重力式无阀滤池计算说明书样本.doc

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重力式无阀滤池计算说明书
一、 设计水量
滤池净产水量Q1=5000m3/d=208m3/h, 考虑4%的冲洗水量。
滤池处理水量Q=1.04Q1=217m3/h=0.0603m3/s。

二、 设计数据
滤池采用单层石英砂滤料, 设计滤速v=8m/h。
平均冲洗强度q=15L/( s·m2) , 冲洗历时t=4min。
期终允许水头损失采用1.7m。
排水井堰顶标高采用-0.75m( 室外地面标高为0.00m) 。
滤池入土深度先考虑取-1.40m。

三、 计算
1、 滤池面积
滤池净面积, 分为2格, N=2。
单格面积, 单格尺寸采用3.6×3.6m。
四角连通渠考虑采用边长为0.35m的等腰直角三角形,
其面积。
并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为120mm的面积,
则每边长, 。
则单格滤池实际净面积F净=3.6×3.6-0.135×4=12.42m2。
实际滤速为8.74m/h, 在7～9m/h之间, 符合要求。

2、 进、 出水管
进水管流速v1=0.7m/s, 断面面积,
进水总管管径, 取DN350。
单格进水管管径, 取DN250, 校核流速v2为0.6m/s, 水力坡度i1=0.0026, 管长l1=11m, 考虑滤层完全堵塞时, 进水全部沿DN350虹吸上升管至虹吸破坏口, 流速v3为0.31m/s, 水力坡度i2=0.0005, 管长l2=4m。
则单格进水管水头损失

式中局部阻力系数ξ1包括管道进口、 3个90°弯头和三通, ξ2为60°弯头, 进水分配箱堰顶采用0.10m的安全高度, 则进水分配箱堰顶比虹吸辅助管管口高出0.20m。

3、 冲洗水箱
平均冲洗强度q=15L/( s·m2) , 冲洗历时t=4.5min, 单格滤池实际净面积F净=12.42m2,
则冲洗水箱容积V=0.06q F净t=50.3m3。
冲洗水箱面积F’=3.6×3.6=12.96m2,
冲洗水箱高度。
考虑冲洗水箱隔墙上连通孔的水头损失, 冲洗水箱高度取2.00m。

4、 滤池高度
高度H
数值( m)
底部集水区
0.40
钢筋混凝土滤板
0.10
承托层
0.20
石英砂滤料层
0.70
净空高度( 考虑反冲洗时滤料最大膨胀高度, 再加0.1m安全高度)
0.40
顶盖高度( 顶盖面与水平面间夹角15°, 顶盖厚度180mm)
0.58
冲洗水箱高度
2.00
超高
0.15
总高度
4.53
滤池总高度取4.55m, 根据滤池的入土深度, 冲洗水箱平均水位标高为+2.00m。

5、 反冲洗水头损失
平均冲洗流量Q冲=qF净=15×12.42=186.3L/s=670.68m3/h。因冲洗时滤池仍在进水, 单格滤池进水管流量Q单=108.5m3/h。
则虹吸管中的计算流量为Q虹吸=Q冲+Q单=780m3/h。

①连通渠水头损失:
根据谢才公式,
其中A=0.0613m2,
Q=Q冲/4=167.67 m3/h=0.0466m3/s,
连通渠内流速,
m,
m0.5/s,
则,
连通渠长度约1.6m, 局部阻力系数ξ包括连通渠进口、 出口。
则反冲洗时连通渠总水头损失
。

②孔板水头损失
采用小阻力配水系统, 采用钢筋混凝土孔板, 板厚100mm, 流量系数α=0.75, 开孔比β=1.64%,

则反冲洗时配水系统水头损失
。

③承托层水头损失
承托层厚度Z=200mm, 水头损失。

④滤层水头损失
滤料采用石英砂滤料, 砂粒径0.5～1.0mm, 厚度L=700mm, 膨胀度45%,膨胀前的孔隙率m0=0.41, 相对密度γ1=2.65。
则滤料层水头损失。

⑤配水板水头损失h5取0.05m。

⑥虹吸管内水头损失
虹吸管上升管管径取DN350。
由配水板至DN350×250三通处流量为Q冲= 670.68m3/h, 流速v=1.861m/s, 水力坡度i=0.0141, 长度约0.5m, 局部阻力系数ξ为虹吸上升管进口。
则总水头损失。

由三通至120°弯头处流量为Q虹吸= 780m3/h, 流速v=2.165m/s, 水力坡度i=0.0186, 长度约4.5m, 局部阻力系数ξ包括三通、 60°弯头、 120°弯头。
则总水头损失。

虹吸下降管管径取DN300, 流量为Q虹吸= 780m3/h, 水力坡度i=0.0401, 流速v=2.966m/s, 长度约5.8m, 局部阻力系数ξ包括DN350/300异径管、 出口。
则总水头损失

⑦反冲洗总水头损失

⑧校核虹吸水位差
冲洗水箱平均水位标高为+2.00m, 排水井堰顶标高为-0.75m,
则平均冲洗水头Ha=2.75m>2.52m, 满足要求, 实际冲洗强度略大于设计强度, 可经过冲洗强度调节器加以调整。

6、 排水井排水管
排水流量Q= Q虹吸=780m3/h=217L/s, 采用de630 HDPE管, 坡度1%, 充满度h/D=0.75, 流量可达到230L/s, 可经过反冲洗时的排水量。