1、3.6 V 型濾池設計計算3.6.1 設計參數設計 2 組濾池，每組濾池設計水量Q=10500m3/d, 設計濾速 =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 ,水 =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

2、，不均勻系數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 24 =23.9hT482) 濾池總面積Q 21000F= Q =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91m2。4) 校核強制濾速v/v/ = NV = 2 10 =20m/h, 滿足v 20m/h 的

3、要求。N1 215) 濾池高度的確定H=H 1 H 2 H3 H 4 H5 H 6 H 7 =0.8 0.1 1.2 1.4 0.4 0.3 0.1=4.3m式中： H 1 氣水室高度， 0.7 0.9m，取0.8mH2濾板厚度m，取0.1mH3濾料層厚度m，取1.2mH 4濾層上水深m，取1.4mH 5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0.96 1.35mm，不均勻系數K80為 1.2 1.6，均質濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算)2l0v1( d0H清 =180( 1-m0)20.0101 (

4、 1-0.5)212=1803 ()2 120 0.28981 0.5 gm00.8 0.1=19.43 式中：H 清 水流通過濾料層的水頭損失 , ；水的運動黏度 , 2 /s ,20 時為 0.0101 2 /s；g重力加速度，981 2 /s ；m0濾料孔隙率，取0.5；d0與濾料體積相同的球體直徑，根據廠家提供數據，取為0.1 l0 濾層厚度， 120 v濾速，v=10m/h=0.28m/s濾料顆粒球度系數，天然沙粒 0.75 0.80，取0.8根據經驗，濾速為8 12 m/s 時，清潔濾料層的水頭損失一般為 30 50，計算值比經驗值低，取經驗值的底限30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h 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H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 22 m2。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+H7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5mQ單 =vf=10 45.5=455m3/h=0.13 m 3/s2所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3計算得：22h水封=( Q單 )3=( 0.13 ) 3 =0.108m水封 1.84

6、b1.84 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)Q反水 =q水 f=5 45.5=227.5L/s=0.23m 3/s=819m3/hV型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量：Q表水 =q表水 f=0.0018 45.5

7、=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A水干 =Q反水 / V水干 =0.23/1.5=0.15m 2反沖洗配水干管采用鋼管，DN500，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 =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 個配水方孔，共計20

8、個，孔中心間距1m，每個孔口面積：A小 =0.23/20=0.0115 m 2每個孔口尺寸取0.1 0. 1m2。反沖洗水過孔流速v=0.23/2 10 0.1 0.1=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)Q反氣 =q氣 f=15 45.5=682.5L/s=0.68m 3/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 = Q反氣 =0.68=0.136 m2氣干 V 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 =A氣支 /20=0.068/20=0.0034 m 2，孔口直徑4 0.0034 2d氣孔 =（）2 0.07m，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

10、 氣水分配渠的斷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水 f=4 45.4=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 45.5=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 m 23. 濾池管渠的

11、布置1）反沖洗管渠（ 1 ）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1m，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 =H1+H2+H3+H7+0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,式中 :H1， H2， H3同前，1.5 為氣水分配渠起端高度

12、。排水集水槽末端槽高H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 =1.7 1.2 =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+20 .9=2.8m水流斷面A排集=b排集h排集 =1.0 0. 9=0.9m水力半徑R=A排集 /X=0.9/2.8=0.3

13、2m2121R3i 203230.0382水流速度v= =7.0m/sn 0.013過流能力Q排集 =A排集 v=0.90 7.0=6.30 m 3/s實際過水量Q反 =Q反水 +Q表水 =0.23+0.082=0.312m 3/s 6.12 m3/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0.8 1.2m/s, 采用 0.8m/s 則過濾流量Q =21000/2=437.5m3/h=0.122m 3/s過水斷面F Q 0.122 =0.16m2，進水總渠寬0.8m，水面高0.2m。v 0.8（ 2）單池進水

14、孔：每座濾池在進水側壁開三個進水孔，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/s強 2-1孔口兩側水位差取0.1m，則孔口總面積Q強= 0.1220.64 2gh 0.641=0.136m22 9.8 0.12 0.14m2A中孔 =A孔 QQ表水強 =0.14 00.102822 =0.09m2孔口寬

15、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A側A孔 -A中孔= 0.14 - 0.09 =0.03m2孔口寬B側孔 =0.3m，孔口高H側孔 =0.1m3）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0.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/ 322計算得 ：h寬頂 =( Q強 )3=( 0.122 ) 3 =0.07m1.84b寬頂1.84 44）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，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 ）v配渠Q強= 0.122=1.01m/s，2b配渠 h配渠2 0.2 0.4滿足濾池進水管渠流速