净水厂设计课程设计

V型滤池冲洗水的供应宜用水泵，水泵的能力应按单格滤池冲洗水量设计，并设计备用机组。 9.V型滤池冲洗气源的供应

V型滤池冲洗气源的供应宜用鼓风机，并设置备用机组。 10. 管(渠)流速 名称 流速m/s 进水总渠 0.7-1.0 出水总渠 0.6-1.2 冲洗水输水管 冲洗空气管 10-15 排水总渠 0.7-1.5 2.0-3.0 4.2V型滤池设计计算 4.2.1已知条件

1.Q=135000×1.05=141750m3/d=5906.25m3 /h=1.641m3/s（其中1.05为考虑水厂自用水占总水量的5%）

2.进水浊度C进 ≤10-15mg/L 3.出水浊度C出 ≤3.0mg/L 4.滤速V=8m/h 5.设计冲洗周期T=12h

6.每次冲洗时间t=20min(含操作时间)

4.2.2设计计算 1.池体设计

1). 滤池工作时间T’=24—20×24 /60×12=23.3h

2).滤池过滤面积F =Q /VT=141750/（10.71×23.3）=568m2 3). 滤池的分格

为节省占地,选双格V 型滤池。本设计设置两组滤池，每组2个双格滤池。 每个过滤单元面积f=F/8=568/8=71 m2

令单格宽单B=5m,长单L=14.2m,则单格面积71m2，每组面积f=284m2,总面积F’=568m2。池底板用混凝土。

4).实际流速V’=Q /F’T’=141750/（568×23.3）=10.71m/h 5).校核强制滤速V

V强=V’ ×8/(8-1)=10.71×8/7=12.24m/h<20m/h 2.滤池高度的确定

(1)布水区高度H1=0.90m(0.70～0.90m) 滤板厚H2=0.15m 粗砂层厚度H3=0.05m

滤层厚度H4=1.40m(0.95～1.50m) 滤床上水深H5=1.20m 滤池超高H6=0.35m 则滤池总高度 H=4.05m

(2)水封井的设计

滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95～1.35 ㎜,不均匀系数1.20～1.60 均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 ho =180式中:

△ —水流通过清洁滤料层的水头损失,㎝; υ—水的运动黏度, cm2/s; 20℃时为0.0101 cm2/s g—重力加速度, 981cm/s2; mo—滤料孔隙率; 取0.50;

do—与滤料体积相同的球体直径,㎝,取 =0.141cm; lo—滤层厚度, =140 cm。 v—滤速,㎝/s,v=9m/h=0.25 ㎝/s;

ψ—滤料粒径球度系数,天然砂粒为0.75～0.8,取0.75 ho =180

=27.2cm

当滤速为8～10m/h 时,清洁滤料层的水头损失一般为30～40㎝,计算值比经验值低,取经验值40㎝为清洁滤料层的过滤水头损失,正常过滤时通过长柄滤头的水头损失△h=0.20m,忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时,水头损失为: △H=0.4+0.2=0.6m 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1.50m×1.50m,堰底板比滤池底板低0.30m. 水封井出水堰总高: △Hf=0.3+0.9+0.15+1.4=2.75m

因为每格滤料过滤水量:Q=vf=10.71×71=760.41m3/h=0.211m3/s

所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式：Q=（1.84bh）0.67，计算得: H水封=[0.211/(1.84×1.5)]0.67=0.148m

则反冲洗完毕时，滤池液面比滤料层高0. 148+0.60=0.748m

3.冲洗系统

（1）冲洗方式

采用带表面扫洗的气水同时反冲方式，每座池子同时冲洗一个过滤单元，全厂最多同时冲洗两个过滤单元。

（2）冲洗历时和冲洗强度 1）气水同时反冲 历时t1=5min

强度q气 =20L/s·m2 ;q水 =4.0 L/s·m2 2）水反洗 历时t2=4min

水反洗强度q水 =4.0 L/s·m2 3）表面扫洗 历时t3=9min

强度q表 =2.22L/s·m2 （3）表面扫洗有关设计 1)表面扫洗采用不停止进水方式

2)冲洗一个过滤单元排水流量Q表单 = q表·71=2.22×71=157.62L/s=0.158m3/s 3)冲洗两个过滤单元排水流量Qmax =2Q表单 =2×157.62L/s=315.24L/s=0.315m3/s 4) 表面扫洗一个过滤单元耗水量W表单 W表单 = Q表单×t3=0.158×9×60=85.32m3

5) 一次表面扫洗最大耗水量W表max =2W表单 =2×85.32=170.64m3 6)表面扫洗水从V型槽底孔口进入池子 取孔口流速V孔 =2.5m/s

每个过滤单元孔口面积F孔 =0.316/2.5=0.126m2 每个过滤单元孔数，孔距，孔径

孔眼共1排，孔距0.4m，每排孔数n=14.2/0.4=35.5个，取36个，每单元总孔口数72个 孔径d=0.0472m,采用孔径d=48mm （4）水反冲有关设计

1）反冲洗水由反冲洗水塔供给，配水用气，水反冲洗专用带滤帽的长柄滤头实现 2)反冲一个过滤单元反冲水量Q反单 = q水·f实=4×71=284L/s=0.284m3 /s 3)同时反冲2个单元反冲水量Q反max = 2Q反单 =0.568 m3 /s

4)反冲一个单元耗水量W反单 = Q反单（t1+t2）=0.284×(5+4) ×60 =153.36m3 5）同时反冲2个单元最大耗水量W反manx = 2W反单=2×153.36=460.08m3 6)反冲洗水塔容积W塔 =1.5 W反manx = 1.5×460.08=690.12m3，取700m3 7)反冲洗供水管

配水干管流速应该为1.5m左右，配水干管的截面积：

A?Q反?0.189m，管径为DN500，计算得到流速为1.446m/s，1000i=11.95 V8)水塔供水管DN500，1000i=14.3,v=1.446m/s （5）气反冲有关参数

1）反冲洗气由空气站离心鼓风机供给，配气用气水反冲洗专用长柄滤头 2)反冲一个过滤单元气流量Q气单 = q水·f实=20×71=1420L/s=1.42m3 /s 3)同时反冲2个单元反冲气量Q气max = 2Q反单 =2.84m3 /s 4)反冲一个单元耗水量W气单 = Q气单t1=1.42×5×71 =504.1m3 5）同时反冲2个单元最大耗水量W反manx = 2W反单=1008.2m3 6)反冲供气管，池内按表压0.5-0.3（大气压），V=15m/s进行设计 D=0.347m，取DN350mm 7）设备选型：

D60×63—160/5000，风量160m3/min,静压力5000mmH2O,电动机型号JS127—6，功率185kw,L×H——3143mm×450mm,一用一备

（6）反冲洗配水配气系统

1）反冲洗气水由安装在滤板上气水反冲专用长柄滤头配给

① 长柄滤头安装在混凝土滤板上,滤板固定在梁上,滤板用0.05m 后预制板,上浇0.10m 厚混凝土层,滤板下的长柄部分浸没于水中,长柄上端有小孔,下端有竖向条缝,气水同时反冲洗时,约有2/3 空气有上缘小孔进入,1/3 空气由缝隙进入柄内, 长炳下端浸没部分还有一个小孔,流进冲洗水,这部分气水在柄内混合后有长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗.

② 长柄滤头固定板下的气水室高度为0.70～0.90,其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.10～0.15m.

③ 向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。

④ 长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为49～64 个。

⑤ 冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。

⑥ 向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s 左右；配气支管或孔口流速为10m/s 左右。配水干管进口流速为1.5m/s 左右；配水支管或孔口流速1-1.5m/s。 ⑦汽水同时反冲洗时，气冲强度不变，水冲强度约为4L/（s?m2），冲洗时间约4min；最后水冲强度仍为4L/（s?m2）左右，漂洗时间约2min。 2）滤头采用Dg=20mm的长柄滤头，50个/m2,按行列形式布设 3）每个过滤单元滤头个数m=f×50=71×50=3550个 4）每个滤头缝隙面积s=256.5mm2=0.0002565m2

5) 每个过滤单元滤头缝隙总面积S=3550×0.0002565=0.79106m2 6）开孔比β=S/f=0.7695/60=0.0152=1.52%(满足规范要求) 7）全厂滤头总数M=12×3550=28400个

4.滤池冲洗排水系统

（1）一个过滤单元冲洗排水量Q单排 =0.158+0.284=0.442m3/s （2）最大冲洗排水量Q排max =Q反max+Q表max =0.884m3/s

（3）一个过滤单元冲洗耗水量W单耗 = W反单+ W表单 = 85.32+153.36=248.68m3 （4）最大冲洗耗水量Q耗max =497.36m3 （5）池内排水堰堰上水头

按无侧收缩，不淹没式矩形堰计算： 1）过堰流量Q=mb

H1.5 ,式中b=2×5=10m,H—堰上水头，

流量系数m=（0.405+0.0027/H）（1+0.55H2/(H+P)2）p为堰壁高度取0.5m Q=0.42m3/s,计算得H=0.105m （6）气水分布区的设计

气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：气水A=反气水Q/水干V+反气Q/气干V =0.884/1.5+2.84/5=1.157 m2

气水分配渠起端宽取1.2m,高取1.5m，末端宽取1.2m，高取1.0m，则起端截面积为1.8m2，末端截面积1.2m2，两侧沿程各布置10个配水小孔和10个配气小孔，孔间距1m，共20个配水小孔和20个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为1.157/20=0.058m2﹤末端截面积1.2 m2，满足要求。

（7）排数集水槽

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 起H=1H+2H+3H+7H+0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m, 1H——气水室高度，0.7～0.9m，取0.8m 2H——滤板厚度m，取0.1m 3H——滤料层厚度m，取1.2m 1.5为气水分配渠起端高度。

排水集水槽末端槽高 末H=1H+2H+3H+7H+0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m, 其中1.0为气水分配渠末端高度 坡底i= L H,H起 末-= 13 2 .17.1（7）排水虹吸管 1）流速取V1=1.4m/s

2）虹吸管截面积A=0.42/1.4=0.3m2

3)虹吸管采用矩形断面则尺寸L×B=0.5×0.60=0.3m2 4）排水虹吸管管内底放在最高水位以上0.05-0.1m， 5）水头损失 局部水头损失hf ∑ξ=ξ

进口

=0.038﹥0.02,符合设计要求。

+2×ξ

弯头

+ξ

出口

=1.0+2×0.8+1.0=3.6

hf=1.2∑ξ=0.432m

沿程水头损失hs=iL, L取8m，i=V2/C2R

R=0.3/(0.5×2+0.6×2)=0.136m C==59.75

hs=iL=1.38m

排水虹吸管总水头损失∑h= hf+hs=1.380+0.432=1.81m

（8）总排水渠 1）渠宽定为0.727m

2）流速为1m/s,则渠内水深H=Q/BV=0.42/(0.727×1)=0.58m

（9）排水管

单池排水管Q=0.21,钢管DN600，V=1.83，1000i=8.61 总排水管Q=1.64m3/s,钢管DN1500，V=1.936，1000i=6.398

（10）排水系统流程

1)池内排水渠至排水虹吸管进水管侧水封渠，按跌水进流，跌落高差为△h1=0.3m 2)池外排水堰堰上水头

即排水虹吸管出水管侧水封渠至总排水堰堰口，按不淹没式有侧收缩矩形堰计算： B=3.9m,b=1.75m,P=0.6m 带入公式Q=mb

H1.5