【導(dǎo)讀】《水質(zhì)工程A》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。完成日期：2020年1月17日。市政與環(huán)境工程系

　　

【正文】 度 m，取 ； H５ —— 濾層上水深 m，取 ； H６ —— 進(jìn)水系統(tǒng)跌差 m，取 ； H７ —— 進(jìn)水總渠超高 m，取 。 則 H=。 （ 6） 水封井設(shè)計(jì) 濾層采用單層均質(zhì)濾料，粒徑 ～ ，不均勻系數(shù)為 ，均質(zhì)濾料清潔濾 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 料層的水頭損失按下式計(jì)算 清H? =180 3020)1gmm（? 2 001()lvd? 式中 H?清 —— 水流通過(guò)濾料層的水頭損失 ,㎝ ； ? —— 水的運(yùn)動(dòng)黏度 , ㎝178。 /s,20℃ 時(shí)為 ㎝178。 /s； g—— 重力加速度， 981 ㎝178。 /s； ０ｍ —— 濾料孔隙率，取 ； ０ｄ —— 與濾料體積相同的球體直徑，㎝， 根據(jù) 廠家提供 數(shù)據(jù) ，取為 ㎝ ； ０ｌ —— 濾層厚度， 120 ㎝ ； v—— 濾速， v=12m/h=； ? —— 濾料顆粒球度系數(shù)，天然 砂 粒 ～ ，取 。 則 H?清 =。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，濾速為 8～ 12 m/s 時(shí)，清潔濾料層的水頭損失一般為 30～ 50㎝，計(jì)算值比經(jīng)驗(yàn)值低，取經(jīng)驗(yàn)值的底限 30 ㎝位清潔濾料層的過(guò)濾水頭損失。正常過(guò)濾時(shí)，通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭的水頭損失 ?ｈ ≤ ，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí)的水頭損失為 ? 開(kāi) 始Ｈ =+=,為保證正常過(guò)濾時(shí)池內(nèi)液面高出濾料層，水封井出水堰頂高與濾料層相同，設(shè)水封 井平面尺寸 22 m178。堰底板比濾池底板低 ，水封井出水堰總高為： 水封H =+ 1H + 2H + 3H + 7H =++++= 因?yàn)槊孔鶠V池過(guò)濾水量： 單Ｑ ＝ vf=12 =179。/h= m179。/s 所 以 水 封 井 出 水 堰 堰 上 水 頭 由 矩 形 堰 的 流 量 公 式 Q= 計(jì)算得：水封h = 23() ＝ 。 則反沖洗完畢，清潔濾料層過(guò)濾時(shí)，濾池液面比濾料層高 +=。 本設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)柄濾頭配水配氣系統(tǒng) ,沖洗水采用沖洗水泵供應(yīng) ,為適應(yīng)不同沖洗階段對(duì)沖洗水量的要求 ,沖洗水泵采用兩用一備的組合 ,水 泵宜于濾池合建 ,且沖洗水泵的安裝應(yīng)符合泵房的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。 （ 1） 反沖洗用水流量 反Ｑ 的計(jì)算 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 反沖洗用水流量按水洗強(qiáng)度最大時(shí)計(jì)算，單獨(dú)水洗時(shí)反洗強(qiáng)度最大為 5L/( m178。.s)。 反 水Ｑ = 水ｑ f=5 =1836L/s= m179。/s = m179。/h 參考相似資料水泵采用 14sh28 型水泵 ,其性 能參數(shù)為 :H=～ ,Q=270～400l/s。 V型濾池反沖洗時(shí)，表面掃洗同時(shí)進(jìn)行，其流量： 表 水Ｑ = 表 水ｑ f= =179。/s (2)反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計(jì)算 配 水 干 管 進(jìn) 口 流 速 應(yīng) 為 ， 配 水 干 管 的 截 面 積水 干Ａ = 反 水Ｑ / 水 干Ｖ =178。 反沖洗配水干管采用鋼管， DN750，流速 ，反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底兩側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)，反沖洗水通過(guò)布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值，配水支管流速為 ～ ,取水支V =,則配水支管的截面積 方孔A = 反水Q / 水支V =178。，此為配水方孔總面積，沿渠長(zhǎng)方向兩側(cè)各均勻布置 20 個(gè)配水方孔，共計(jì) 40 個(gè)，孔中心間距 ，每個(gè)孔口面積 ： 小A =178。 每個(gè)孔口尺寸取 0. 11m178。 反沖洗水過(guò)孔流速 v=（ 2 20 ） =。 (3)反沖洗用氣量計(jì)算 反氣Q 采用鼓風(fēng)機(jī)直接充氣，采用兩組 ,一用一備。 反沖洗用氣流量按氣沖強(qiáng)度最大時(shí)的 空氣流量計(jì)算，這是氣沖強(qiáng)度為 15L/( m178。.s) 反氣Q = 氣q f=15=1836L/s=179。/s (4)配氣系統(tǒng)的斷面計(jì)算 配氣干管進(jìn)口流速應(yīng)為 5m/s 左右，則配氣干管的截面積 氣干A =氣干反氣VQ =１ ６5 = m178。 反沖洗配氣干管采用鋼管， DN500,流速 ，反沖洗用空氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠， 由氣 水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】着錃獾綖V池底部 布水區(qū) 。 布?xì)庑】拙o貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計(jì) 40個(gè)，反沖洗用空氣通過(guò)布?xì)庑】椎牧魉侔捶礇_洗配氣支管的流速取值。 反沖洗配氣支管流速為 10m/s 左右，配氣支管的截面 積 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 氣支A = 反氣Q / 氣支V =178。 每個(gè)布 氣小孔面積 : 氣孔A = 氣支A /40=178。 孔口直徑 氣孔d = 124 ()? ６ ?，取 80mm。 每孔配氣量 : 氣孔Q = 反氣Q /40=179。/s=179。/h (5)氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì) 對(duì)氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水同時(shí)反沖洗時(shí)，亦即氣水同時(shí)反沖洗時(shí)要求氣水分配渠斷面面積最大。因此氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì)按氣水同時(shí)反沖洗的情況設(shè)計(jì)。 氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗水的流量 反氣水Q = 水q f=3 =? 179。/s 氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗空氣的流量 反氣Q = 氣q f=15 =1836 L/s=179。/s 氣水分配渠的氣水流速均按相應(yīng)的配水配氣干管流速取值，則氣水分配干渠的斷面積： 氣水A = 反氣水Q / 水干V + 反氣Q / 氣干V =+1. 84/5=+? 178。 （ 1） 反沖洗管渠 氣水分配渠起端寬取 ,高取 ，末端寬取 ，高取 ，則起端截面積為178。，末端截面積 178。，兩側(cè)沿程各布置 20 個(gè)配水小孔和 20個(gè)配氣小孔，孔間距 ，共 40 個(gè) 配水 小孔 和 40 個(gè) 配氣 小孔 ，氣 水分 配渠 末端所 需最 小截 面積為﹤末端截面積 m178。，滿足要求。 排水集水槽頂端高出濾料層頂 面 ,則排水集水槽起端槽高 起Ｈ = 1H + 2H + 3H +４H +=++++=, 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 式中， 1H ， 2H ， 3H 同前， 為氣水分配渠起端高度 。 排水集水槽末端槽高 末Ｈ = 1H + 2H + 3H +４H +=++++=, 其中 為氣水分配渠末端高度 坡底 i= 1 .7 1 .2 0 .0 3 2 71 .3? ???末 起Ｈ ＨＬ ５﹥ ,符合 設(shè)計(jì) 要求。 集水槽排水能力校核 由矩形斷面暗溝（非滿流， n=）計(jì)算公式校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高，則槽內(nèi)水位高 排 集ｈ ==，槽寬 排 集ｂ =， 濕周 X=b+2h= +20. 9=。 水流斷面 排集A = 排集b 排集h =0. 9=178。 水力半徑 R= 排集A /X=水流速度 v= 2132Ｒ ｉｎ =2 13 =過(guò)流能力 排 集Ｑ = 排 集Ａ v= = m179。/s 實(shí)際過(guò)水量 反Q = 反水Q + 表水Q =+=179。/s﹤ 179。/s，符合 設(shè)計(jì) 要求。 (2)排水渠 和進(jìn)水管渠 排水渠內(nèi)水深 H=3 gBQ?=3 ? ?５ ６= 取跌落高差為 ,則排水渠高為 ++()=,取 。 管 渠： 12 座濾池 分成獨(dú)立的 4 組， 每 組 進(jìn)水總渠過(guò)水流量按強(qiáng)制過(guò)濾流量設(shè)計(jì)，流速要求～ ,采用 Ｑ =421200/4= m179。/h = m179。/s 過(guò)水?dāng)嗝? v??２，進(jìn)水總渠寬 ，水面高 。 ： 每座濾池在進(jìn)水側(cè)壁開(kāi)三個(gè)進(jìn)水孔，進(jìn)水總渠的渾水通過(guò)這三個(gè)進(jìn)水孔進(jìn)入濾池，兩側(cè)進(jìn)水孔孔口在反沖洗時(shí)關(guān)閉，中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閘板，在反沖洗時(shí)不關(guān)閉，供 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 給反洗表掃用水。調(diào)節(jié)閘板的開(kāi)啟度，使其在反沖洗時(shí)的進(jìn)水量等于表面掃洗用水量，孔口面積按孔口淹沒(méi)出 流公式 Q= 2A gh 計(jì)算，其總面積按濾池強(qiáng)制過(guò)濾水量計(jì)， 強(qiáng)制過(guò)濾水量 31 .2 2 / 3 1 0 . 1 m / s? ? ?強(qiáng)Ｑ （ ） ６ 孔口兩側(cè)水位差取 ，則孔口總面積 2A gh? 強(qiáng)孔 = ??12 =178。 中間孔面積按表面掃洗水量設(shè)計(jì)： 中孔A = 孔A 表 水強(qiáng) = = m178。 孔口寬 中 孔Ｂ = m,孔口高 側(cè) 孔Ｈ = 兩個(gè)側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個(gè)側(cè)孔面積 8 1 72AAA ???孔 中 孔側(cè) 0 . 6 0 . 2 52= m178。 孔口寬 側(cè) 孔B =，孔口高 側(cè) 孔H =。 ： 為保證進(jìn)水穩(wěn)定性， 進(jìn)水總渠引來(lái)的待濾水經(jīng)過(guò)寬頂堰進(jìn)入每座濾池內(nèi)的配水渠，在經(jīng)配水渠分配到兩側(cè)的 V 型槽。寬頂堰堰寬取 寬頂b =，寬頂堰與進(jìn)水總渠平行布置，與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距 。堰上水頭由矩形堰的流量公式 Q= 2/ 計(jì)算得 ： 寬頂h = 32)( 寬頂強(qiáng)bQ= () ?= ： 進(jìn)入每座濾池的待濾水經(jīng)過(guò)寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩側(cè)的進(jìn)水孔進(jìn)入濾池內(nèi)的 V 型槽，濾池配水渠寬取 配 水ｂ =，渠高為 ，渠總長(zhǎng)等于濾池總寬，則渠長(zhǎng)配 渠L =，當(dāng)渠內(nèi)水深 配 渠h = 時(shí)， 末端 流速（進(jìn)來(lái)的待濾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去，每側(cè)流量 強(qiáng)Q /2） 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 ?配 渠ｖ 強(qiáng)配 渠 配 渠Q2b h = 0. 12 0. ??６６ =， 滿足濾池進(jìn)水管渠流速在 ～ 。 ： 配水渠水力半徑 ?配 渠R?配 渠 配 渠配 渠 配 渠h2h bb= =? 配水渠水力坡降 ?配渠i 2/3 2( / R )nv配渠 配渠 = 2/3 2( / )? ９ 渠內(nèi)水面降落 2/Lih 配渠配渠配渠 ?? = 8/2= 因?yàn)榕渌罡咚?h= 配 渠h +?配 渠h =+=﹤渠高 ,所以配水渠的過(guò)水能力滿足要求。 4. V型槽的設(shè)計(jì) V型槽槽底射表掃水出水孔，直徑取 ，間隔 ，每槽共計(jì) 110個(gè)，則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積為 : 表孔A = 4 2? 110= m178。 表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂 ，即 V 型槽槽底的高度低于集水槽堰頂。 據(jù)潛孔出流公式 Q= 2A gh ，其中 Q應(yīng)為單個(gè)濾池的表掃水流量，則表面掃洗時(shí) V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時(shí)液面 2AQ()2 0 .6 42gvh??? 表 水 表 孔液 = 反沖洗時(shí)排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式 Q= 2/ 求得，其中 b 為集水槽長(zhǎng) ， Q 為單格反沖洗流量 反 單Q =反Q /2=179。/s 所以 排 槽h = 2/3 2 / 3Q 0 . 4 2 8 4( ) 0 . 0 61 . 8 4 b 1 . 8 4 1 . 3 m?????????反 單 ５ V型槽傾角 45176。 ，垂直高度 ，壁厚 。反沖洗時(shí) V 型槽頂高出濾池內(nèi)液面高度為： H=－ － 排 槽h =－ － = 反沖洗時(shí) V型槽頂高出槽內(nèi)液面高度為 : H=－ － 排 槽h － 液vh =— — — = 水質(zhì)工程 A 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 沖洗水塔容積按一座濾池沖洗水量的 倍計(jì)算： 31 . 5 ( 0 . 5 3 5 mV Q t Q t? ? ?反 水 水 反 氣 水 氣 水 ） ２ 沖洗水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為： 1 ? ，配水系統(tǒng)水頭損失為2 ? ，濾料層水頭損失： ? ? ? ? ? ?14 0 41 1 2 .6 5 1 1 0 .4 1 1 .2 1 .1rh m H mr