1、3.6 V 型滤池设计计算3.6.1 设计参数设计 8 组滤池，每组滤池设计水量 Q=18750m/d,设计滤速=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 =15L/(s. m)，气冲时间 =3min1气q气t第二步 气、水同时反冲 =15L/(s. m)， =4L/(s. m)，2气 1水q=4min水气 ,t第三步 水冲强度 =5L/(s. m)， =5min2水q水t冲洗时间 t=12min；冲洗周期 T=48h反冲横扫强度 1.8L/(s. m) ，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-
2、1.6。3.6.2 设计计算1. 平面尺寸计算1)滤池工作时间 =24t =24 0.2 =23.9h /T244822) 滤池总面积F= =627.6m QvT3) 滤池的分格滤池底板用混凝土，单格宽 =3.5m,单格长 =13m,面积BL78.5m，共 8 座，每座面积 78.5 m，总面积 627.6m。4) 校核强制滤速 /v= =11.4m/h, 满足 v20m/h 的要求。/v1NV5) 滤池高度的确定H= =0.80.11.21.401H2345H67.40.30.1=4.3m式中： 气水室高度，0.70.9m，取 0.8m1滤板厚度 m，取 0.1m2H滤料层厚度 m，取 1.
3、2m3滤层上水深 m，取 1.4m4进水系统跌差 m，取 0.4m5H进水总渠超高 m，取 0.3m6滤板承托层厚度 m，取 0.1m76) 水封井设计滤层采用单层均质滤料，粒径 0.961.35mm，不均匀系数为 1.21.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 80K=180 清H302)-1gm（20(lvd=180 325.981)-.（ 21()0.8.8=19.43 式中： 水流通过滤料层的水头损失,；清H水的运动黏度, /s,20时为 0.0101/s；g重力加速度，981/s；滤料孔隙率，取 0.5；0m与滤料体积相同的球体直径，根据厂家提供0d数据，取为 0.1滤层厚度，
4、1200lv滤速，v=10m/h=0.28m/s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，计算值比经验值低，取经验值的底限 30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0.22m ，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的h水头损失为 =0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面高开 始H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22m。堰底板比滤池底板低 0.3m，水封井出水堰总高为：=0.3+ + + + =0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=
5、2.5m 水 封H123H7因为每座滤池过滤水量：=vf=1078.5=785m/h=0.218 m/s 单Q所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式 Q= 计算得：231.84bh= 水 封h22330.18()().51.84mb单则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.152+0.52=0.672m2 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 的计算反Q反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反
6、洗强度最大为 5L/( m.s)= f=578.5=392.5L/s=0.392m3/s=1411.2m3/h 反 水Q水qV 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：= f=0.001878.5=0.1413 m/s 表 水 表 水2)反冲洗配水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 =水 干A/ =0.392/1.5=0.27m反冲洗配水干管采用钢管，DN600，流反 水Q水 干V速 1.16m/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
7、速为1.01.5m/s,取 =1.0m/s，则配水支管的截面积水 支V= / =0.392/1.0=0.392m，此为配水方孔总面积，沿渠长方 孔A反 水Q水 支方向两侧各均匀布置 15 个配水方孔，共计 30 个，孔中心间距 1m，每个孔口面积：=0.392/30=0.013 m小A每个孔口尺寸取 0.10.1m。反冲洗水过孔流速v=0.392/2150.10.1=1.31m/s 满足要求。3) 反冲洗用气量计算 反 气Q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/( m.s)= f=1578.5=1177.5L/s=1.17
8、75m3/s 反 气Q气q4) 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= 气 干A21.750.3Vm反 气气 干反冲洗配气干管采用钢管，DN600,流速 4.2m/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 30 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= / =1.1775/10=0.11775m2气 支A反 气Q气 支V每个布气小孔面积:= /30=0.11775/30=0.0
9、03925 m，孔口直径气 孔 气 支= ,取 70mm气 孔d(40.0039253.14)120.07每孔配气量:= /30=1.1775/30=0.03925m/s=141.3m/h气 孔Q反 气2.5 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的流量= f=478.5=314 L/s 0.314m/s 反 气 水Q水q气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量= f=1578.5=1177.5L/s=1.1775m/s 反 气 气气水分
10、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：= / + /气 水A反 气 水Q水 干V反 气 气 干=0.314/1.5+1.1775/5=0.21+0.2355=0.4455 m23.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,高取 1.5m，末端宽取 1.2m，高取1.0m，则起端截面积为 1.8m，末端截面积 1.2m，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0.4455/20=0.0223 末端截面积 1.2 m，满足要求。2m（2）排
11、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= + + + +0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-起H1237H1.5=1.2m, 式中:H1，H 2，H 3同前， 1.5 为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高= + + + +0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m,末 1237其中 1.0 为气水分配渠末端高度坡底 i= = =0.0380.02,符合设计要求。LH起末 -132.（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
12、高 =1.2-0.3=0.9m，排 集h槽宽 =1.0m，湿周 X=b+2h=1.0+20.9=2.8m 排 集b水流断面 = =1.00.9=0.9m2 排 集A排 集b排 集h水力半径 R= /X=0.9/2.8=0.32m 排 集水流速度 v= = =7.0m/s niR21303.821过流能力 = v=0.907.0=6.30 m/s 排 集Q排 集A实际过水量 = + =0.23+0.082=0.312m/s6.12 m/s，反 反 水 表 水符合设计要求。2)进水管渠（1）进水管渠：8 座滤池分成 4 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
13、 0.8m/s 则过滤流量 =6250/4=1562.5m3/h=0.434m/s Q过水断面 = m2，进水总渠宽 1m，水面高 0.6m。vF0.4340.8=0.543（2）单池进水孔：每座滤池在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= 计算，其总面积按滤池强0.642Agh制过滤水量计，强制过滤水量强 =0.43421=0.4343/孔口两侧水位差取 0.1m，则孔口总面积0.5
14、m2 2Q0.43610624829.mAgh强孔 中间孔面积按表面扫洗水量设计：= =0.5 =0.163m2 中 孔A孔 强表 水Q0.14130.434孔口宽 =1.63 m,孔口高 =0.1m中 孔B中 孔H两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积=2-中 孔孔侧 A0.4840.1632 =0.162孔口宽 =0.4m，孔口高 =0.4m侧 孔B侧 孔H（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 =4m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距宽 顶b0.5m。堰上水头由矩形堰的流量
15、公式 Q= 2/31.84bh计算得 ： =宽 顶h(强1.84宽顶 )23=(0.4341.844)23=0.151（4）滤池配水渠：进入每座滤池的待滤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，滤池配水渠宽取 b 配渠 =0.5m，渠高为 0.6m，渠总长等于滤池总宽，则渠长 =3.5m，当渠内水深配 渠L=0.4m 时，末端流速（进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水配 渠h孔流去，每侧流量 /2）强Q， v配 渠 0.431./2bh5ms强配 渠 配 渠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 配 渠Rh0.4.152b2m配 渠
16、配 渠配 渠 配 渠配水渠水力坡降 = 0.002 配 渠i2/3()nv配 渠 配 渠 2/3(.1.7)渠内水面降落 =0.0023.5/2=0.0035m /Lh配 渠配 渠配 渠 因为配水渠最高水位 h= + =0.2+0.0035=0.2035m渠高配 渠 配 渠h0.6m,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:= 90=0.044m2 表 孔A4025.13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
17、。据潜孔出流公式 Q= ，其中 Q 应为单个滤池的表扫水流量，0.642Agh则表面扫洗时 V 型槽内水位高出滤池反冲洗时液面=液vh22Q20.64.13064()()0.3g9.8m表 水 表 孔反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式 Q= 求2/31.84bh得，其中 b 为集水槽长 13m，Q 为单格反冲洗流量= /2=0.392/2=0.196m3/s反 单Q反所以 = = 排 槽h32)b84.1(反 单 （ 0.1961.8413） 23=0.04V 型槽倾角 45，垂直高度 0.8m，壁厚 0.05m。反冲洗时 V 型槽顶高出滤池内液面高度为：H=0.80.15 =0.
18、80.150.040.32=0.29m排 槽h液v3)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 ， 反冲洗时干管1h用钢管 DN500，管内流速 1.17m/s，1000i=1.80。冲洗水箱底到滤池配水间的沿途及局部损失之和为： =0.53m1h(2) 配水系统水头损失为 h2=0.34m (3)滤料层水头损失：= =1.163013)()(Hmrh 2.1)4.0()165.2(式中： 滤料石英砂的密度， =2.65t/m3；1 1r水的密度， =1 t/m3；rrm0滤料膨胀前的空隙率，m 0=0.41；H3滤料层膨胀前的厚度，H 3=1.2m。（4）安全富余水头：h 4=1.5m，冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面：0.53+0.34+1.16+1.5=3.53m43210hH（5）冲洗水塔容积按一座滤池冲洗水量的 1.5 倍计算： =1.5（ 反水 水 +反 气 水 气 水 ） =1.5（ 0.392460+0.314560）=282.42
