1.65=0.992m水力半径:R=排集A/X=0.99/3.90=0.25m水流速度:v=013.0/)16.039.0(013.0/)027.025.0(/21322132niR=4.8m/s过流能力排集Q=排集A·v=0.99×4.18=4.143m/s实际过水量:反Q=反水Q+表水Q=0.225+0.081=0.3063m/s﹤过流能力排集Q②进水管渠.a.进水总渠.滤池分为两组,每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计,流速0.8～1.2m/s,则强制过滤流量强Q=(80000/3)×2=533343m/d=0.6173m/s进水总渠水流端面积进总A=强Q/v=0.617/1.0=0.6172m进水总渠宽0.80m,水面高0.80m。b.每座滤池的进水孔:每座滤池由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,供给反冲洗表扫用水,调节闸门的开启度,使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量孔口面积按口淹没出流公式:Q=0.8Agh2计算,因为是淹没流A=1，其总面积按滤池强制过滤水量计,孔口两侧水位差取0.10m,则孔口总面积孔A=强Q/（0.8Agh2）=0.617/0.8A55.01.02g2m中间面积按表面扫水量设计.中孔A=孔A×(表水Q/强Q)=0.55×(0.081/0.617)=0.0722m孔口宽中孔B=0.24m，高中孔H=0.30m两侧孔口设闸门.采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面孔：侧A=(孔A－中孔A)/2=(0.55－0.072)