V型滤池计算(自编).xls

9.7 过滤设备(V型滤池)设计参数来源1、9.7.1 设计要点:滤速可达720m/h,一般为12.515.0m/h。采用单层加厚均粒滤料,粒径一般为0.951.35mm,允许夸大到0.702.00mm,不均匀系数1.21.6或1.8之间。对于滤速在720m/h之间的滤池,其滤层厚度在0.951.5之间选用,对于更高的滤速还可相应增加。底部采用带长柄滤头底板的排水系统,不设砾石承托层。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1316 L/s,清水冲洗强度为3.64.1 L/s,表面扫洗用原水,一般为1.42.2 L/s 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。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。V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（0.951.35mm）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7090m以上。甚至可达100 m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。设计参数来源2、1、主要设计参数的采用滤料：石英砂，最好是选择石英砂。粒径0.951.35mm；允许扩大到0.72.0mm，不均匀系数K80=1.01.3；滤层厚度1.21.5m。滤速：715m/h。沙上水深1.21.3m。反冲洗强度：压缩空气15161/m2.s；水反冲451/m2.s；水表面扫洗1.51.8/m2.s。滤头：采用QS型长柄滤头，滤头长28.5cm；滤水帽上有缝隙36条；滤柄上部有2mm气孔，下部有长65mm、宽1mm条缝；材质为ABS工程塑料。滤水均匀分布在滤板上，每平方米布置4856个。滤板、滤梁均为钢筋砼预制件。滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m。滤梁的宽度为10cm，高度和长度根据实际情况决定。2、滤池结构尺寸及标高确定根据流体的流动特性，为了保证反冲洗时滤池平面气、水分配的均匀，滤池平面尺寸的长宽比稍大一些为好。一般为：长:宽=4：13.5:1（宽度不包括中央气水分配槽，中央气水分配槽宽度一般为0.70.9米）。一般情况下，池的长度最好不要小于11米。滤池中央气水分配槽将滤池宽度分成两半，每半的宽度都不宜超4米。为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。我们把滤板下面清水库的高度一般设计为0.850.95米。这个高度足以使空气通过的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常滤水工作和滤池的再生效果。待滤水通过进水总渠，经两个气动橡皮阀和一个手动闸板阀后，再通过溢流堰由两个侧孔进入V型槽后流入滤格。我们把中间的那个方孔（用W1表示）设计成用手动闸板阀来控制的进水孔，这个闸板阀一般情况下是常开的（只有在滤格维修时才关上），滤池反冲洗时，表面扫洗水由此方孔经溢流堰进入。我们把两边的进水方孔（分别用W21和W22表示，W1=W2），设计成两个大小尺寸相等，用枕形充气橡胶阀来控制待滤水进入的方孔，滤池反冲洗时，此两孔被枕形充气堵上。我们把这三个进水孔面积大小的比例设计为：W1:W21=W1:W22=1:3；进水孔流速控制在0.400.5m/s；用这两条原则来相互修订并最后确定进水孔的大小。表面扫洗是通过由V型槽底部小孔喷出的射流来实现的。根据射流的性质，要使表面扫洗效果最佳，此射流最好为半淹没射流。因此，V型槽底部小孔中心标高的确定就显得非常关键。根据我们的经验，小孔中心标高比反冲洗水位低0.81.2cm为最佳。我们曾经参观过由法国德利满公司设计的一间水厂，他们设计的小孔中心标高比反冲洗水位低了1.3cm。滤池反冲洗时，表面扫洗效果不及我们设计的滤池。滤池其它方面的设计我们与有关资料介绍的基本一致，此处不多赘述。V型透应范围2m1.大中水量污水处理；2.城市污水处理厂除氮脱磷深度处理；3.工业废水处理回用工艺；4.进水SS10-15mg/L。管(渠)设计流速宜参照表14-13。管(渠)参照设计流速 表14-13名称进水总渠出水总管渠冲洗水输水管冲洗空气管排水总渠流速/(m/s)0.7-1.00.6-1.22.0-3.010-150.7-1.5采用单层加厚均粒滤料,粒径一般为0.951.35mm,允许夸大到0.702.00mm,不均匀系数1.21.6或1.8之间。对于滤速在720m/h之间的滤池,其滤层厚度在0.951.5之间选用,对于更高的滤速还可相应增加。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1316 L/s 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。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。V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（0.951.35mm）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7090m以上。甚至可达100 m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。滤料：石英砂，最好是选择石英砂。粒径0.951.35mm；允许扩大到0.72.0mm，不均匀系数K80=1.01.3；滤层厚度1.21.5m。反冲洗强度：压缩空气15161/m2.s；水反冲451/m2.s；水表面扫洗1.51.8/m2.s。滤头：采用QS型长柄滤头，滤头长28.5cm；滤水帽上有缝隙36条；滤柄上部有2mm气孔，下部有长65mm、宽1mm条缝；材质为ABS工程塑料。滤水均匀分布在滤板上，每平方米布置4856个。滤板、滤梁均为钢筋砼预制件。滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m。滤梁的宽度为10cm，高度和长度根据实际情况决定。根据流体的流动特性，为了保证反冲洗时滤池平面气、水分配的均匀，滤池平面尺寸的长宽比稍大一些为好。一般为：长:宽=4：13.5:1（宽度不包括中央气水分配槽，中央气水分配槽宽度一般为0.70.9米）。一般情况下，池的长度最好不要小于11米。滤池中央气水分配槽将滤池宽度分成两半，每半的宽度都不宜超4米。为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。我们把滤板下面清水库的高度一般设计为0.850.95米。这个高度足以使空气通过的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常滤水工作和滤池的再生效果。待滤水通过进水总渠，经两个气动橡皮阀和一个手动闸板阀后，再通过溢流堰由两个侧孔进入V型槽后流入滤格。我们把中间的那个方孔（用W1表示）设计成用手动闸板阀来控制的进水孔，这个闸板阀一般情况下是常开的（只有在滤格维修时才关上），滤池反冲洗时，表面扫洗水由此方孔经溢流堰进入。我们把两边的进水方孔（分别用W21和W22表示，W1=W2），设计成两个大小尺寸相等，用枕形充气橡胶阀来控制待滤水进入的方孔，滤池反冲洗时，此两孔被枕形充气堵上。我们把这三个进水孔面积大小的比例设计为：W1:W21=W1:W22=1:3；进水孔流速控制在0.400.5m/s；用这两条原则来相互修订并最后确定进水孔的大小。表面扫洗是通过由V型槽底部小孔喷出的射流来实现的。根据射流的性质，要使表面扫洗效果最佳，此射流最好为半淹没射流。因此，V型槽底部小孔中心标高的确定就显得非常关键。根据我们的经验，小孔中心标高比反冲洗水位低0.81.2cm为最佳。我们曾经参观过由法国德利满公司设计的一间水厂，他们设计的小孔中心标高比反冲洗水位低了1.3cm。滤池反冲洗时，表面扫洗效果不及我们设计的滤池。一、设计参数确定设计水量 Q=滤池冲洗确定(见下表)冲洗强度(L/S.)第一步(气冲)15第二步(气水同时冲洗)空气15水4第三步(水冲)5则总冲洗时间t=冲洗周期T=反冲横扫强度=二二、滤滤池池计计算算滤池滤速V=1、滤池工作时间t=2、滤池总面积F=滤池组数N=每座滤池格数n=单格滤池面积s=3、滤池高度确定滤池超高H5=滤池口水深H4=滤层厚度H3=滤板厚H2=滤板下布水区高度H1=滤池总高度H=4、水封井设计(不用管道排水则有水封井和溢流堰)滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.951.35,不均匀系数1.201.60均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算式中:水流通过清洁滤料层的水头损失,;V水的运动黏度,cm2/s;20时为0.0101 cm2/sg重力加速度,981 cm2/s2;m0滤料孔隙率;取0.50;d0与滤料体积相同的球体直径,取=0.141cm;滤层厚度,=140 cm。v滤速,/s,v=10m/h=0.28/s;滤料粒径球度系数,天然砂粒为0.750.8,取0.75H=当滤速为810m/h 时,清洁滤料层的水头损失一般为3040,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,vldmmgvH0203020)1()1(1800l则每次反冲洗后刚开始过滤时,水头损失为:清洁滤层水头损失=长柄滤头水头损失=H=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。设水封井堰底板比滤池底板低0.3m出水堰高H=0.3+H1+H2+H3每组滤池过滤水量Q=设水封井正方形，边长L=所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84b 水封高h=反冲完毕滤池液面比滤料层高 H=三三、反反冲冲洗洗管管渠渠系系统统 长柄滤头固定板下的气水室高度为0.700.90,其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.100.15m.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。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4964 个。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。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。1、反洗水量计算反洗水水量Q1=V 型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量:Q2=2、反冲洗配水断面配水干管进口流速v1=配水干管的截面积s1=干管管径D1=取干管管径=校核流速v=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则配水支管方孔流速v2=方孔总面积s2=设方孔数量n=单个方孔边长L=3、反冲洗气量反洗气量Q2=配气干管进口流速v1=配水干管的截面积s1=干管管径D1=取干管管径=校核流速v=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30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则配水支管方孔流速v2=配气小孔总面积s2=设小孔数量n=单个小孔面积S=单个小孔直径=4、气水分配渠断面设计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:Q1=气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量:Q2=气水分配渠面积s=四四、滤滤池池管管渠渠设设计计a a气气水水分分配配渠渠起端宽：0.4 m末端宽：0.4 m起端截面积：0.4 m2b b排排水水集集水水槽槽起端槽高：1.95 m底坡i：0.025五五、进进水水总总渠渠设设计计滤池分为两组,当一格检修，一格反洗时，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计,流速0.81.2m/s,则单格强制过滤流量Q=流速v=过流面积s=过流边长L=取渠宽L=1、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=0.8A 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A孔=Q/（0.8A ）A孔=中间面积按照表面扫水量设计A中孔=孔口宽B中孔=孔口高H中孔=gh2gh2两侧孔口设闸门.采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面孔：A侧=孔口宽B侧孔=孔口高H侧孔=2、每座滤池宽顶堰为了保证进水稳定性,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，在经滤池内的配水渠分配到两侧的V 形槽，宽顶堰宽bb宽顶堰与进水渠平行设置，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 得：h=3、每座滤池配水渠进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V 形槽滤池配水渠宽 b=渠高h=当渠内水深H=0.30m 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量为 渠内水深H=V=4、V型槽设计取扫洗孔平均断面上的过孔流速v=孔口流量系数=V型槽内水深h=取V型槽超高h=槽高b=槽宽x=设扫洗孔内径d=单孔流量Q=设扫洗孔间距为a=沿长度方向一共有L/a个孔V型滤槽至中间排水槽的宽度b=a=取扫洗孔为d25350（4 4）冲冲冼冼水水的的供供给给a a管管路路水水头头损损失失h1h1选选用用冲冲冼冼水水泵泵供供水水管长总计60 m90度弯头个数：5 个闸阀个数：3 个等径三通：3 个hj0.678672086 m222gb b清清水水池池最最低低水水位位与与排排水水堰堰顶顶高高差差H0H0H05 mc c滤滤池池配配水水系系统统水水头头损损失失h2h2气水分配渠内水面高h反水0.317925 m水力坡降i反渠0.004797237配水方孔水头损失h方孔0.11664 m气水冲时气水比n3.75通过滤头时水头损失h增：0.2878254 md d砂砂滤滤层层水水头头损损失失h3h3滤料容重2.65 t/m3水的容重1 t/m3滤料层水头损失h31.1682 m反反冲冲冼冼水水泵泵的的最最小小扬扬程程：9.541862486 m（5 5）反反冼冼空空气气的的供供给给a a长长柄柄滤滤头头的的气气压压损损失失pp滤滤头头长柄滤头个数55 个/m2每个滤头的通气量0.272727273 L/sb b气气水水分分配配渠渠配配气气小小孔孔气气压压损损失失v气孔#VALUE!m/sc c配配气气管管道道沿沿程程压压力力损损失失p1p1反冲冼干管总长：50 m配气管沿程压力损失p1p10.49 KPad d配配气气管管道道局局部部压压力力损损失失p2p290度弯头个数：5 个闸阀个数：3 个等径三通：3 个管道当量长度L0：141.9469916 m配气管道局部压力损失p2p21.391080518 KPae e气气水水冲冲冼冼室室冲冲冼冼水水水水压压p p水水压压气水冲冼室冲冼水水压p p水水压压27.1 KPa异异常常，需需要要修修正正f f风风量量计计算算所需风量:41.42259414 m3/min80000 m/d3333.333333 m/h冲洗时间(min)34512 min0.2 h48 h1.8 L/(s)一般取1.4-2.0L/（s*）10 m/h23.9 h334.7280335 2 座4 格41.84100418 取长度12 m0.3 m1.5 m1.4 m一般取(0.951.50m)0.15 m0.9 m一般取(0.700.90m)4.25 m0.01019810.50.14114010 m/h0.2777777780.7512.88901265 cm滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.951.35,不均匀系数1.201.60均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算当滤速为810m/h 时,清洁滤料层的水头损失一般为3040,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,vldmmgvH0203020)1()1(18030 cm20 cm50 cm0.5 m2.75 m418.4100418 m/h0.116225012 m/s1.5 m0.121039469 m0.621039469 m209.2050209 L/s753.1380753 m/h0.209205021 m/s75.31380753 L/s271.1297071 m/h0.075313808 m/s1.5 m/s0.139470014 0.421507779 m450 mm1.316065241 m/s1.316065241 m/s一般取值1.01.5m/s0.1589625 30 个0.072792513 m627.6150628 L/s2259.414226 m/h0.627615063 m/s5 m/s0.125523013 0.39987739 m23h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。所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84b 长柄滤头固定板下的气水室高度为0.700.90,其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.100.15m.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。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4964 个。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。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；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400 mm0.2 m4.996935213 m/s10 m/s0.062761506 30 个0.00209205 0.051623949 m167.3640167 L/s0.167364017 m/s627.6150628 L/s0.627615063 m/s0.25277 起端高：1 m末端高：0.7 m末末端端截截面面积积：0.28 m2末端所需最小截面积：0.008426 m2高出滤料层顶面：0.5 m末端槽高:2.25 m557.8800558 m/h0.154966682 m/s1 m/s0.154966682 0.393658078 m0.4 m0.138363109 A孔(Q表水/Q强)0.067244471 0.24 m0.280185296 m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30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滤池分为两组,当一格检修，一格反洗时，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计,流速0.81.2m/s,则单格强制过滤流量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=0.8A 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0.035559319 0.4 m0.088898298 m3.486750349 m0.083560258 m0.3 m1 m0.3 m0.860926012 m/s0.81.2m/s2 m/s0.970.210393436 m0.1 m0.310393436 mb*tan40+0.120.38026387 m0.025 mQ=0.8A0.000797047 m/s0.79704674 L/s1.363111305 m0.324847826 m沿程水头损失hf0.2526 m0.0042190度弯头长度换算系数：3系数0.6闸阀长度换算系数：0.18系数0.06等径三通长度换算系数：4.5系数1.5阻阻力力系系数数总总计计：7.68管路水头损失h10.931272086 m3284.1bhgh2为了保证进水稳定性,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，在经滤池内的配水渠分配到两侧的V 形槽，宽顶堰与进水渠平行设置，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 得：进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V 形槽滤池配水当渠内水深H=0.30m 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量为 选选用用冲冲冼冼水水泵泵供供水水222g水力半径R反水0.122768741 m气水分配干渠水头损失hh反反水水0.05756684 m反冼水经过滤头水头损失h滤0.22 m查查手手册册长柄滤头中的水流速度v柄0.32 m/s说说明明6 6滤池配水系统水头损失h20.9423904 m滤料膨胀前的孔隙率m00.41滤料层膨胀前的厚度H31.2 m富余水头h41.5 mn2301.25523 个压压力力损损失失：3 KPa配气小孔的气气压压损损失失：0.2 KPa?摩阻选择反冲冼空气管气体压力p空气：29.4 KPa1.590度弯头长度换算系数：3系数0.6闸阀长度换算系数：0.18系数0.06等径三通长度换算系数：4.5系数1.5阻阻力力系系数数总总计计：7.68p出口：37.08108052 KPa4.9KPa为富余压力异异常常，需需要要修修正正宽度3.48675 mcm2/scm2/s2cmcmcm/s一般取1.4-2.0L/（s*）末端截面积0.4参参数数选选择择4.9KPa为富余压力