4.5 普通快滤池工艺设计与计算4.5.1.滤池面积和尺寸滤池工作时间为24h ，冲洗周期为12h ，滤池实际工作时间为：h T 8.2312241.024=⨯-=式中：0.1代表反冲洗停留时间由于该水厂引用水库里面的水，其水质比较好，故该滤池采用石英砂单层滤料，其设计滤速为8~10m/h ，本设计取1v =10h m /，滤池面积为：219.1498.231005.16.33986m T v Q F =⨯⨯==根据设计规范，滤池个数不能少于2个，即N ≥2个，根据规范中的表如下： 本设计采用滤池个数为4个，其布置成对称单行排列。
每个滤池面积为: 24.3749.149m N F f ===式中：f —每个滤池面积为（m2）， N —滤池个数N ≥2个,取4个 F —滤池总面积（m2）设计中采用滤池尺寸为：则L=6m ，B=6m ，故滤池的实际面积为6*6=36m2 实际滤速v1=3600*1.05/(23.8*4*36)=10.41m/h ，基本符合规范要求：滤速为8~10m/h 。
校核强制流速2v 为：当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速为h m N Nv v /88.131441.104112=-⨯=-=，符合规范要求：强制滤速一般为10~14 m/h2.滤池高度：H=H1+H2+H3+H4式中：H---滤池高度（m），一般采用3.20-3.60m；H1---承托层高度（m）；一般可按表（1）确定；H2---滤料层厚度（m）；一般可按表（2）确定；H3---滤层上水深（m)；一般采取1.5~2.0mH4---超高（m）；一般采用0.3m设计中取H1=0.40m，H2=0.70m，H3=1.80m，H4=0.30m；.040.0=+++=8070m.3H20.1.030表4-6 大阻力配水系统承托层材料、粒径与厚度表4-7 滤池滤速及滤料组成注：滤料的相对密度为：石英砂2.50～2.70；无烟煤1.4～1.6；重质矿石4.40～5.20。
4.5.2每个滤池的配水系统1、最大粒径滤料的最小流化态流速54.0031.2054.031.131.1)1(26.12m m d V mf-⨯⨯⨯=μφ Vmf---最大粒径滤料的最小流化态流速（m/s)；d---滤料粒径（m ）；φ---球度系数；μ---水的动力粘度[(N.S)/m2]m0---滤料的孔隙率。
设计中取d=0.0012m ，φ=0.98，m0=0.38，水温200时μ=0.001(N.S)/m2 s cm V mf /08.1)38.01(38.0001.098.00012.026.1254.031.254.031.131.1=-⨯⨯⨯=2、反冲洗强度 q=10KVmfq---反冲洗强度[L/(s/m2)],一般采用12~15L/(s/m2)； K---安全系数，一般采用1.1~1.3. 设计中取K=1.3q=10X1.3X1.08=14L/(s/m2) 3、反冲洗水流量 qg=f ·q式中qg —反冲洗干管流量(L.s)。
qg=36 x 14=504L/s 4、干管始端流速 23.10.4D q V g g π-⨯=式中 Vg —干管始端流速(m/s)，一般采用1. 0-1.5 m/s ; qg —反冲洗水流量(L/s); D —干管管径（m)。
设计中取D=0.8ms m V g /00.18.0.10504423=⨯⨯=-π5、配水支管根数 nj=aL ⨯2 式中nj---单池中支管根数(根); L---滤池长度(m);A---支管中心间距(m)，一般采用0.25~0.30m 。
设计中取a= 0.30m nj=根4030.00.62=⨯单格滤池的配水系统如图所示。
图4-8 单格滤池配水系统布置图6、单根支管人口流量 qj=jg n q式中 qj---单根支管入口流量（L/s). qj=s L n q jg /6.1240504==7、支管入口流速23.410jj j D q V π-⨯=式中 Vj---支管入口流速（m/s),一般采用1.50~2.0m/s Dj---支管管径（m ）。
设计中取Dj=0.10ms m V j /60.110.0.4106.1223=⨯=-π8、单根支管长度)(21D B l j -=式中 lj---单根支管长度（m ）； B---单个滤池宽度（m ）； D---配水干管管径（m ）。
设计中取B=6m ，D=0.80m ；m l j 6.2)80.00.6(21=-=9、配水支管上孔口总面积Fk=K.f式中 Fk---配水支管上的孔口面积（m2）K---配水支管上孔口总面积与滤池面积f 之比，一般采用0.2%~0.25%，设计中取K=0.25%则Fk=0.09 m210、配水支管上孔口流速kg k F q V =式中 Vk---配水支管上的孔口流速，一般采用5.0~6.0ms m V k /6.51125.0630.0==11、单个孔口面积24k k d f π=式中 fk---配水支管上单个孔口面积（mm2）；dk---配水支管上孔口的直径（mm ），一般采用9~12mm 。
设计中取dk=9mm225.6394mm f k =⨯=π12、孔口总数个14185.63900000==k N13、每根支管上的孔口数jkk n N n =式中 nk---每根支管上的孔口数（个）。
个36401418==k n支管上孔口布置成二排，与垂线成450夹角向下交错排列，如右图所示 14、孔口中心距2kj k n l a =式中 ak---孔口中心距（m ）。
设计中取lj=2.6m ，nk=36个m a k 14.02366.2==15、孔口平均水头损失21021⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=K q g h k μ 式中 hk---孔口平均水头损失（m ）； q---冲洗强度[L/(s/.m2];μ---流量系数，与孔口直径和壁厚δ的比值有关；K---支管上孔口总面积与滤池总面积之比，一般采用0.2%~0.25%。
设计中取δ=5mm ，k=0.250/0；则孔口直径与壁厚之比8.159==δkd ，选用流量系数μ=0.68m K q h k 5.325.068.010146.191108.92122=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=μ 16、配水系统校核对大阻力配水系统，要求其支管长度lj 与直径dj 之比不大于602610.060.2==jj d l <60 对大阻力平配水系统，要求配水支管上孔口总面积Fk 与所有支管横截面积之和的比值小于0.5jj kf n F .<0.5 Fj=2.4j D π式中 fj---配水支管的横截面积（m2）。
287.010.04501125.0.2=⨯⨯=πj j k f n F <0.5，满足要求。
4.5.3. 洗砂排水槽1、洗砂排水槽中心距 a0=l/n1式中：a0—洗砂排水槽中心距 n1—每侧洗砂排水槽数（条）因洗砂排水槽长度不宜大于6m ，故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽数n1=3条，池中洗砂排水槽总数为n2=6条a0=7.5/3=2.5m2、每条洗砂排水槽长度为m b B l 6.228.0620=-=-=式中：l0—每条洗砂排水槽长度（m ） b —中间排水渠宽度（m ） 取b=0.8m 3、每条洗砂排水槽的排水量s L n q q g /84650420===式中：q0—每条洗砂排水槽的排水量qg —单个滤池的反冲洗水量 n2—洗砂排水槽总数 4、洗砂排水槽断面模数洗砂排水槽采用三角形标准断面，如图：洗砂排水槽断面模数：m v q x 18.06.01000845.010005.05.05.0≈⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=οο式中：x —洗砂排水槽断面模数v0—槽中流速（m/s ） 一般采用0.6 m/s 5、洗砂排水槽顶距砂面高度m c x eH H e 90.008.005.020.05.27.0%6.385.22=++⨯+⨯=+++=δ式中：He —洗砂排水槽顶距砂面高度e —砂层最大膨胀率，石英滤料一般采用30%~50%，取40% δ—排水槽底厚度 取0.05m H2—滤料厚度 取0.7m c —洗砂排水槽的超高，取0.08m 6、洗砂排水槽总面积为：2202.10680.066.218.022m bL n l x F =⨯+⨯⨯⨯=+⨯⨯=ο校核排水槽种面积与滤池面积之比：%25%28362.10≈==f F ο ，基本满足要求 7、中间排水渠中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度为：m gb q H ge 58.073.132=⨯= 单格滤池的反冲洗排水系统布置图如下：图4-9 单格滤池的反冲洗排水系统布置图4.5.4滤池反冲洗滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供给，本设计采用水泵供水反冲洗1、单个滤池的反冲洗用水总量244.181100060636141000m qft W =⨯⨯⨯== 式中：W —单个滤池的反冲洗用水总量t —反冲洗时间,一般为7~5min 取6min表4-8 水冲洗强度及冲洗时间(水温20℃时) 滤 料 组 成冲洗强度[L/(m2·s)] 膨胀率(%) 冲洗时间(min) 单层细砂级配滤料12～15 45 7～5 双层煤、砂级配滤料 13～16 50 8～62、高位水箱冲洗（1）高位冲洗水箱的容积 3116.272100036036145.11000..5.15.1m t f q W W =⨯⨯⨯=⨯== 式中 W1---高位冲洗水箱的容积（m3)。
设计中取t=360s 。
（2）承托层的水头损失m q H h w 12.01440.0022.0.022.013=⨯⨯=⨯=式中 hw3---承托层的水头损失（m ）；H1---承托层的厚度（m ）。
设计中取H1=0.40m（3）冲洗时滤层的水头损失()()m h w 68.07.041.01110002650.H m 1.1204=⨯-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=水砂ρρ 式中 hw4---冲洗时滤层的水头损失（m ）；砂ρ---滤料的密度（Kg/m3),石英砂密度一般采用2650Kg/m3;水ρ--水的密度（Kg/m3)；m0---滤料未膨胀前的孔隙率；H2---滤料未膨胀前的厚度（m ）。
设计中取m0=0.41，水ρ=1000Kg/m3,砂ρ=2650Kg/m3,,H2=0.7m 。
（4）冲刺水箱高度54321t H w w w w w h h h h h ++++=式中 Ht---冲洗水箱的箱底距冲洗排水曹顶的高度（m ）；hw1---水箱与滤池间的冲洗管道的沿程和局部水头损失之和（m ）；hw2---配水系统的水头损失（m ）；hw5---备用水头（m ），一般采用1.5~2.0m 。