给水综合项目工程普通快滤池设计项目说明指导书.doc

一、原始资料
1.滤池形式：普通快滤池
2.水质资料：水源为水库水，水库上游植被较好，无工业废水等污染，库容积较大，常年雨量充沛。水质详细资料如下：
① 浊度：常年平均浊度10-15mg/L，汛雨期及风浪时为150-200mg/L;
② 色度：15度；
③ 水温3-25℃；
④ PH值：6.8；
⑤ 细菌总数：1个/mL;
⑥ 大肠杆菌：0个/L；
⑦ 臭和味：略有；
⑧ 耗氧量：4.5mg/L；
⑨ 总硬度：8度；
⑩ 碳酸盐硬度：6度。
3.其她资料
① 常年平均水温18℃，最高水温27℃，最低水温1℃；
② 常年气温：最冷月平均-2.5℃，最热月平均26.3℃，极端最高42℃，极端低温-15.7℃；
③ 土壤冰冻深度 0.15cm；
④ 地基承载力 10T/m2；
⑤ 地震烈度 7度如下；
⑥ 高峰水量（8月）低峰供水量（1月）之比 1：4.3，日变化系数Kd=1.2。
二、滤池选取
（1）滤池工作原理：
过滤时，启动进水支管与清水支管阀门。关闭冲洗水支管阀门与排水阀。浑水就经进水总管、支管从浑水渠进入滤池，通过滤料层、承托层后，由配水系统配水支管汇集起来再经配水系统干管渠、清水支管、清水总管流往清水池。浑水流经滤料层时，水中杂质即被截流。随着滤层中杂质截流量增长，滤料层中水头损失也相应增长。普通当水头损失增至一定限度以致滤池产水量减少或由于滤过水质不符合规定期，滤池便需停止过滤进行冲洗。冲洗时，关闭进水支管与进水支管阀门。启动排水阀与冲洗水支管阀门。冲洗水即由冲洗水总管、支管，经配水系统干管、支管及支管上许多孔眼流出，由下而上穿过承托层及滤料层，均匀分布于整个滤池平面上。滤料层再由下而上均匀分布水流中处在悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水流入冲洗排水槽，再经浑水渠、排水管和废水渠进入下水道。冲洗始终进行到滤料基本洗干净为止。冲洗结束后，过滤重新开始。
（2）滤池分类及优缺陷：
1.普通快滤池有成熟运转经验，运营稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做较大，池深较浅；可采用降速过滤，水质较好；但是，阀门多，必要设有全套冲洗设备。
2.双阀滤池不但有普通快滤池所具备长处，同步减两只阀门，相应减少了造价和检修工作量。但也必要设有全套冲洗设备；增长形成虹吸抽气设备。
3.V型滤池具备运营稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得；滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；具备气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好长处。但是配套设备多，如鼓风机等；土建较复杂，池深比普通快滤池深。
4.多层滤池涉及双层滤料滤池、三层滤料滤池、接触双层滤料滤池。其中双层滤料滤池、三层滤料滤池含污能力大，可采用较大滤速，降速过滤、水质较好且双层滤料滤池以便改造但是滤料不易获得，价格贵，滤料易流失，冲洗困难，易积泥球。接触双层滤料滤池有如下长处：对滤前水浊度合用幅度大，因而可以作为直接过滤；条件适当时，可以不用沉淀池，节约用地，投资省：降速过滤水质较好。缺陷是，对运转规定较高，工作周期短。
5.虹吸滤池不需大型阀门、冲洗水泵或冲洗水箱易于自动化操作。但是土建构造复杂；池深大，单池面积不能过大，反冲洗时要挥霍某些水量，冲洗效果不易控制；变水位等速过滤，水质不如降速过滤。
6.无阀滤池不需要设立阀门，自动冲洗管理以便，可成套定型制作。缺陷是：运营过程看不到滤层状况，清砂不便，单池面积较小，冲洗效果较差，反冲洗时需要挥霍某些水量，变水位等速过滤水质不如降速过滤。
7.移动罩滤池长处是造价低，不需大量阀门设备；池深浅，构造简朴；能自动持续运营，不需冲洗水塔或水泵；节约用地和电耗；降速过滤。缺陷是需设移动冲洗设备，对机械加工材质规定高；起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不易过高；罩体与隔墙间密封规定较高。
（3）滤池选取
选取普通迅速滤池。
三、滤池设计
（一）设计水量
由原始资料依照规定，以5万吨为基本，3000吨为一单位增量，以学号为顺序，每人取一水量，得到11.3万吨。经计算求水厂自身耗水量（重要为滤池冲洗用水）系数α=1.04，因此最后水量取4888（m³/h）。
（二）滤料与滤速选取
（1）滤料应具备足够机械强度和抗蚀性能，普通可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。
（2）滤料厚度与有效粒径之比：细砂及双层滤料过滤应不不大于1000；粗砂及三层滤料过滤应不不大于1250。
（3）滤池应按正常状况下滤速设计，并以检修状况（一格或者两格停运）下强制滤速校核。
（4）滤池滤速及滤料构成选用，普通宜按表1采用

表1 滤池滤速及滤料构成
注：滤料相对密度为：石英砂2.6～2.65；无烟煤1.4～1.6；重质矿石4.7～5.0
依照资料水质条件，可以选取双层滤料（上层无烟煤下层石英砂），滤速选取v=10m/h.
（三）滤池面积和尺寸
1.滤池面积
滤池过滤周期为h，采用24h，每次冲洗滤池所需要总时间采用0.5小时，滤池有效冲洗历时采用6min=1/12h.水厂自身耗水量系数α=1.04.
F=Q/V
式中：F-滤池面积m²；
v-滤速m/h。
计算得F=488.8㎡（详见计算书，下同）
2.滤池个数
设计中，滤池个数应通过技术经济比较拟定，并需考虑水厂内其她解决构筑物及水厂总体布局等关于问题，但在任何状况下，滤池个数不得少于两个；滤池个数少于5个者，宜采用单行排列，管廊位于滤池一侧。超过5个者，宜采用双行排列，管廊位于两排滤池中间。后者布置较紧凑，但是管廊通风，采光不如前者，检修也不太以便。
滤池个数可依照表2拟定。
表2
水厂规模（m3/h）
滤池总面积
（m²）
滤池个数
（个）
单格面积 （m²）
<240
<30
2
10～15
240～480
30～60
2～3
15～20
480～800
60～100
3～4
20～25
800～1200
100～150
4～5
25～30
1200～
150～250
5～6
30～40
～3200
250～400
6～8
40～50
3200～4800
400～600
8～10
50～60
因此，滤池个数N=10个，双行排列。
强制滤速v´=Nv/(N-1)=11.1m/h。
3.滤池尺寸
每个滤池面积f=F∕N=48.88m² ，取54 m²。
滤池长宽比在1.5左右，计算得：长L=9m，宽B=6m
4.滤池高度
H=H1+H2+H3+H4=3.15m
式中 H1——支承层高度：0.45m
H2——滤料层高度：0.70m
H3——砂面上水深：1.70m
H4——保护高度：0.30m
5.冲洗强度
q=12[L/(s·m2)]
（四）配水系统
① 配水干渠
干管流量qg=fq=54X12=648L/s=0.648 m²/s
q——冲洗强度12L/（s·m²）)
干渠始端流速采用V=1.5m/s
干渠始端流量Q=fg=0.65m³/s
干渠断面积采用0.7×0.7=0.49㎡
干渠壁厚尺寸采用0.1
干渠顶面应开设孔眼
② 配水支管
支管中心间距采用：s=0.25
每池支管数：nj=2 X L / s=2 X 9 / 0.25=72根
每根支管入口流量：qj=qg/ nj=0.65/72=0.00903m³/s
采用管径：dj=75mm
支管始端流速:vj=2.05m/s
每根支管长度:lj=(B-dg-0.1X2)/2=(4.3-0.8-0.1X2)/2=2.55m
③ 支管孔眼
支管孔眼总面积与滤池面积之比为0.20%——0.28%，采用α=0.24%，支管总面积=αf=0.0024*54=0.130㎡
孔径采用d=9mm=0.009m
单孔面积w=πd²/4=0.785*0.09²=6.359*10^-9
孔眼总数n=2044
每一支孔眼数（分两排交错排列）为n=29
孔眼中心距s=0.176m
④ 复算配水系统：
孔眼总面积与支管总横截面积之比不大于0.5：Fk/(72 X 0.785 X 0.075²)=0.4<0.5
干管横截面积与支管总横截面积之比普通为1.75——2.0：fg/(njfj)=1.54≈1.75
孔眼中心距应不大于0.2m：ak=0.176<0.2
(五)冲洗排水槽
① 断面尺寸
两槽中心距采用a=1.9m
排水槽个数 nf=L/a=4.7≈5
槽长L=B=6m
槽内流速采用0.6m/s
排水槽采用原则半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为：
x=0.23m
② 设立高度
滤料层厚度采用Hn=0.7m
排水槽底厚度采用0.05m
槽顶位于滤层面以上高度为：
He=0.5*0.7+2.5*0.23+0.05+0.075=1.05m
(六)滤池各种灌渠计算
(七)冲洗水箱
① 冲洗水箱容积V=1.5qft*60/1000=350m³
水箱内水深，采用h箱=3.5m
圆形水箱直径D箱=11.3m
② 水箱底至滤池配水管间沿途及局部损失之和：h1=3.39m
配水系统水头损失：h2= hk=3.28m
承托层水头损失：h3=0.022qH1=0.00903m
滤料层水头损失：h4=(γ´/γ-1)(1-m。)H2=0.45m
式中 γ´——滤料相对密度（石英砂为2.65）
γ——水相对密度
m。——滤料膨胀前孔隙率（石英砂为0.41）
H2——滤层膨胀前厚度(m)
备用水头为1.5——2.0m:采用h5=1.5m
冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面：H=h1+h2+h3+h4+h5=8.97m≈9m
四、重要参照文献资料
1.《给水排水设计手册》1、3、9、10、11 中华人民共和国建筑工业出版社
2.《室外给水设计规范》GBJ13-86 ，1997版。
3.《给水厂解决设施设计规范》 ，崔玉川等 ，化学工业出版社 ，太原。
4.净水厂设计，钟淳昌 。
5.给排水专业毕业设计参照图集 ， 哈建工。
6.《给水工程》（第四版）， 严煦世等 ，中华人民共和国建筑工业出版社。

目 录

一．原始资料

二、滤池选取

三、滤池设计
（一）设计水量
（二）滤料与滤速选取
（三）滤池面积和尺寸
（四）配水系统
(五)冲洗排水槽
(六)滤池各种灌渠计算
(七)冲洗水箱

四、重要参照文献资料