计算书-V型滤池

潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第1页1.1.1V型滤池及反冲洗操作间1.1.1.1功能通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其它杂质的过程。其中反冲洗操作间是安装V型滤池的反冲洗设备，并为管理和运行维护V型滤池和反冲洗设备的人员提供办公场所。本段为V型滤池及反冲洗操作间，V型滤池分6格,反冲洗操作间共1座，V型滤池的处理能力为5.25万m³/d。1.1.1.2主要参数设计流量：Q=5.25万m³/d=2188m3/h=0.61m3/s设计滤速：8.09m/h强制虑速：12.14m/h滤池分格：6格总过滤面积：332.64m2滤池冲洗方式为气冲——气水同时冲——水冲，同时全程表面扫洗。先气冲时，气冲强度15L/m2·s，冲洗时间2分钟。气水同时冲时，气强度15L/m2·s，水强度3L/m2·s，冲洗时间4分钟。后水冲时，水冲强度6L/m2·s，冲洗时间6分钟。表面扫洗强度为2L/m2·s，扫洗时间为全程。运行周期为T=12h1.1.1.3工艺计算（1）滤池工作时间T')h(6.2360/2424T'（2）滤池面积F潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第2页)m(8.3176.237525002vT'QF（3）滤池分格滤池分格数为N=6，采用双床V型滤池，单床宽度m3.3单B，长度m4.8单L，每个滤池面积为)m(44.554.83.32L22单单Bf滤池总面积)m(64.33244.5562NfF'设计滤速为8.07m/h强制滤速m/s)(11.122607.872-NNvv强（4）滤池高度的确定滤池超高H1取0.8m，滤层上水深H2取1.3m。滤池采用单层石英砂均质滤料，粒径0.5~1.0mm，有效粒径d10=0.6mm，不均匀系数K801.6。根据《室外给水设计规范（GB50013-2006）》第9.5.5条的规定，滤料层厚度（H3）与有效粒径（d10）之比，对于细砂应大于1000，即1000103dH。所以，1031000dH，d10=0.6mm，则mm6003H，为使得出水水质稳定可靠，根据以地表水为水源的净水厂常用经验滤层厚度（1.0~1.5m），本工程V型滤池滤料厚度采用1.3m，即m3.13H。根据《室外给水设计规范（GB50013-2006）》第9.5.5条的规定，“采用滤头配水（气）系统时，承托层可采用粒径2～4mm粗砂，厚度为50～100mm”。本工程采用长柄滤头配水配气系统，承托层采用2～4mm粗砂，潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第3页厚度采用100mm，即滤料承托层厚度H4=0.1m。根据常用滤板的规格，本工程采用预制混凝土滤板，滤板的尺寸规格为长×宽×高=1080mm×1030mm×100mm，因此滤板厚度为H5=0.1m。本工程V型滤池，采用6格，每格分对称的2组。根据滤板的规格，单组滤池宽度采用3.3m，则宽度方向可安装3块滤板，长度采用8.4m，则长度方向课安装8块滤板。滤板梁按宽度方向布置，则滤板梁的跨度为3.3m，由于梁一般取跨度的101~121，因此，本工程V型滤池滤板梁的高度取0.3m，即滤板梁高度H6=0.3m。支撑墙高度H7=0.7m，则滤池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=0.68+1.3+1.3+0.1+0.1+0.3+0.7=4.6(m)如下图所示：图1滤池高度示意图（5）初滤水头损失的计算潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第4页均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算。vldmmgH0030011180清△式中ΔH清——水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；υ——水的运动粘度，cm2/s，5℃时为0.01519cm2/s；g——重力加速度，981cm/s2；m0——滤料孔隙率，取0.5:；d0——与滤料粒径相同的球体直径，cm，根据厂家提供的数据为0.1cm；l0——滤料层厚，cm，l0=130cm；v——滤速，cm/s，v=0.184cm/s；φ——滤料颗粒球度系数，天然砂率为0.75~0.8，取0.8；cm67.1184.01301.08.015.05.0198101519.01803清△H根据经验，滤速为6~10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为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，通过长滤柄虑头水头损失Δh≤0.22m。忽略其水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为m52.022.03.0开始H（7）反冲洗管渠系统①反冲洗用水量Q反水。单独水洗时反洗强度最大，此时反冲洗用水量/hm50.11976.344.55632fqQ水反水V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量/hm04.4596.344.553.23fqQ表水表水反冲洗用水量潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第5页/hm55.165604.45950.11973表水反水反QQQ②反冲洗配水系统。反冲洗供水管管径D457×8.8，其流速m/s19.24394.014.350.11974422水干反水水干πdQv流速符合2.0~2.5m/s的设计要求。反冲洗水由反冲洗供水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v水孔取1.5m/s，则配水管支渠的截面积2m222.05.1360050.11973600水孔反水方孔vQA，则每个小孔的最小面积应为：2m007.032/222.0小孔A沿渠长方向布置32个配水方孔，每侧16个，孔心间距为0.5m，配水小孔尺寸设计为90mm×90mm，如下图所示图2滤池配水配气进水孔示意图每个进水小孔的面积修正为0.0081m2，实际最大过孔流速修正为1.28m/s，满足1.0~1.5m/s的设计要求。潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第6页③反冲洗气量Q反气的计算。气洗强度最大时，Q气=17L/(s·m2)，此时反冲洗用气量/hm39.339244.55173fqQ气反气④配气系统的断面计算。反冲洗管管径D323.9×8mm，管内空气流速m/s66.123079.014.393.33924422气干反气气干dQv流速符合设计10~15m/s的设计要求。反冲洗用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。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计32个，每侧16个（如图2所示）。反冲洗用气通过配气小孔的流速取12m/s，则配气支管的截面积2m0785.0/气支反气气支vQA每个布气小孔的面积2m00245.032/0785.0气孔A配气小孔采用预埋De63的PE80塑料管，管内径为51.4mm，修正孔口面积为0.00207m2，修正配气小孔空气流速为14.19，满足15m/s左右的设计要求。⑤气水分配渠的断面设计。气水分配渠的断面应按气水同时反冲洗的情况设计。此时反冲洗水的流量/hm75.5986.344.55331fqQ水反水此时反冲洗用气量/hm93.339244.55173fqQ气反气潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第7页此时，v气水渠-水取1.5m/s，v气水渠-气取5m/s，气水分配干渠的断面积2-气水-气水m299.0//气渠反气水渠反水气水vQvQA气水分配渠设计起端高度为1.5m，末端高度为1.1m，气水分配渠设计宽度为0.8m，详见图4和图5。则气水分配渠起端断面面积为1.2m2，末端断面面积为0.88m2，即气水分配渠起端和末端设计断面面积均满足要求。图3滤池配水配水渠高度示意图潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第8页图4滤池配水配气渠宽度示意图（8）滤池管渠①排水集水槽。排水集水槽顶高出滤料顶面0.5m，气水分配渠起端高度1.5m，详见图5所示，排水集水槽底板厚度0.1m，则排水集水槽起端深度m4.11.05.15.054321HHHHHH起气水分配渠末端高度1.1m，，排水集水槽底板厚度0.1m，详见图5所示，则排水集水槽末端深度m8.11.01.15.054321HHHHHH末潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第9页排水槽坡度048.04.8/4.18.1/单起末LHHi图5滤池排水集水槽的高度示意图②排水集水槽排水能力校核。排水集水槽超高0.3m，排水集水槽宽度0.8m，起端水深m1.13.0起排集Hh排水集水槽湿周m31.128.02hb水流断面积2m88.01.18.0bhA排集排水集水槽水力半径)m(293.03/88.0/排集AR混凝土渠道粗糙率n=0.013，排水渠流速m/s411.72/13/2niRv排水渠过流能力反排集排集QvAQ)/sm(521.6411.788.03③进水管渠。进水总渠流速v进总取0.9m/s，水流断面积潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第10页2m678.0/进总进总vQA进水总渠宽度取1m，水深取1.2m，超高取0.2m。④单格滤池进水孔强制滤速时进水量Q强为/sm153.044.5595.93fvQ强强每座滤池由进水总渠侧壁开三个进水孔。两侧进水孔在反冲洗时关闭，中间进水孔供给给反冲洗时表面扫洗用水，反冲洗时不关闭。中间进水孔设自动调节闸板，调节闸门的开启度，调节表面扫洗用水量。孔口面积A孔按孔口淹没出流公式ghAQ261.0计算，孔口两侧水位差取0.05m，则孔口总面积2m309.0261.0/ghQA强孔中间孔面积按表面扫洗水量设计：2m257.0/强表水孔中孔QQAA中间孔的高度H中孔和宽度B中孔均取0.6m。两个侧孔面积2m026.02/257.0309.02/中孔孔侧AAA侧孔宽度B侧孔和高度H侧孔均取0.3m，实际侧孔面积为0.09m2。具体设计，详见图6。潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第11页图6滤池单格进水孔示意图⑤进水堰为保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过溢流堰进入每座滤池内的配水渠，再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。溢流进水堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。溢流进水堰堰宽b堰取4m，上游堰高P1=0.96m，堰上最小水头取Hmin=0.08m。此时，满足H≥0.025m，H/P1≤2及P1≥0.3m的条件，因此，流量系数m0=0.403+0.053H/P1+0.0007/H。m0=0.403+0.053×0.08÷0.96+0.0007÷0.08=0.416流量)s/m(167.008.081.924416.0232/32/30HgbmQ进水堰可见强进水堰QQ，满足要求。进水堰的设计详见图7。潢川县城第三水厂供水工程计算书郑州大学综合设计研究院第12页图7滤池进水堰示意图⑥单格滤池配水渠进入每座滤池的浑水溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。水流由中间向两侧分流，每侧流量为Q强/2。滤池配水渠宽b配渠取0.5m，渠高1.2m，渠长L配渠等于单格滤池宽度，为7.8m。当渠内水深h配渠为0.88m时，流速m/s174.02/配渠配渠强配渠hbQv配水能力校核。配水渠的水力半径m167.02/配渠配渠配渠配渠配渠bhhbR配水渠的水力坡度0000454.0/23/2配渠配渠配渠Rnvi渠内水面降落量m00018.02/配渠配渠配渠lih潢川