v型滤池方案.docx
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v型滤池方案.docx
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v型滤池方案
4.1设计参数
设计水量为:
Q=75200md=0.859m3/s;
设计滤速采用v=9.5m/h,强制滤速v<20m/h;
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/(sml);第二步气-水同时反冲洗,空气强度q气2=16L/(sm),水冲洗强度q水1=4L/(sm);第二步水冲洗强度q水2=6L/(sm)。
反冲洗横扫强度为q反=2L/(sm?
)。
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=24-0.2X24/48=23.9h(式中未考虑排放初滤水);
2.滤池总面积F:
F=(yvt=74200/(9.5X23.9)=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42n2,共四座,每座面积f=42x2=84m2,总面积336nm;
4.校核强制滤速v':
'
V=Nv^(N-1)=4X9.5/3=12.67m/,满足v<17m/h的要求;
5.滤池的高度确定
滤池超高H5=0.4m,滤层上水深H5=1.5m,滤层厚度H=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Hi=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
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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。
均粒滤料活洁滤料层的水头损失按下式计算:
2
v(1-m0),1、2
AH清=180x—x3一(―—)l°v
gm。
Wdo
式中:
AH清一水流通过活洁滤料层的水头损失,cm
v—水的运动粘度,cm2/s?
0C时为0.0101cm2/s
m。
一滤层空隙率,取0.5
d0—与滤料体积相同的球体直径,cm,根据厂家提供的数据0.1cm
l0—滤层厚度,cm,l0=120cm
v—滤速,cm/s,v=9.5m/h=0.26cm/s
一滤料颗粒球度系数,天然砂粒为0.75-0.8,取0.8
所以:
___,一、22
0.0101(1-0.5)1
AH清=180XXXX120X0.26F8.07cm
9810.530.8X0.1
根据经验,滤速为8-10m/h时,活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为活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Ah<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:
AH开始=0.3+0.22=0.52m。
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2e2m,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+Hi+H+H=0.3+0.75+0.1+0.05=1.2m;
因为每座滤池的过滤水量:
Q单=vJ9.5x84=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:
22
h水封
Q单0.222s
==0.15m
1.84b堰1.84X2;
则反冲洗完毕,活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2Xf=6X84=504L/s=0.504m3/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Xf=2X84=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,孔中心问距0.6m。
面积:
A小孔=0.504/40=0.0126m2,每个孔口尺寸取0.11mX0.11m。
16L/(s?
m"),Q反气=q气f=16X84=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:
2
A气支=Q反气/v气支=1.344/10=0.1344m;
每个布气小孔面积:
A气孔=0.1344/40=0.00336m2;
孔口直径:
d气孔=*'(4x0.0036/兀)=0.065m;
每孔配气量:
q气孔=Q反气/40=1.344/40=0.0336希/s=120.96m3/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=4X84=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=16X84=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:
Q反水Q反气0.336工1.3442
e=T+U=*+^=°.49m
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,贝U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,孔问距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0.5/40=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=H+H+H+H+0.5—1.5=0.75+0.1+0.05+1.2+0.5—1.5=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=14+14+14+孔+0.5—1.0=0.75+0.1+0.05+1.2+0.5—1.0=1.6m;
底坡:
(1.6—1.1)/12^0.0417
0
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。
设集水槽超高为0.3m,则槽内水位高:
h=1.1—0.3=0.8m,
槽宽:
b=0.9Q0'4=0.9X0.8590.4=0.85m,取b=1.0m;
湿周:
过流能力:
实际过水量:
Q实际=Q反水+Q表水=0.504+0.168=0.672m3/s 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0.8-1.2m/s,取v=1.0m/s。 强制过滤流量: Q强=7x104X1.06/3=24733rr/d=0.286m3/s(滤池工作时间t= 23.9h); 进水支渠水流断面积: A支=。 强/v=0.286/1=0.286宿; 进水支渠宽: b=0.9Q0'4强=0.9X0.2860'4=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t=23.9h); 进水总渠水流断面积: A总=。 总/v=0.859/1=0.859宿; 进水总渠宽: B=0.9CT总=0.9X0.8590.4=0.85m,取b=1.0m,高: H=A总/B=0.859/1.0=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 0.292 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Q=0.64A』2gh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, 2 A总孔==;@0.32m; 0.64<2gh0.64XJ2X9.81X0.1 中间孔面积及表面扫洗水量的计算: 2A中孔=A总孔^Q表水/Q强=0.32X0.168/0.292=0.18m; 孔口宽: b中孔=0.9Q°'4表水=0.9X0.1680.4=0.46^, 取b中孔=0.5m,贝U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: 2 A侧孔=(A总孔一A中孔)/2=(0.32—0.18)/2=0.07m; 孔口宽: b侧孔=0.9(Q强/2-Q表水/2)0.4=0.9X(0.292/2-0.168/2)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,宽顶堰与进水总渠了行设置,与进水总渠侧壁相距0.5m,堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2得, Q0.286 b='~372=37T=2.7m 1.84h1.84X0.15 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,渠总长等丁滤池总宽.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Q强/2): V配水渠=Q强/2b配水渠L配水渠=0.286/(2X0.4X0.4)=0.89m/s,满足滤池进水管渠流速在0.8-1.2m/s的要求。 4.4.3V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20〜30mm,过孔流速为2.0m/s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: Q表水0.168cCC42 Av孔===0.084m Vv孔2.0 每座滤池V型槽的水平■布水孔总数为: A孔0.084人 N孔=丁』==168个 I・2I一,2 dvx3.14x0.025 44 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 2.V型槽垂直高度的确定 滤池冲洗时槽内水面低丁斜壁顶约50〜100mm本设计采用: h1=0.1m。 根据孔口出流公式Q=0.64A、/2两,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: h2=[Q表水/(2x0.64A表孔)『= 2g 扫洗水布水孔中心一般低丁用水单独冲洗时池内水面50〜150mm本设计采 用: h3=150mm=0.15m 取V型槽槽底的高度低丁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Q=1.84bh3/2求得,其 中b为集水槽长,b=L=12m;Q反单为单格滤池反冲洗水量: 3 Q反单=Q反/2=0.672/2=0.336m/s, 则反冲洗时排水集水槽的堰上水头h5为: 22 h5=[Q反单/(1.84b)]3=[0.336/(1.84x12)]3=0.06m 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450。 3.校核过滤时V型槽流速 V型槽在滤池过滤时处丁淹没状态,槽内设计始端流速不大丁0.6m/s V型槽过滤时始端的截面积为: 122 A始=§x0.95=0.451m 单格滤池过滤时V型槽的流量为: q。 8=0.859/8=0.107m/s 滤池过滤时V型槽始端流速为: Vv始=q/A始=0.107/0.451=0.237m/s<0.6m/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丁0.6m/so V型槽反冲洗时始端的截面积为: 122 A始=2乂0.85=0.36m 单格滤池反冲洗时V型槽的流量为: -3 q=Qm/2=0.168/2=0.084m/s 滤池反冲洗时V型槽始端流速为: Vv始=q/A始=0.084/0.36=0.23m/s<0.6m/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公1 反洗配水干管用钢管,DN700,管内流速为 4Q4x0.504/〜, v=2=2=1.31m/s 兀D23.14x0.72 1000i=2.88m,布置管长总计为50m则反冲洗总管的沿程水头损失 Ah/=iL=0.00288x50=0.144m 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 90o弯头 2 2x1.02=2.04 DN600闸阀 2 2x0.15=0.3 等径四通 2 2x3.0=6.0 1 8.34 v21.312 ^hj,=—=8.34^——=0.73mj2g2x9.8 则冲洗水泵到滤池配水系统的管路损失: 卯=z^hf,+如=0.144+0.73=0.874m 2.活水池最低水位与排水槽堰顶的高差H)=0.5m 3.滤池配水系统的水头损失公2 (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,Q气水=0.336m3/s=0.34m3/s则气水分配渠内的水面高为: h反水=Q反气水/(v水干b气水)=0.336/(1.5x0.4)=0.56m 水力坡降i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=(0.013x1.5/0.152/3)2=0.005 渠内的水头损失制反水=i反水l反水=0.005x12=0.06m (b)气水分配干渠底部配水方孔水头损失公方孔 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,牛0.8AJ顽计 算。 其中Q为Q反气水,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A方孔=0.504m2。 贝U: &方孔=[Q/(0.8A方孔)]2/2g=[0.34/(0.8x0.504)]2/(2x9.8)=0.036m (c)查手册,反洗水经过滤头的水头损失Ah滤<0.22m (d)气水同时通过滤头时增加的水头损失Ah增 气水同时反冲洗时气水比n=15/4=3.75,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 VW=Q反气水/(1.25%f)=0.34/(1.25%x84)=0.3m/s 通过滤头时增加的水头损失 Ah增=9810n(0.01+0.01v+0.12v2) =9810x3.75x(0.01+0.01x0.3+0.12x0.32) =655pa=0.067mH2O 则滤池配水系统的水头损失 △h2=Ah反水+Ah方孔+少滤+Ah增 =0.06+0.036+0.22+0.067=0.38m 4.砂滤层的水头损失公3 滤料为石英砂,容重t1=2.65t/m3,水所谓容重为y=1t/m3,石英砂滤料膨胀前的孔隙率m°=0.41,滤料层膨胀前的厚度H3=1.0m。 则滤料层的水头损失 Ah3=(t1/y-1)(1-m0)H3=(2.65-1)(1-0.41)x1.0=0.97m 5.富裕水头版取1.5m,则反冲洗水泵的最小扬程为: H水泵=H0+Ah1+Ah2+Ah3+Ah4=5+0.87+0.38+0.97+1.5=8.72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576m3/h。 4.6反洗空气的供给 1.长柄滤头的气压损失Ap滤头 气水同时反冲洗时,反冲洗用空气流量Q反气=1.344m3/s。 长柄滤头采用网状布置,约55个/m2,则每座滤池共计安装长柄滤头n=55x84=4620个 每个滤头的通气量1.34x41000/4620=0.29L/S 根据厂家提供的数据,在该气体流量下的压力损失最大为: AP滤头=3000pa=3kpa 2.气水分配渠配气小孔的气压损失劣气孔 反冲洗时气体通过配气小孔的流速: v气孔=Q气孔/〜孔=0.0336/0.00332=10.12m/s ; Ap 压力损失按孔口出流公式Q=3600卜AJ2g迪计算 Lt 式中: —孔口流量系数,—0.6; I7[1 2 A一孔口面积,m; Ap一压力损失,mmK柱; g一重力加速度,g=9.8m2/s; Q一气体流量,m3/h; 丫一水的相对密度,1。 则气水分配渠配气小孔的气压损失: 222、 为气孔=(Q气孔丫)/(2x3600[l2A孔g) 22__22 =113.42/(2x3600x0.62x0.003322x9.8) 14.5mmH2O 3.配气管道的总压力损失p管 (a)配气管道的沿程压力损失pi 反冲洗空气流量1.344m3/s,配气干管用DN600钢管,流速4.75m/s,满足 配气干管(渠)流速为为5m/s左右的条件。 反冲洗空气管总长为50m,气水分配渠内的压力损失忽略不计。 反冲洗管道内的空气气压计算公式: AP气压=(1.5+H气压)x9.8 式中,p气压一空气压力,kPa; H气压一长柄滤头距反冲洗水面的高度,门H气压=1.5mo 则反冲洗时空气管内的气体压力: p空气=(1.5+H气压)x9.8=(1.5+1.5)x9.8=29.4kpa 空气温度按30C考虑,查表,空气管道的摩阻为9.8kPa/1000m。 则配气管道沿程压力损失为华1=9.8x50/1000=0.49kpa (b)配气管道的局部压力损失勾2 主要配件及长度换算系数K见下表: 配件名称 数量/个 长度换算系数K DN6009O弯头 4 0.7x4=2.8 DN600闸阀 3 0.25x3=0.75 等径三通 2 1.33x2=2.66 总K 6.21 当量长度的换算公式: l°=55.5KD1/2 式中: l°一管道当量长度,m; D一管径,m K一长度换算系数。 空气管配件换算长度l0=55.5x6.21x0.61/2=186.7m 则局部压力损失知=186x9.8/1000=1.82kpa 配气管道的总压力损失 AP管=明+AP2=0.49+1.83=2.32kpa 4.气水分配室中的冲洗水水压p水压(只计算设水塔反冲洗的情况,设水泵反冲洗的计算方法相同) Pk压=(H水泵-&1-Ah反水-"、孔)x9.8 =(8.32-0.87-0.06-0.028)x9.81=76.1kpa 本系统采用气水同时反冲洗,对气压的要求最不利情况发生在气水同时反冲洗时。 此时要求鼓风机或贮气罐调压阀出口的静压为: p出口=pn+p^+p水压+pw 式中: p管一输气管道的压力总损失,kPa; p气一配气系统的压力损失,kPa,本设计P气=AP滤头+AP气孔=3+0.15=3.15kpa; p水压一气水冲洗室中的冲洗水水压,kPa; p富一富余压力,4.9kPao 所以,鼓风机或储气罐调压阀出口的静压为: P出口=2.32+3.15+76.1+4.9=86.47kpa 5.设备选型 根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力、风压要求选C9CP1.5型离心鼓风机2台,一用一备。 风量为90m3/min,风压为100kPa,电动机功率为110kw。 最新文件仅供参考
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