水质工程学I设计说明书(4)

市 政 与 环 境 工 程 系

MUNICIPAL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING DEPARTMENT

H5——进水系统跌差m，取0.4m H6——进水总渠超高m，取0.3m H7——滤板承托层厚度m，取0.1m

水封井设计

滤层采用单层均质滤料，粒径0.96～1.35mm，不均匀系数K80为1.2～1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算

?H清=180

?（1-m0)2gm03(12)l0v ?d010.0101?（1-0.5)22()?120?0.28=19.43=180× ×30.8?0.1981?0.5㎝ 式中： ?H清——水流通过滤料层的水头损失,㎝；

?——水的运动黏度, ㎝2/s,20℃时为0.0101㎝2/s；

g——重力加速度，981㎝2/s； m0——滤料孔隙率，取0.5；

d0——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据，

取为0.1㎝

l0——滤层厚度，120㎝

v——滤速，v=10m/h=0.28m/s

?——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75～0.80，取0.8

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根据经验，滤速为8～12 m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为30～50㎝，计算值比经验值低，取经验值的底限30㎝位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≤0.22m，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=0.52m,为保证正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2×2m2。堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为：

H水封=0.3+H1+H2+H3+H7=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m

因为每座滤池过滤水量：

Q单=vf=10×98=980m3/h=0.27 m3/s

所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh计算得：

0.272h水封=()=()3=0.176m

1.84b1.84?2.0Q单2323则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.176+0.52=0.696m 反冲洗管渠系统

本设计采用长柄滤头配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。 反冲洗用水流量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

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5L/( m2.s)

Q反水=q水f=5×98=490 L/s=0.49m3/s=1764 m3/h

参考相似资料水泵采用14sh-28型水泵,其性能参数为:H=12.3～19.3m,Q=270～400l/s。

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：

Q表水=q表水f=0.0018×98=0.18 m3/s

反冲洗配水系统的断面计算

配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积

A水干=Q反水/V水干=0.49/1.5=0.33m2反冲洗配水干管采用钢管，DN700，流速1.27m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1.0～1.5m/s,取V水支=1.0m/s,则配水支管的截面积A方孔=Q反水/V水支=0.49/1.0=0.49m2，此为配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共计40个，孔中心间距0.6m，每个孔口面积：

A小=0.49/40=0.0123 m2

每个孔口尺寸取0.1×0.1m2。反冲洗水过孔流速

v=0.49/2×20×0.1×0.1=1.225m/s满足要求。

反冲洗用气量计算Q反气

采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。反冲洗用气流量按气冲强

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度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/( m2.s)

Q反气=q气f=15×98=1470L/s=1.47m3/s

配气系统的断面计算

配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积

A气干=

Q反气V气干=

1.47=0.294 m2 5反冲洗配气干管采用钢管，DN250,流速9.87m/s，反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其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40个，反冲洗用空气通过布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为10m/s左右，配气支管的截面积A气支=Q反气/V气支=1.47/10=0.147m2?0.15m2 每个布气小孔面积:

A气孔=A气支/40=0.15/40=0.00375 m2，孔口直径

4?0.003751 d气孔=()2?0.07m，取70mm。

3.14每孔配气量:

Q气孔=Q反气/40=1.47/40=0.0368m3/s=132.48m3/h 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

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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水f=4×98=392 L/s?0.39m3/s 气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量

Q反气=q气f=15×98=1470 L/s=1.47m3/s 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：

A气水=Q反气水/V水干+Q反气/V气干=0.39/1.5+1.47/5=0.26+0.294?0.554m2 滤池管渠的布置 反冲洗管渠 （1）气水分配渠

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20个配水小孔和20个配气小孔，孔间距0.6m，共40个配水小孔和 40个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.554/40=0.014m2﹤末端截面积1.2 m2，满足要求。 （2）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+H7+0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m,

式中，H1，H2，H3同前， 1.5为气水分配渠起端高度。 排水集水槽末端槽高

H末=H1+H2+H3+H7+0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m,

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