管式靜態混合器之普通快濾池設計計算

 1設計說明

 濾池是地表水廠中不可缺少的凈水構筑物，它是將沉淀池或者澄清池出來的濁度約為10度左右的水，進一步加以處理成為低濁水。普通快濾池應用最為廣泛，運行穩定可靠，適用于大中小型水廠。普通快濾池每一個濾格需要有4個閥門，為了減少閥門和檢修工作，普通快濾池的渾水進水閥和沖洗廢水排水閥用兩條虹吸管代替，只保留清水閥和沖洗水閥，就成了雙閥濾池。

 A.適用條件：

 a.一般適用于大中型水廠，單池的面積不宜超過100 ，以免沖洗不均勻。

 b.可以與平流或斜管沉淀池組合使用，在原水濁度低，含藻量少時，可以考慮不經過沉淀池而直接過濾。

 c.普通快濾池的高度為3.0-3.2米，需要與絮凝沉淀和清水池的高度相配合

 B.設計要求：

 a.濾速：石英砂單層濾料為8-10 ，雙層濾料為10-14 。當1-2格濾池沖洗或檢修時，其余濾池的濾速（強制濾速），單層石英砂為10-14 ，雙層濾料為14-18 ，低溫低濁水過濾時應選用低濾速。

 b.濾池總面積按設計產水量和濾速確定。濾池的格數不得少于2格，單格面積小的濾池可以為正方形，中濾池可用矩形。

 c.濾格少于5個時可單排布置，閥門布置在一側。濾格多時可以采用兩排。

 d.一般采用大阻力配水系統，為節約能耗或單池面積小時也可以采用小阻力配水系統。

 e.單層濾料一般采用石英砂，雙層濾料的上層為無煙煤，下層為石英砂。

 

 粒徑和濾層厚度見下表：

 類別 粒徑(mm) 厚度(m)

 石英砂單層濾料 D最小=0.5D最大=1.2 <2.0 0.7

 雙層濾料 無煙煤D最小=0.8 D最大=1.8 <2.0 0.3-0.4

 石英砂D最小=0.5 D最大=1.2 0.4

 f.濾池沖洗前的水頭損失為2.0-2.5米（包括濾料層，承托層和配水系統等的水頭損失）。過濾周期為12-24小時。后續清水池的水面標高，既等于濾池水面標高減去2.0-2.5米的期終水頭損失和濾池至清水池間的聯絡管的水頭損失。

 g.濾池高度應該包括承托層（采用小阻力配水系統時包括配水系統高度，承托層，砂面上水深（1.5-2.0米）以及超高，一般總高度在3.20-3.60米的范圍內。

 h.濾層厚度范圍內的池壁部分應該拉毛，壁面粗糙可以防止短流，以免影響出水水質。

 2設計計算

 設計數據： 

 設定濾速為 ,沖洗強度為 ,沖洗時間為6min

 濾池面積及尺寸：

 濾池工作時間為24小時，沖洗時間為12小時，濾池實際工作時間： （式中只考慮反沖洗停留時間，不考慮排放初濾水）

 濾池面積為： 

 采用濾池數N=6個，

 每個濾池面積： 

 采用濾池長寬比： 左右

 采用濾池尺寸：L=10.5 B=7

 校核強制濾速為： 

 濾池高度：

 支承層高度為H采用0.45m ，采用卵石或碎石。 

 濾料層高度 采用0.9m。（單層石英砂濾料）

 砂面上水深 采用1.7m

 超高 采用0.30m

 故濾池總高度

 

 

 

 配水系統(每只濾池)

 濾池配水系統的作用是，過濾時均勻收集過濾水，沖洗時均勻分布沖洗水。配水系統位于濾池底部，根據濾池沖洗水通過該系統時的阻力大小，分為大阻力，中阻力和小阻力配水系統，快濾池一般采用大阻力配水系統或濾磚等中阻力配水系統。

 常用中小阻力配水系統構造和優缺點見下表：

 類型 構造 優缺點

 鋼筋混凝土孔板 1. 每塊濾磚大小可以由濾池尺寸決定，但應小于800×800mm,板厚一般為100mm2. 孔眼可以上大下小成喇叭形，或上下相同的圓孔，開孔率在1%左右3. 孔眼流速為1.0-1.5，孔眼水頭損失為0.1-0.3米4. 配水室的高度，既孔板高于濾池底的高度在0.4米以上5. 承托層厚度200mm-300mm，粒徑2-16mm 優點:1. 強度和耐久性較好,不宜損壞2. 濾板大小和開孔比易于控制3. 價格較低缺點:1. 尼龍網應該小心鋪設,以免濾料漏下2. 尼龍網易于老化變質,更換不便,近來有不用的趨勢

 雙層濾磚 1. 濾磚用陶瓷或鋼筋混凝土制成.鋪設時,濾下部連通,上層用木板隔開,并用1:2的水泥沙漿摸平2. 雙層濾料的尺寸:長600mm,寬280mm,高250mm,1平方米鋪設6塊3. 上層96個配水孔,孔徑4mm,下層4孔,孔徑25mm4. 承托層厚度250mm5. 水頭損失0.5-0.6米 優點:配水較均勻缺點:價格較高

 設計計算:

 ①干管:

 干管流量為 

 采用管徑 

 干管始端流速采用 ，在0.8~1.2m/s之間，合格。 

 ②支管:

 支管中心間距采用 (0.25-0.3)

 每池支管數 根

 每根支管入口流量 

 采用管徑 

 支管始端流速采用 在1.4~1.8m/s之間，符合要求。

 ③孔眼布置

 支管孔眼總面積與濾池面積之比，K采用0.25%

 孔眼總面積 

 采用孔眼直徑9mm， 每個孔眼面積 

 孔眼總數 個

 每根支管孔眼數 個

 支管孔眼布置兩排,與垂線成45度角向下交錯排列

 每根支管長度 

 每排孔眼中心距 

 

 ④孔眼水頭損失

 支管壁厚采用s=5mm

 孔眼直徑與壁厚之比 

 流量系數 查表6-30 

 水頭損失為 

 ⑤復算配水系統

 支管長度與直徑之比不大于60

 

 孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5

 

 孔眼中心距應小于0.2

 

 干管橫截面積與支管總橫截面積之比為1.75~2.0

 

 

 洗砂排水槽

 設計要求

 ①.排水槽總平面面積應小于濾池面積的1/4。

 ②.排水槽的中心距離S為1.5-2.1米，槽長度不大于6米。

 ③.排水槽底可以作成平坡，整條槽的斷面相同，標準尺寸見下圖，模數X為

 

 ④.排水槽頂高出濾層表面：

 

 ——濾層厚度

 ——濾層膨脹率，石英砂濾料為45%

 ——槽底厚度，0.05—0.08米

 0.07米——超高

 ⑤.排水槽接入矩形排水渠時，渠底距離槽底的高度為：

 

 

 Q——濾池沖洗流量

 F——濾池面積

 B——排水渠寬度

 ——沖洗強度

 ——重力加速度

 0.2——安全高度

 設計計算：

 洗砂排水槽中心距,采用 

 排水槽根數 根

 排水槽長度 

 每槽排水量 

 采用三角形標準斷面:

 槽中流速,采用 

 槽斷面尺寸 m ,采用0.29m

 排水槽厚度,采用 

 砂層最大膨脹率e=45％

 砂層厚度 

 洗砂排水槽頂距砂面高度::

 

 洗砂排水槽總平面面積： 

 復算：排水槽總平面面積與濾池面積之比，一般小于25％

 ％ 25％

 

 

 濾池各種管渠計算

 ① 進水：（0.8-1.0m/s）

 進水總流量： 

 采用進水渠斷面：渠寬 ，水深為1.0m

 渠中流速： 在0.8~1.0m/s之間，符合要求。

 各個濾池進水管流量： 

 采用進水管直徑 

 管中流速 

 ②沖洗水（2.0-2.5m/s）

 沖洗水總流量 

 采用管徑 

 管中流速 

 ③清水（0.8-1.2m/s）

 清水總流量 

 清水渠斷面同進水渠斷面（便于布置）

 每個濾池清水管流量 

 采用管徑 

 管中流速 

 ③排水（1.0-1.5m/s）

 排水流量 

 排水渠斷面 同進水渠斷面

 渠中流速 

 濾池沖洗

 濾池沖洗的目的是去除過濾后濾層中的積存的懸浮物，重新恢復過濾能力。沖洗的方式有3種：單獨水沖洗，水沖洗加表面沖洗，氣水反沖洗。單獨用水沖洗應用的較多，各種濾池均可以使用。當單獨用水反沖洗不能達到效果時，可以增設表面沖洗裝置。氣水反沖洗可以節約沖洗水量，沖洗效果較好。

 設計要求：

 ①水沖洗時的要求見表：

 

 濾層 沖洗強度(l/sm) 膨脹率(%) 沖洗時間t(min)

 石英砂濾料 12-15 45 7-5

 煤砂雙層濾料 13-16 50 8-6

 煤砂重質礦三層濾料 16-17 55 7-5

 

 ②.為了防止雙層濾料在沖洗時流失，一年中在高水溫和低水溫時可以適當調整沖洗強度 

 ③.用水塔沖洗時，水塔的水深一般不宜小于3米，以免水位變化影響沖洗強度。也可以在濾池操作廊上部設沖洗水箱，但應注意施工質量，防止漏水。

 ④.水廠供電量足夠時，可以設置專門的沖洗泵沖洗水塔。水泵從清水池吸水。

 設計計算：

 沖洗時間t=6分鐘

 沖洗水箱容積： 

 

 水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和 

 配水系統水頭損失為： 

 承托層水頭損失： 

 濾料層水頭損失：

 

 安全富余水頭，采用 

 沖洗水箱應高出洗砂排水槽面