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1、首钢180000吨/天D型滤池设计计算一、已知条件设计水量：Q=180000m3/d滤池规格：共有14格，每格28 ，分2组，每组7格。 反冲洗流程：第一阶段：单独气冲，冲洗历时35 min,气洗强度23L/ (m2s)；第二阶段：气水同时反冲洗，历时810 min,气洗强度23L/(m2s),水冲洗 强度 6L/ (m2 s)；第三阶段：清水漂洗，冲洗历时35 min,冲洗强度6 (L/m2s)；反冲洗全过程中伴有表面扫洗，表面扫洗强度2.8 L/m2 s；冲洗时间共计t=1520min,冲洗周期T=24h。(取20min=1/3h) 二、设计计算1 、池体设计(1) 、滤速：v=Q/ (F
2、X24)F滤池总面积，14X28=392 mv=180000/(392X24) =19.1m/h(2) 、校核强制滤速Vv=Nv/(N 1)=7X19.1/(7 1)=22.3m/hV23m/h(3) 、滤池高度的确定滤板下布水区高度 H1=0.9m滤板高度 H2=0.03 m滤网板(承托层)高度 H3=0.07 m滤网板与注塑盖板之间高度 H4=1.9 mV 型槽与注塑盖板之间距离为 H5=0.1 mV型槽高度为H6=0.635 mV 型槽顶至滤池顶高度为 H7=0.965 m则滤池总高H= H1 +H2+ H3+H4 +H5+ H6+ H7=0.9+0.03+0.07+1.9+0.1+0.
3、635+0.965=4.6 m4)、水封池的设计按照试验数据，DA863彗星式纤维滤料清洁滤层的水头损失取AH =0.4 m清正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失AHW0.22 m，取0.2 m。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤的水头损失为：A H =0.4+0.2=0.6m开始为保证滤池正常时滤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。堰底板与滤池底版标高相同，水封井出水堰总高A H = H1 +H2+ H3=0.9+0.1+0.8=1.8 m。水封 1232、反洗水量和气量计算(1) 、反洗水量计算按水冲强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为6 L/ (m2s)Q
4、=q f=6 X 28=168L/s=0.168m3/s=604.8m3/h反水D 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量Q =q f=0.0028 X 28=0.0784m3/s表水 表水(2) 、反洗气量 Q 的计算气按单独气冲强度最大时的空气流量计算，这时气冲强度为23L/ (m2s)Q =q f=23X28=644L/s=38.64m3/mi n反气 气3、滤池管渠的布置( 1 )、反冲洗管渠A、气水分配渠气水分配渠起端宽取0.8m,高取2.3m；末端宽取0.8 m,高取1.75 m。则起端 截面积1.84 m?,末端截面积1.4 m?。两侧沿程各布置28个配气小孔和23个布水方 孔
5、，共 56 个配气小孔和 46 个布水方孔。B、排水集水槽 排水集水槽槽顶端高出滤料层顶面1.35米，则排水集水槽起端槽高H=H1+H2+ H3+滤料层厚度+1.35-2.3-0.1=0.9+0.03+0.07+0.8+1.35-起 1232.3-0.1=0.75米式中，H1 H2 H3同前，2.3米为气水分配渠起端高度，0.1为排水集水槽板厚。排水集水槽末端高H = H+H2+H3+滤料层厚度+1.35-1.75-0.1= 1.3 米末123底坡=（1.3-0.75）/7.04=0.078C、排水集水槽排水能力校核。由矩形端面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽能力。设集水槽超高
6、0.3米，则槽内水位高h =0.45米，槽宽b =0.8米，排集排集湿周 X=b+2h=0.8+2 X 0.45=1.7 米水流断面。A =bh=0.8X 0.45=0.36 米 2排集水力半径：R= A /X=0.36/1.7=0.212 米排集水流速度：v=（R2/3 i1/2）/n =（0.2122/3X0.078 1/2）/0.013=0.356X0.28/0.013=7.67m/s过水能力 Q =A v=0.36X7.67= 2.76m3/s ,排集 排集实际水量：Q =Q +Q =0.168+0.0784=0.2464m3/sV2.76 m3/s反 反水 表水（2）、进水管渠A、进
7、水总渠8 座滤池双侧进水， 每 4 座滤池共用一个进水渠， 进水渠流量为Q=180000/4m3/d=0.52m3/s,进水总渠流速取0.8m/s,则水流断面积A =Q/v=0.52/0.8=0.65m2进总水面高 1.2m，总渠宽 1.4m，实际流速 v0.52/1.2X 1.4=0.31m/s。B、每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧开一个进水孔，进水总渠的水通过这个进水孔进入滤池。进水孔设电动闸门，在反冲洗时调节阀门的开启度，供给反洗表扫水。孔口面积按孔口淹没出流公式 Q=0.8A（2gh） 1/2计算，其面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1m，则孔口面积：A =Q /（0.8（
8、2gh） 1/2）孔强Q =180000/（12X86400） =0.174m3/s强A =0.174/（0.8X（2X9.81X0.1） 1/2） =0.155m2孔孔口宽高=400X400 mm,实际孔口面积0.16 m2C、滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性，进水总渠引来的水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再 经滤池内的配水渠分配到两侧的 V 型槽。宽顶堰堰宽b=5.28m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距宽顶0.7m,堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2得：h =Q /(1.84b)3/2=0.174/ (1.84X5.28) 2/3=0.04m。宽顶强宽顶D、
9、每座滤池的配水渠 进入每座滤池的水经过宽顶堰溢流于配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的 V 型槽。滤池配水渠宽b =0.7m,渠高1.5m,渠总长等于滤池总宽，则渠长L =5.28。配渠配渠当渠内水深h =1.00m时，流速(进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，配渠每侧流量为 Q /2)强v =Q /(2b h )=0.174/(2X0.7X1.00)=0.124m/s配渠 强配渠 配渠E、配水渠过水能力校核 配水渠的水力半径R =b h /(2h +b )=0.7X1.00/(2X1.00+0.7)=0.7/2.7=0.26m,配渠 配渠 配渠配渠 配渠配水渠的水力坡降：I =(n
10、v /R 2/3)2=(0.013X0.124/0.262/3)2=1.55X10-5渠渠 渠渠内水面降落量Ah =I L /2=1.55X 10-5X5.28/2=4.09X 10-5m渠 渠 渠配水渠最高水位h + Ah 1.0mV渠高1.6m。配渠渠进 V 型槽配水孔断面积为 A=0.374m2进 V 型槽配水孔流速 v= Q /2A=0.174/ (2X0.374) =0.23m/s。强4、V型槽的设计V型槽槽底设表面扫洗水出水孔，直径取d =0.03m,间隔0.1m，每槽共计70孔个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积A 表孔=(3.14X0.032/4)X70=0.0495表扫水出水孔
11、中心标高与排水集水槽堰顶相平，即V型槽底低于排水集水槽堰顶 0.05m。据潜孔出流公式Q=0.8A (2gh) 1/2，其中Q应为单格滤池的表扫水流量。则表面 扫洗时 V 型槽内水位高出滤池反冲洗时液面hv =Q/(2X 0.8A)2/( 2g )=0.0784/(2 X0.8X 0.0495)2/(2 X 9.81)=0.05mv 液 表水 表孔反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2求得，其中b为集水槽长，b=L =7m, Q为单格滤池反冲洗 排槽流量表扫水的流量Q =/ 6+2.8)X28/1000=0.246m3/s反单h = Q /(1.84X 7)2/3
12、=0.072m。排槽反单V型槽倾角500，垂直高度0.9m，壁厚0.1m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为0.9 0.05 h=0.90.050.072=0.778m。排槽反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为0.9h hv =0.90.0720.05=0.778m 排槽 v 液5、反冲洗水的供给(1)、反洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失反冲洗配水管用钢管,DN350,管内流速1.68m/s,1000i=11.5布置钢总长计50m,则反冲洗总管的沿程水头损失hf=Il=0.0115X50=0.575m表 41 冲洗管配件及阻力系数配件名称数量/个局部阻力系数900弯头66X0.78=4.6
13、8阀门33X0.2=0.6等径三通44X0.1=0.4总计5.68hj，= g v2/(2g)=5.68x1.682/(2x9.81)=0.82m则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失h1 =M+ hj=0.575+0.82=1.395m(2) 、集水池最低取水水位与滤池排水槽堰顶的高差H0=4.415m(3) 、滤池配水系统的水头损失Ah2A、气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管(非满流n=0.013)近似计算。气水同时反冲洗时Q=0.168m3/s,则气水分陪渠内水面高为:反气水h =Q /(v b )反水 气水水干 气水
14、=0.168/ (1.68X0.8)=0.125m水力半径: R =b h /( 2h +b )反水 气水 反水反水 气水=0.8X0.125/(2X0.125+0.8) =0.095m水力坡降: i =(nv /R 2/3) 2=(0.013X1.68/0.0952/3) 2=0.011 反渠渠 渠渠内水头损失Ah =I l =0.011 X7=0.077m。反水 反水 反水B、气水分配干渠底部配水方孔水头损失Ah方孔Q=0.8A(2gh)1/2计算。其中Q为Q , A为配水方孔总面积，A方孔=0.552反气水m?,贝V, Ah =Q/ (0.8A) 2/2g=0.168/ (0.8X0.552) 2/ (2x9.81)方孔反气水方孔=0.019mC、查手册，反冲洗水经过滤头的水头损失Ah W0.22m滤D、气水同时通过滤头时增加的水头损失Ah增气水同时反冲洗时气水比n=23/6=3.83,长柄滤头配水布气系统的滤柄孔口总面积与滤池过滤总面积之比约为 1%，则长柄滤头中的水流速度v 柄七反气水/ (1%xf)=0-168/(1 %x28)=0-6m/s通过滤头增加的水头损失 h =9810n(0.01-0.01v+0.12v2)=9810x3.83x(0.01-0.01x0.6+0.12x0.62) =1773.4pa=0.177mH2O则滤池配水系统的水
