管式静态混合器之普通快滤池设计计算

管式静态混合器之普通快滤池设计计算

 1设计说明

 滤池是地表水厂中不可缺少的净水构筑物，它是将沉淀池或者澄清池出来的浊度约为10度左右的水，进一步加以处理成为低浊水。普通快滤池应用最为广泛，运行稳定可靠，适用于大中小型水厂。普通快滤池每一个滤格需要有4个阀门，为了减少阀门和检修工作，普通快滤池的浑水进水阀和冲洗废水排水阀用两条虹吸管代替，只保留清水阀和冲洗水阀，就成了双阀滤池。

 A.适用条件：

 a.一般适用于大中型水厂，单池的面积不宜超过100 ，以免冲洗不均匀。

 b.可以与平流或斜管沉淀池组合使用，在原水浊度低，含藻量少时，可以考虑不经过沉淀池而直接过滤。

 c.普通快滤池的高度为3.0-3.2米，需要与絮凝沉淀和清水池的高度相配合

 B.设计要求：

 a.滤速：石英砂单层滤料为8-10 ，双层滤料为10-14 。当1-2格滤池冲洗或检修时，其余滤池的滤速（强制滤速），单层石英砂为10-14 ，双层滤料为14-18 ，低温低浊水过滤时应选用低滤速。

 b.滤池总面积按设计产水量和滤速确定。滤池的格数不得少于2格，单格面积小的滤池可以为正方形，中滤池可用矩形。

 c.滤格少于5个时可单排布置，阀门布置在一侧。滤格多时可以采用两排。

 d.一般采用大阻力配水系统，为节约能耗或单池面积小时也可以采用小阻力配水系统。

 e.单层滤料一般采用石英砂，双层滤料的上层为无烟煤，下层为石英砂。

 

 粒径和滤层厚度见下表：

 类别 粒径(mm) 厚度(m)

 石英砂单层滤料 D最小=0.5D最大=1.2 <2.0 0.7

 双层滤料 无烟煤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.滤池冲洗前的水头损失为2.0-2.5米（包括滤料层，承托层和配水系统等的水头损失）。过滤周期为12-24小时。后续清水池的水面标高，既等于滤池水面标高减去2.0-2.5米的期终水头损失和滤池至清水池间的联络管的水头损失。

 g.滤池高度应该包括承托层（采用小阻力配水系统时包括配水系统高度，承托层，砂面上水深（1.5-2.0米）以及超高，一般总高度在3.20-3.60米的范围内。

 h.滤层厚度范围内的池壁部分应该拉毛，壁面粗糙可以防止短流，以免影响出水水质。

 2设计计算

 设计数据： 

 设定滤速为 ,冲洗强度为 ,冲洗时间为6min

 滤池面积及尺寸：

 滤池工作时间为24小时，冲洗时间为12小时，滤池实际工作时间： （式中只考虑反冲洗停留时间，不考虑排放初滤水）

 滤池面积为： 

 采用滤池数N=6个，

 每个滤池面积： 

 采用滤池长宽比： 左右

 采用滤池尺寸：L=10.5 B=7

 校核强制滤速为： 

 滤池高度：

 支承层高度为H采用0.45m ，采用卵石或碎石。 

 滤料层高度 采用0.9m。（单层石英砂滤料）

 砂面上水深 采用1.7m

 超高 采用0.30m

 故滤池总高度

 

 

 

 配水系统(每只滤池)

 滤池配水系统的作用是，过滤时均匀收集过滤水，冲洗时均匀分布冲洗水。配水系统位于滤池底部，根据滤池冲洗水通过该系统时的阻力大小，分为大阻力，中阻力和小阻力配水系统，快滤池一般采用大阻力配水系统或滤砖等中阻力配水系统。

 常用中小阻力配水系统构造和优缺点见下表：

 类型 构造 优缺点

 钢筋混凝土孔板 1. 每块滤砖大小可以由滤池尺寸决定，但应小于800×800mm,板厚一般为100mm2. 孔眼可以上大下小成喇叭形，或上下相同的圆孔，开孔率在1%左右3. 孔眼流速为1.0-1.5，孔眼水头损失为0.1-0.3米4. 配水室的高度，既孔板高于滤池底的高度在0.4米以上5. 承托层厚度200mm-300mm，粒径2-16mm 优点:1. 强度和耐久性较好,不宜损坏2. 滤板大小和开孔比易于控制3. 价格较低缺点:1. 尼龙网应该小心铺设,以免滤料漏下2. 尼龙网易于老化变质,更换不便,近来有不用的趋势

 双层滤砖 1. 滤砖用陶瓷或钢筋混凝土制成.铺设时,滤下部连通,上层用木板隔开,并用1:2的水泥沙浆摸平2. 双层滤料的尺寸:长600mm,宽280mm,高250mm,1平方米铺设6块3. 上层96个配水孔,孔径4mm,下层4孔,孔径25mm4. 承托层厚度250mm5. 水头损失0.5-0.6米 优点:配水较均匀缺点:价格较高

 设计计算:

 ①干管:

 干管流量为 

 采用管径 

 干管始端流速采用 ，在0.8~1.2m/s之间，合格。 

 ②支管:

 支管中心间距采用 (0.25-0.3)

 每池支管数 根

 每根支管入口流量 

 采用管径 

 支管始端流速采用 在1.4~1.8m/s之间，符合要求。

 ③孔眼布置

 支管孔眼总面积与滤池面积之比，K采用0.25%

 孔眼总面积 

 采用孔眼直径9mm， 每个孔眼面积 

 孔眼总数 个

 每根支管孔眼数 个

 支管孔眼布置两排,与垂线成45度角向下交错排列

 每根支管长度 

 每排孔眼中心距 

 

 ④孔眼水头损失

 支管壁厚采用s=5mm

 孔眼直径与壁厚之比 

 流量系数 查表6-30 

 水头损失为 

 ⑤复算配水系统

 支管长度与直径之比不大于60

 

 孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5

 

 孔眼中心距应小于0.2

 

 干管横截面积与支管总横截面积之比为1.75~2.0

 

 

 洗砂排水槽

 设计要求

 ①.排水槽总平面面积应小于滤池面积的1/4。

 ②.排水槽的中心距离S为1.5-2.1米，槽长度不大于6米。

 ③.排水槽底可以作成平坡，整条槽的断面相同，标准尺寸见下图，模数X为

 

 ④.排水槽顶高出滤层表面：

 

 ——滤层厚度

 ——滤层膨胀率，石英砂滤料为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时，渠底距离槽底的高度为：

 

 

 Q——滤池冲洗流量

 F——滤池面积

 B——排水渠宽度

 ——冲洗强度

 ——重力加速度

 0.2——安全高度

 设计计算：

 洗砂排水槽中心距,采用 

 排水槽根数 根

 排水槽长度 

 每槽排水量 

 采用三角形标准断面:

 槽中流速,采用 

 槽断面尺寸 m ,采用0.29m

 排水槽厚度,采用 

 砂层最大膨胀率e=45％

 砂层厚度 

 洗砂排水槽顶距砂面高度::

 

 洗砂排水槽总平面面积： 

 复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25％

 ％ 25％

 

 

 滤池各种管渠计算

 ① 进水：（0.8-1.0m/s）

 进水总流量： 

 采用进水渠断面：渠宽 ，水深为1.0m

 渠中流速： 在0.8~1.0m/s之间，符合要求。

 各个滤池进水管流量： 

 采用进水管直径 

 管中流速 

 ②冲洗水（2.0-2.5m/s）

 冲洗水总流量 

 采用管径 

 管中流速 

 ③清水（0.8-1.2m/s）

 清水总流量 

 清水渠断面同进水渠断面（便于布置）

 每个滤池清水管流量 

 采用管径 

 管中流速 

 ③排水（1.0-1.5m/s）

 排水流量 

 排水渠断面 同进水渠断面

 渠中流速 

 滤池冲洗

 滤池冲洗的目的是去除过滤后滤层中的积存的悬浮物，重新恢复过滤能力。冲洗的方式有3种：单独水冲洗，水冲洗加表面冲洗，气水反冲洗。单独用水冲洗应用的较多，各种滤池均可以使用。当单独用水反冲洗不能达到效果时，可以增设表面冲洗装置。气水反冲洗可以节约冲洗水量，冲洗效果较好。

 设计要求：

 ①水冲洗时的要求见表：

 

 滤层 冲洗强度(l/sm) 膨胀率(%) 冲洗时间t(min)

 石英砂滤料 12-15 45 7-5

 煤砂双层滤料 13-16 50 8-6

 煤砂重质矿三层滤料 16-17 55 7-5

 

 ②.为了防止双层滤料在冲洗时流失，一年中在高水温和低水温时可以适当调整冲洗强度 

 ③.用水塔冲洗时，水塔的水深一般不宜小于3米，以免水位变化影响冲洗强度。也可以在滤池操作廊上部设冲洗水箱，但应注意施工质量，防止漏水。

 ④.水厂供电量足够时，可以设置专门的冲洗泵冲洗水塔。水泵从清水池吸水。

 设计计算：

 冲洗时间t=6分钟

 冲洗水箱容积： 

 

 水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和 

 配水系统水头损失为： 

 承托层水头损失： 

 滤料层水头损失：

 

 安全富余水头，采用 

 冲洗水箱应高出洗砂排水槽面