青岛理呢工大学给水工程课设2011年V型滤池.doc
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1、一、原始资料1.滤池形式:普通快滤池2.水质资料:水源为水库水,水库上游植被较好,无工业废水等污染,库容积较大,常年雨量充沛。水质具体资料如下: 浊度:常年平均浊度10-15mg/L,汛雨期及风浪时为150-200mg/L; 色度:15度; 水温3-25; PH值:6.8; 细菌总数:12000个/mL; 大肠杆菌:20000个/L; 臭和味:略有; 耗氧量:4.5mg/L; 总硬度:8度; 碳酸盐硬度:6度。3.其他资料 常年平均水温18,最高水温27,最低水温1; 常年气温:最冷月平均-2.5,最热月平均26.3,极端最高42,极端低温-15.7; 土壤冰冻深度 0.15cm; 地基承载力
2、 10T/m2; 地震烈度 7度以下; 高峰水量(8月)低峰供水量(1月)之比 1:4.3,日变化系数Kd=1.2。1.已知条件设计水量Q=116000m/d,水厂自用水量按5%计算;计算水量Q=1.05Q=1.05*116000=121800m/d;滤速v=12m/h;第一步气冲冲洗强度q气1=15L/(s*);第二步气-水同时反冲空气强度q气2=15L/(s*);水强度q水1=4L/(s*);第三步水冲洗强度q水2=5L/(s*);第一步气冲洗时间t气=3min;第二步气-水同时反冲时间t水=4min,单独水冲洗时间t水=5min;冲洗时间共计t=12min=0.12h;冲洗周期T=48h
3、;反冲横扫强度1.8L/(s*).2.设计计算(1)池体设计A滤池工作时间tt=24-t24/T=24-0.2*24/48=24-0.1=23.9(h)(式中未考虑排放初滤水)B滤池面积F滤池总面积F=Q/(VT)=424.7C滤池的分格查附表1、2,为节省占地,选择双格V型滤池,池底板用混凝土,单格宽B单=4 m,长L单=13.98m,面积56.共 座,每座面积f=112,总面积448.D 校核强制滤速vv=16m/s满足v17m/h的要求.E 滤池高度的确定滤池超高H5=0.3m 滤层上的水深 H4=1.5m 滤料层厚H3=1.0m 滤板厚参考设计手册3取H2=0.13m滤板下布水区高度参
4、考设计手册3取H1=0.9m则滤池总高H= H1+ H2 + H3+ H4 +H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83(m)F 水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95-1.35mm,d10=1.0mm,不均匀系数1.2-1.6均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算: H清 =180v/g(1-m。)2 /m.3 (1/(d。)lv 式中H清水流通过清洁滤料层得水头损失,cm; V 水的运动粘度,c/s,18C时为0.0101c/s; g 重力加速度,981cm/s2; m0 滤料孔隙率;取0.5; d0 与滤料体积相同的球体直径,cm,根据厂家提供数据为0.1cm;
5、 l0 滤层厚度,cm,l0=100cm; v 滤速,cm/s,v=12m/h=0.33cm/s; 滤料颗球度系数,天然砂粒为0.75-0.8,取0.8.所以 H清=19.11cm根据经验,滤速为8-10m/h时,清洁滤料层得水头损失一般为30-40cm.计算值比经验值低,取经验值的低限30cm为清洁滤料层的水头损失.正常过滤时,通过长柄滤头的水头损失 h0.22cm.忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为 H开始=0.3+0.22=0.52(m) 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.设计水封井平面尺寸2m*2m,堰底板比滤池底板低0.3
6、m,水封井出水堰总高 H水封=0.3+H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33(m)因为每座滤池过滤水量Q单=vf=12*112 =1344(m/h)=0.37(m/s)所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh1.5计算得 h=Q单/(1.84b)0.67=0.22(m)则反冲洗完毕,清洁滤料层过滤时,滤池液面比滤料层高 0.22+0.52=0.74m(2)反冲洗管渠系统设计参数按设计手册3选取.A 反冲洗用水量Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算.单独水洗时反洗强度最大,为5L/(s*).Q反=q水f=5*112=2016(m/h)V型滤池反冲洗
7、时,表面扫洗同时进行,其流量Q表水=q表水*f=0.0018*112=0.20(m/h)B 反冲洗配水系统的断面计算配水干管(渠)进口流速应为1.5m/s左右,配水干管(渠)的截面积 A水干=Q反水/v水干=0.56/1.5=0.37()反冲洗配水干管用钢管,DN700,流速1.46m/s.反冲洗水由反洗配水干管输送至气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区.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.配水支管流速或孔口流速为1-1.5m/s左右,取v水支=1m/s,则配水支管(渠)的截面积 A方孔=Q反水/v水支 =0.56/1=0.56()此即配水方孔总面积.沿
8、渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔,共40个,孔中心间距0.6m,每个孔口面积 A孔=0.56/40 =0.014()每个孔口尺寸取0.12m*0.12mC 反冲洗用气量的计算反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算.这时气冲强度为15L/(s* ). Q反气=q气f=15*112(L/s)=1680(m/s)D 配气系统的断面计算配气干管(渠)进口流速应为5m/s左右,则配气干管(渠)的截面积 A气干=Q反气/v气干=0.336()反冲洗配气干管用钢管,DN600,流速4.3m/s.反冲洗用空气由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
9、滤板下缘,间距与布水方孔相同,共计40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. 反冲洗配气支管流速或孔口流速应为10m/s左右,则配气支管(渠)的截面积 A气支= Q反气/v气支=0.17() 每个布气小孔面积 A气孔= A气支/40 =0.00425() 孔口直径 d气孔=0.07(m) 每孔配气量 Q气孔= Q反气/40=151.2(m/h)E 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 Q反气水=q
10、水f=4*112=448(L/s)=0.45(m/s)气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量 Q反气=q气f=15*112=1680(L/s)=1.68(m/s)气水分配渠的气、水流速均按相应的配气、配水干管流速取值.则气水分配干渠的断面积 A气水= Q反气水/ v水干+ Q反气/ v气干=0.71()(3)滤池管渠的布置A 反冲洗管渠a.气水分配渠气水分配渠起端宽取0.4m,高取1.5m,末端宽取0.4m,高取1m.则起端截面积0.6,末端截面积0.4 .两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水防控,孔间距0.6m,共40个配气小孔和40个配水方孔,气水分配渠末端所需最小截面积0.71 /40 =
11、0.018()末端截面积0.4 ,满足要求.b. 排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 H起=H1+H2+H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m式中1.5m为气水分配渠起端高度.排水集水槽末端高 H末=H1+H2+H3+0.5-1.0=0.9+0.13+1.0+0.5-1.0=1.53m式中1.0m为气水分配渠末端高度.底坡i=(1.53-1.03)/ 0.0417c. 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,则槽内水位高h排集=0.73m,槽宽b排集=0
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