1、3.6 V型濾池設計計算361設計參數設計2組濾池，每組濾池設計水量 Q=10500ffi/d,設計濾速v =10m/h,過濾周期48h濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失采用1.8m第一步氣沖沖洗強度q氣1 = 15L/(s. m 2)，氣沖時間t氣 =3min第二步氣、水同時反沖 q氣2 = 15L/(s. m 2) , q水 1 =4L/(s. m 2),t氣冰=4min第三步水沖強度 q水2=5L/(s. m 2) , t水=5min沖洗時間t=12min ;沖洗周期T=48h反沖橫掃強度1.8L/(s. m 2)，濾池采用單層加厚均質石英砂濾料,粒徑 0.96-1.35mm, 不均勻系

2、數1.2-1.6。3.6.2設計計算1.平面尺寸計算1) 濾池工作時間T/=24 t 24 =24 0.2 X 24 =23.9hT482) 濾池總面積F= Q =-:21°°0 =87.9m2vT 10 23.93) 濾池的分格濾池底板用混凝土，單格寬B=3.5m,單格長L=13m,(一般規定V型濾池的長寬比為2 : 1 4 : 1,濾池長度一般不宜小于11m濾池中央氣，水分配槽將濾池寬度分成兩半，每一半的寬度不宜超過4m 面積45.5m2,共2座，每座面積45.5 m2,總面積91n2。4）校核強制濾速Vv/ = _N£ 二蘭10 =20m/h,滿足 vW 2

3、0m/h 的要求。N -12-15）濾池高度的確定H=h 1 + H2 + H3 + H4 + H5 + H6 + H7 =0.8 + 0.1 + 1.2 + 1.4 +0.4 + 0.3 + 0.1=4.3m式中：H1氣水室高度，0.70.9m,取0.8mH2濾板厚度m取0.1mH3濾料層厚度m取1.2mH4 濾層上水深 m 取1.4mH5進水系統跌差m取0.4mH6進水總渠超高m取0.3mH7濾板承托層厚度 m取0.1m6）水封井設計濾層采用單層均質濾料，粒徑 0.961.35mm不均勻系數a。為1.2 -1.6 ,均質濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算-H 清=180(1-m。)23gm

4、。1 2(d0)l0v10.8 0.12)120 0.28=180x o.。101(匕.5)2981 匯 0.5= 19.43 cm水的運動黏度，cm2/s ,20 C時為0.0101 cm2/s ;g重力加速度，981 cm2/s ;mo濾料孔隙率，取0.5 ；do與濾料體積相同的球體直徑，cm,根據廠家提供數據，取為0.1 cm10 濾層厚度，120 cmv濾速，v=10m/h=0.28m/s濾料顆粒球度系數，天然沙粒0.750.80，取0.8根據經驗，濾速為812 m/s時，清潔濾料層的水頭損失一般 為3050cm,計算值比經驗值低，取經驗值的底限 30 cm位清潔濾 料層的過濾水頭損失

5、。正常過濾時，通過長柄濾頭的水頭損失 Ah < 0.22m，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時 的水頭損失為 州開始=0.3+0.22=0.52m,為保證正常過濾時池內液面 高出濾料層，水封井出水堰頂高與濾料層相同，設水封井平面尺 寸2X2R2。堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：H 水封=0.3+ h1 + h2 + h3 + h 7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m因為每座濾池過濾水量：Q單二vf=10 x 45.5=455m3/h=0.13 m 3/s所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式2Q=1.84bh3 計算得:h水封=(Q單）21.

6、84b"2=（0.13 ）3=0.108m1.84 2.0則反沖洗完畢，清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高0.108+0.52=0.628m2反沖洗管渠系統本設計采用長柄濾頭配水配氣系統，沖洗水采用沖洗水泵供應， 為適應不同沖洗階段對沖洗水量的要求，沖洗水泵采用兩用一備的組 合,水泵宜于濾池合建，且沖洗水泵的安裝應符合泵房的有關設計規定。1) 反沖洗用水流量Q反的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，單獨水洗時反洗強度最大為5L/( m 2.s)33Q反水=q水f=5 X45.5=227.5L/s=0.23m /s=819m/hV型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量：Q表水=

7、q表水 f=0.0018 X45.5=0.082 m 3/s2) 反沖洗配水系統的斷面計算配水干管進口流速應為1.5m/s左右，配水干管的截面積Ak干二Q反水/ V水干 =0.23/1.5=0.15m 2反沖洗配水干管采用鋼管，DN5O0流速1.17m/s，反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣 水分配渠底兩側的布水方孔配水到濾池底部布水區，反沖洗水通過布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值，配水支管流速為1.01.5m/s,取V水支 =1.0m/s,則配水支管的截面積A方孔二Q反水/ V水支 =0.23/1.0=0.23m 2,此為配水方孔總面積，沿渠長方向兩側各均勻布置10個配水

8、方孔，共計20個，孔中心間距im每 個孔口面積：A小=0.23/20=0.0115 m 2每個孔口尺寸取0.1 X0. 1n2。反沖洗水過孔流速v=0.23/2 X 10X0.1 X0.1=1.15m/s 滿足要求。3) 反沖洗用氣量計算Q反氣采用鼓風機直接充氣，采用兩組，一用一備。反沖洗用氣流量按 氣沖強度最大時的空氣流量計算，這是氣沖強度為15L/( m 2.s)3Q反氣=q氣f=15 X45.5=682.5L/s=0.68m /s4) 配氣系統的斷面計算配氣干管進口流速應為5m/s左右，則配氣干管的截面積A氣干=_二二068 =0.136 m2V氣干5反沖洗配氣干管采用鋼管，DN400流

9、速5.41m/s，反沖洗用空氣 由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠， 尤其水分配渠兩側的布氣小孔 配氣到濾池底部布水區。布氣小孔緊貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計20個，反沖洗用空氣通過布氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。反沖洗配氣支管流速為10m/s左右，配氣支管的截面積A氣支=Q反氣 / V氣支=0.68/10=0.068m 2每個布氣小孔面積：A氣孔二 A氣支 /20=0.068/20=0.0034 m 2,孔口直徑d氣孔=(4x0.0034尸m, 取 70mm3.14，每孔配氣量：Q氣孔=Q反氣 /20=0.68/20=0.034m 3/s=122.4m3/h2.5氣水分配渠的斷

10、面設計對氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發生在氣水同時反沖洗時，亦即氣水同時反沖洗時要求氣水分配渠斷面面積最大。因此 氣水分配渠的斷面設計按氣水同時反沖洗的情況設計。氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量Q反氣水=q* f=4 X45.4=182 L/s 0.18m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗空氣的流量Q反氣=q氣 f=15 X45.5=682.5L/s=0.68m 3/s氣水分配渠的氣水流速均按相應的配水配氣干管流速取值，則氣水分配干渠的斷面積：A氣水=Q反氣水/ V水干+Q反氣/ V氣干2=0.18/1.5+0.68/5=0.12+0.136=0.256 m3.濾池管渠的布置1) 反沖洗管渠(1

11、) 氣水分配渠氣水分配渠起端寬取1.2m,高取1.5m,末端寬取1.2m,高取1.0m，則起端截面積為1.8m2，末端截面積1.2m2，兩側沿程各布置10個配水小孔和10個配氣小孔，孔間距1n,共20個配水小孔和20 個配氣小孔，氣水分配渠末端所需最小截面積為 0.256/20=0.0128 m2 v末端截面積1.2 m2,滿足要求。(2) 排水集水槽排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,則排水集水槽起端槽高H 起=比 + 出 + 日3 + 出+0.5-1.5=0.8+0.1 + 1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,式中：H，H2，H同前，1.5為氣水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高H

12、 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為氣水分配渠末端高度坡底i= H末-H起J.7j.2 =0.038 > 0.02,符合設計要求。L13(3) 排水集水槽排水能力校核由矩形斷面暗溝(非滿流，n=0.013 )計算公式校核集水槽排 水能力。設集水槽超高0.3m,則槽內水位高h排集=1.2-0.3=0.9m , 槽寬 b排集=1.0m,濕周 X=b+2h=1.0+2X0.9=2.8m、， 2水流斷面A排集= b排集h排集 =1.0 X 0. 9=0.9m水力半徑 R=A排集 /X=0.9/2.8

13、=0.32m_2丄2丄水流速度v=°皿=7.0m/sn0.013過流能力Q排集=A排集v=0.90 X 7.0=6.30 m 3/s頭際:過水量 Q反=Q反水 +Q表水=0.23+0.082=0.312m 3/s v 6.12 m 3/s , 符合設計要求。2) 進水管渠(1) 進水管渠：2座濾池分成獨立的兩組，每組進水總渠過水流量按強制過濾流 量設計，流速要求0.81.2m/s,采用0.8m/s則過濾流量3Q =21000/2=437.5m /h=0.122m 3/s過水斷面=O.=0.16m2，進水總渠寬0.8m，水面高0.2m v 0.8(2) 單池進水孔：每座濾池在進水側壁開

14、三個進水孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池，兩側進水孔孔口在反沖洗時關閉，中間進水孔 孔口設手動調節閘板，在反沖洗時不關閉，供給反洗表掃用水。調 節閘板的開啟度，使其在反沖洗時的進水量等于表面掃洗用水量， 孔口面積按孔口淹沒出流公式 Q=0.64A 2gh計算，其總面積按濾池強 制過濾水量計，強制過濾水量0 122q 強=0.122 =0.122m3/s2-1孔口兩側水位差取0.1m,則孔口總面積=Q 強=0.1220.64.2gh 0.6412 9.8 0.1=0.136m220.14m中間孔面積按表面掃洗水量設計:A中孔=A?l XQ表水=0.14 X 0.082 =0.09m20

15、.122孔口寬B中孔=0.9 m,孔口高H中孔=0.1m兩個側孔口設閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個側孔面積人側=A孔-A中孔=0-14-0-09 =0.03m22 2孔口寬B側孔=0.3m，孔口咼H側孔=0.1m(3) 寬頂堰:為保證進水穩定性，進水總渠引來的待濾水經過寬頂堰進入每座濾池內的配水渠，在經配水渠分配到兩側的V型槽。寬頂堰堰寬取b寬頂=4m寬頂堰與進水總渠平行布置，與進水總渠側壁相距o.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=.84bh2/3計算得：咯=(急厲第花。.07"(4) 濾池配水渠:進入每座濾池的待濾水經過寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩側的進水孔進入濾池內的 V型槽，

16、濾池配水渠寬取b配渠=0.4m,渠高為0.6m,渠總長等于濾池總寬，則渠長L配渠=3.5m，當渠內水深h配渠=0.2m時，末端流速(進來的待濾水由分配渠中段向渠兩側進水孔流去，每側流量Q強/2)=比=7tf=1-01m/s，滿足濾池進水管渠流速的要求。(5) 配水渠過水能力校核:配水渠水力半徑R配渠b配渠h配渠=0.2 0.4 =o.im2h配渠b配渠2 °.2 0.4渠內水面降落Ah配渠配渠L配渠/2=0.002 x 3.5/2=0.0035m因為配水渠最高水位 h=h配渠+血配渠=0.2+0.0035=0.2035m 渠高0.6m,所以配水渠的過水能力滿足要求。4)V型槽的設計V

17、型槽槽底射表掃水出水孔，直徑取 0.025m，間隔0.15m,每槽共計90個，則單側V型槽表掃水出水孔總面積為：3.14 0.025242x 90=0.044m表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰頂0.15m。據潛孔出流公式Q=0.64A何，其中Q應為單個濾池的表掃水流量， 則表面掃洗時V型槽內水位高出濾池反沖洗時液面(一Q 表水)2 /0.082、2、2 0.64 A表孔丿 ()hv液 =表 二 2口.640°44_ =0.11m2g2 9.8反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=!.84bh2/3求得，其中b為集水槽長13m Q為單

18、格反沖洗流量3Q反單=QS /2=0.23/2=0.115m /s2 2所以h排槽=(QSb)3=(即才=°03mV 型槽傾角45°,垂直高度0.6m,壁厚0.05m。反沖洗時V型槽 頂高出濾池內液面高度為:H=0.6 0.15 h 排槽hv液 =0.6 0.15 0.03 0.11=0.31m3) 沖洗水的供給，選用沖洗水箱供水的計算(1) 沖洗水箱到濾池配水系統的管路水頭損失 hi反沖洗時干管用鋼管DN5O0管內流速1.17m/s，1000i=1.80。沖洗水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為：hi =0.53m(2) 配水系統水頭損失為h2=0.34m(3) 濾料層水頭損失：h3=(U1)“1mo)H3 = (2.651)>qiO.41)>.2=1.16r式中：ri濾料石英砂的密度，ri=2.65t/m ；r水的密度，r=1 t/m 3；m 0濾料膨脹前的空隙率，00=0.41 ；H 3濾料層膨脹前的厚度，H=1.2m。(4) 安全富余水頭：h4=1.5m,沖洗水箱底應高于洗砂排水槽面：H。=hi +h2 +h3 +h4 =0.53+0.34+1.16+1.5=3.53m(5) 沖洗水塔容積按一