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普通滤池计算书


目录
1.设计数据........................................................................................................................................ 2 1.1 设计数据............................................................................................................................. 2 1.2 滤池高度............................................................................................................................. 2 1.3 滤池水头损失竖向计算 ..................................................................................................... 3 2. 滤池各种管渠计算:.................................................................................................................. 5 2.1 进水渠................................................................................................................................. 5 2.2 配水渠................................................................................................................................. 5 2.3 配水孔................................................................................................................................. 5 2.4 滤板孔................................................................................................................................. 5 2.5 清水管计算........................................................................................................................ 6 2.6 洗砂排水槽计算................................................................................................................ 6 2.7 集水井................................................................................................................................. 7 2.8 阀门井................................................................................................................................. 7 2.11 排水渠计算 ....................................................................................................................... 7 3.反冲洗计算.................................................................................................................................... 8 3.1 水反冲洗计算..................................................................................................................... 8 3.2 气反冲洗计算..................................................................................................................... 9 4.水泵 ............................................................................................................................................. 10 5. 滤池运行周期............................................................................................................................ 11

1

普通滤池计算说明书

1.设计数据 设计数据 1.1 设计数据 设计数据
本设计依据: 污水处理厂综合池的出水标高、排放水标高; 《室外给水设计规范》 《给水排水设计手册》第三册 及甲方提供的污水厂的相关资料。 污水进水总量 15000m3/d=625m3/h=0.1736 m3/s. 综合处理池出水堰底标高 25.10m, 综合处理池排水渠坡度 0.003,渠宽 1m, 流量 0.1736 m3/s,排水渠末端底标高 24.815m,水深 0.174m,流速 1.0m/s。出水 标高 23.30m。 按照《给水排水设计手册》 ,正常滤速取 8m/h,采用单层石英砂滤料,粒径 d10=0.55mm,不均匀系数 K80<2.0,厚度 0.5m。 滤池表面积为:625 m3/h /8m/h =78m2,分三格,每格面积 26m2,长为 6.5m, 宽 4.0m,单排布置,长宽比 校核强制滤速:
v`= Nv 3× 8 = = 12m / s N ?1 3 ?1 L 6 .5 = = 1.625 。 B 4 .0

符合要求。

1.2 滤池高度
滤池池底以 0.009 的坡度坡向出水端,滤池进水端池底标高 22.86m,出水端 池底标高 22.80m。 支撑层高度:H0 采用 0.2m 滤板及下面空隙总高:H1 采用 0.3m
2

滤料层高度: 滤料采用单层滤料,石英砂颗粒粒径 0.55,不均匀系数<0.2,厚度 H2 为 0.5m。 砂面上水深:H3 为 1.0m 保护高度:H4 采用 0.3m 故滤池总高:H= H0+H1+ H2++H3+H4=0.2+0.3+0.5+1.0+0.3=2.3m

1.3 滤池水头损失竖向计算 滤池水头损失竖向计算 水头损失竖向
滤池在配水渠的水面标高为 10.012m。 1)配水孔损失

v2 h =ζ 2g
ζ-局部阻力系数,查给水排水设计手册第一册,表 15-1,取 0.5 配水孔总流量为 0.1736m3/s,流速 0.90 m/s

h1 = 0.5 ×

0.90 2 = 0.0206m 2 × 9.81

2)滤料层水头损失
砂滤层厚度 0.5m。 水流通过滤料层的水头损失用欧根(Ergun)公式计算:

150v (1 ? m0 ) h= × 3 g m0

2

? 1 ? 1 1 ? m0 2 ? ?δd ? L0V + 1.75 gδd m 3 L0V ? 0 ? 0? 0

2

m0 -滤料膨胀前的孔隙率,石英砂为 0.41; h-水头损失,cm; L0 -滤层厚度,cm;50cm d 0 -滤料同体积球体直径,cm;0.055cm δ-滤料球度;0.80 ν-水的运动粘度,cm2/s;18℃时为 0.0106cm2/s V-流速,cm/s;8m/h=0.222cm/s g-重力加速度,981cm/s2;
3

代入具体数值,计算出砂滤层的水头损失为:
150 × 0.0106 (1 ? 0.41) ? 1 1 1 ? 0.41 ? × 50 × 0.222 2 ? ? 50 × 0.222 + 1.75 3 3 981 981 × 0.80 × 0.055 0.41 0.41 ? 0.80 × 0.055 ? =47.74cm
2 2

h=

3)滤板水头损失

v2 h =ζ 2g
ζ-局部阻力系数,查给水排水设计手册第一册,表 15-1,直流汇合,取 1.5 滤板孔面积为滤板面积的 25%,流速 v=.4*5m/h=0.00556m/s

h3 = 1.5

0.00556 2 = 0.0000024m ,可以忽略不计。 2 × 9 .8

4)出水管道阀门水头损失
出水闸门水头损失与通过闸门的水流速度有关,闸门宽度为 0.8m, 当出水高度为 0.1m 时,ζ取 0.39,v=1.735m/s, h5 = 0.39

1.735 2 = 0.060m 2 × 9 .8

当出水高度为 0.2m 时,ζ取 0.39,v=0.86m/s, h5 = 0.39

0.86 2 = 0.0147 m 2 × 9 .8

0.347 2 当出水高度为 0.5m 时,ζ取 0.39,v=0.347m/s, h5 = 0.39 = 0.00239m 2 × 9 .8
当出水闸门出水高度为 0.1m 时,从配水口至出水闸门的水头总损为:

h1+h2+h3+h4+h5=0.0175+0.487+0+0.000605+0.060=0.5645m.
当出水闸门出水高度为 0.5m 时,从配水口至出水闸门的水头总损为:

h1+h2+h3+h4+h5=0.0175+0.487+0 +0.000605+0.00239=0.5075m.

4

2. 滤池各种管渠计算: 滤池各种管渠计算: 2.1 进水渠
综合处理池出水堰底标高 25.100m,综合池出水渠末端底标高 24.815m,坡度 0.003 坡向滤池进水端,综合池出水渠末端水深 0.174m,流速 1.0m/s。 普通滤池进水渠首端渠底标高取 24.815m,并以 0.003 的坡度坡向滤池配水 渠,进水渠末端标高 24.80m,流量 0.1736m3/s,设计渠宽 1.5m,经计算:进水渠水 深 0.129m,流速 0.90m/s。

2.2 配水渠
配水渠底标高 24.80m,1#和 3#滤池配水渠进口设置闸门,三个滤池都进行 正常过滤时,每个配水渠流量 0.0579 m3/s,流速 0.90m/s,水深 0.129m,配水渠宽 度取 0.75m,经计算,闸门过水高度为 0.105m;考虑一个滤池反冲时所有水量进 入另外两个滤池,闸门高度取 0.25m,闸门尺寸为 750mm*250mm。配水渠水位 24.929m。

2.3 配水孔
配水孔底标高 24.500m,配水孔流量为 0.1736 m3/s,流速 0.90 m/s,所以配水 孔的总面积为 0.1793m2。 1#和 3#滤池分别设置五个配水孔,尺寸 200mm*150mm,沿配水渠均布。 2#滤池设置两个 500*150mm 的插板闸门,均布。

2.4 滤板孔
滤板孔厚 100mm,上面孔直径 30mm,下面孔直径 10mm,连通,详见大样图。

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水管计算 2.5 清水管计算
经砂滤后的水由清水管排出,每个滤池清水管最大流量 0.0868m3/s,管径 350mm, 排水管流速 1.05m/s。出口处分别加蝶阀。

2.6 2.6 洗砂排水槽计算
滤层膨胀度 e=45%,每个滤池设 1 条冲洗排水槽,槽长 L=6.5m,槽底不 设坡度,槽深 0.45m,槽底标高 23.95m,槽顶标高 24.40,洗砂排水槽中心距滤 池左右边壁 2.0m。滤层厚度 H2=0.5m。 每槽排水流量 Q=qF=3.85*26=100L/s=0.1m3/s

冲洗排水槽断面采用矩形,上加溢流堰,按公式 x=0.45Q0.4 求断面模数。 x=0.45*0.10.4=0.45*0.10.4=0.18m 池底厚 0.12m,则槽顶距砂面高度为: H=eH2+2.5x+0.07=0.45*0.5+2.5*0.18+0.12=0.795m.

复算:排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于 25%,则
f 0 0.36 * 6.5 = = 9.0% < 25% F 26

满足要求。 洗砂排水槽 A、B、C 流量 0.1m3/s, 渠底坡度 0.003,渠宽 0.36m,经计算: 洗砂排水槽水深 0.175m,流速 0.86m/s。 洗砂排水主槽为矩形断面,渠底距排水槽底高度 Hc 按下式计算: Q2 Hc = 1.73 + 0 .2 ( m ) gB 2
3

Q-滤池冲洗流量,m3/s; B-渠宽,m; g-重力加速度,9.81m/s2.

6

滤池冲洗流量 0.1m3/s,渠宽 0.5m。 其中 0.2m 是保证洗砂排水槽排水通畅而使洗砂排水主槽起端水面低于洗砂 排水槽底的高度。 代入数值计算得: Hc = 1.733 0.12 + 0.2 = 0.3m 9.81 × 0.36 2

洗砂排水主槽流量 0.1m3/s,渠底坡度 0.003,渠宽 0.4m,经计算:洗砂排水主 槽水深 0.271m,流速 0.92m/s。 洗砂排水主槽首端底标高 23.65m,低于洗砂排水槽 C 的底标高 300mm,末端 底标高 23.62m, 排入储泥池。

2.7 集水井
集水井用于反冲洗时用水,反冲洗水量为 100L/s,当一个滤池进行反冲时, 另外两个滤池的出水量为:176.3 L/s,可以满足反冲洗用水,但考虑到水泵的吸 水管需要淹没 1m 左右,设置集水井的尺寸为 2m*2m*2m,具体位置参见图纸。

2.8 阀门井
选用离心泵的基础平面尺寸 600mm*600mm,基础厚 150mm,为了不使进水口 形成涡流,一般水泵吸水口在水面下约 1m,在吸水池底设计一个低于吸水池底 0.5m 的集水井,平面尺寸为 2000mm*1500mm。
为了不用经常灌泵,水泵的进水口低于水面,设计一阀门井,用于放置离心泵和手动蝶 阀,井底标高 8.30m,。根据水泵和蝶阀的大小,设计阀门井的尺寸为:2000*1500*2300。

2.11 排水渠计算
当普通滤池出现故障时,关闭配水渠的闸门,开启排水渠闸门,经综合池 处理过的水由排水渠排入下游。 排水渠进口标高 9.905m,排水渠长 8m,坡度 0.005,渠宽 1.3m, 进水口流量 为 0.1388 m3/s,流速 0.83 m/s,水深 0.105m,出水断面面积为 0.17m2,闸门设

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置为 1000mm*350mm。

3.反冲洗计算 反冲洗计算 3.1 水反冲洗计算
两个滤池进行间隔反冲洗,参照《室外给水设计规范》和《给水排水设计手 册》,气水联合反冲洗时,水的冲洗强度为:3-4L/(m2.s),同时参照已有给水厂普 , 通 滤 池 的 设 计 参 数 , 本 设 计 滤 料 层 厚 度 为 0.5 米 , 设 计 水 冲 洗 强 度 采 用 3.85L/(m2.s),冲洗流量 Q=26*3.85=100L/s=0.1m3/s=360 m3/h. 1. )干管 采用镀锌钢管,管径 250mm,始端流速 2.04m/s。 2. )支管 支管采用镀锌钢管,中心距采用 0.35 米 每池支管数 n=2*6.5/0.35=38 支管长 2.0-0.125-0.2=1.675 米 每根支管进口流量=100/38=2.63L/s 支管直径选用 30mm 支管始端流速为 3.72m/s. 3. )孔口 支管孔眼总面积与滤池面积之比 K 采用 0.25% 孔眼总面积:Fk=K*f=0.25%*26=0.065m2=65000mm2 采用孔眼直径:dk=9mm 每个孔眼面积:fk=0.785*dk2=63.5mm2 孔眼总数:Nk=Fk/fk=1024 每根支管孔眼数:nk=1024/44=23 支管孔眼布置设二排,与垂线成 45 度角向下交错排列 每根支管长度:1/2(4-0.25)-0.2=1.675 每排孔眼中心距:1.675/23*2=0.145m.取 0.15m。
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图1 4)孔眼水头损失:

水支管孔眼布置图

支管壁厚采用:δ=5mm 流量系数:?=0.65 水头损失:
1 ? q ? 1 ? 3.85 ? hk = ? ? = ? ? =0.286m 2 g ? 10 k ? μ 2 g ? 10 × 0.65 × 0.25 ? 5)复算配水系统 支管长度与直径之比不大于 60,则 1.675/0.3=56<60 孔眼中心距应小于 0.2,则 0.145<0.2
2 2

3.2 气反冲洗计算
供气系统采用鼓风机直接供气。三个滤池间隔反冲洗,冲洗强度采用 13L/ (s.m2),气压为:冲洗流量 Q=26*13=338L/s=0.338m3/s=20.3 m3/min 1).干管 采用镀锌钢管,管中空气流速一般采用 10m/s,计算得管径 200mm。 2.)支管 支管中心距采用 0.3 米, 支管数 n=2*6.5/0.3=44, 支管长 1/2 (4-0.2) -0.2=1.7m, 每根支管进口流量=338/44=7.68L/s,支管直径选用 30mm。 3.)孔口 空气从孔眼中的出流速度为 30m/s. 孔眼总面积为:0.338/30=0.01127=11270mm2 孔眼直径为 3mm
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每个孔眼面积为 7.065mm2 孔眼数为:11270/7.065=1595 每根支管孔眼数:nk=1595/44=36 支管孔眼布置设二排,与垂线成 45 度角向下交错排列 每根支管长度:1/2(4-0.2)-0.2=1.7 每排孔眼中心距:1.7/36*2=0.094m.取 0.1m。

图2

气支管孔眼布置图

4.水泵 水泵
管式大阻力配水系统水头损失计算: 1)孔口水头损失 按孔口的平均水头损失计算,可采用:
1 ? q ? 1 ? 3.85 ? h1 = ? ? = ? ? =0.286m 2 g ? 10μk ? 2 g ? 10 × 0.65 × 0.25 ?
2 2

2)经砾石支撑层水头损失

h2 = 0.022 H 1 q = 0.022 × 0.2 × 3.85 = 0.0169
3)滤料层水头损失 滤料层水头损失:
? 2.65 ? h3 = ? ? 1?(1 ? 0.41) × 0.5 = 0.487 m ? 1 ?
10

4)冲洗管沿程和局部水头损失 滤池配水管间的沿程损失系数 i=0.08,管长 20m,hy=0.08*20=1.6m 局部损取 沿程损失的 30%,hj=0.3*1.6=0.48m.损失之和 h4=2.08m。 5)水泵吸水最低液面至洗砂排水槽顶端的高差 h0=24.95-20.80=4.15m 所需水泵扬程 H=h0+h1+h2+h3+h4+h5 h0-水泵吸水最低液面至洗砂排水槽顶端的高差 h1-孔口水头损失 h2-经砾石支撑层水头损失 h3-滤料层水头损失 h4-冲洗管沿程和局部水头损失 h5-富余水头,取 1m 所以,H=h0+h1+h2+h3+h4+h5=4.15+0.286+0.0169+0.487+2.08+1=8.02

选泵: 选用立式离心泵, 型号: DFG250-200/4/30, Q=550 m3/h.,H=12.5m,W=30kw. 泵的基础尺寸 600mm*600mm,基础厚度 150mm。 收集池潜污泵: 收集池的水用一台潜污泵排至储泥池, 管线长 90m,沿程水头损失系数 i=0.02, 损失水头 hy=0.02*90=1.8m,局部损失取沿程损失的 30%,hj=0.3*1.8=0.54m,水面 高差约 3m。反冲周期 12 小时,要求水泵能够在 2 小时内将收集池的水排出,故 水量在 30m3/h,扬程在 1.8+0.54+3=5.34m。 水泵选型: WQ2175-207, 流量 30m3/h, 扬程 10m,电机功率 4kw。

5. 滤池运行周期
滤池运行周期为一般为 12 小时,在这段时间内的水头损失随着过滤时间增 加而逐渐加大,当滤池内水位上升到 24.80m 时,滤池即需要进行反冲洗。 反冲洗分三个阶段,反冲洗具体操作步骤如下: 1)单独气洗,历时 4min,气洗强度 13L/(m2.h); 2)气 水 同 时 反 冲 洗 , 历 时 4min , 气 洗 强 度 13L/(m2.h) , 水 洗 强 度
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3.85L/(m2.h); 3)清水漂洗,冲洗历时 2min, 水洗强度 3.85L/(m2.h)。

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