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无烟煤滤料滤池配水系统的设计工艺

阅读：1424发布时间：2013-4-11

无烟煤滤料滤池配水系统的设计工艺

配水系统的作用是使冲洗水在整个滤池平面上均匀分布，过滤时，也能均匀收集滤后水。常用配水系统有大阻力系统和小阻力系统两种。

大阻力配水系统
1. 大阻力配水系统布置
  大阻力配水系统一般采用管式配水系统，由铸铁管或钢管构成，由于铸铁管和钢管易锈蚀，有用陶瓷管代替的。大阻力配水系统示意图如图14-1所示。
  当滤池面积较大，也就是干管直径过大时，就会出现两个缺点：①支管在池底上过高，所以池子必须加深，承托层也必须加厚，引起造价的增加；②干管所占的池子的部分过宽，而这部分池子的面积不能按支管布置配水孔的要求采配水。为了解决这一问题，有的设计在干管顶适当加装一些配水滤头，如图14-2（a）所示；中等及大面积的滤池采用如图14-2（b）布置方案。
2. 大阻力配水系统的特点
  （1）配水均匀性好；
  （2）结构复杂，管道容易结垢；
  （3）孔口水头损失大，因而要求反冲洗水压高。
3. 阻力配水系统设计要点
  （1）干管截面积与支管总截面积比为1.75-2.0；
  （2）配水干管进口处的流速为1-1.5m/s；
  （3）干管顶上宜设排气管，排出口需设在滤池水面以上，排气管直径为40-100mm；
  （4）干管大于300mm时应设滤头、管嘴布水；
  （5）支管长度与直径比小于60；
  （6）支管中心距为0.2-0.3m布置；
  （7）配水支管进口处的流速为1.5-2.0m/s；
  （8）孔眼总面积与滤池面积之比宜为0.2%-0.28%；配水支管孔眼出口流速为5-6m/s；
  （9）水头损失一般为3-4m；
  （10）反冲洗强度为12-15L/（m2·s）。
4. 大阻力配气系统的设计
  大阻力配气系统的设计计算宜采用下列参数：
  （1）干管和支管进口处的空气流速采用10M/s左右；
  （2）孔眼空气流速采用30-35m/s，孔眼间距70-100mm；孔眼布置呈45°向下交错排列；
  （3）大阻力配气系统的压力损失可按式（h=1.5V2）计算
  式中：h--空气通过大阻力配气系统的压力损失，Pa；
  V--孔眼空气流速，m/s。
5. 管式大阻力配水系统水头损失
  （1）孔口的平均水头损失h2
  孔口的平均水头损失计算时，可采用式（h1=1/2g（q/10μβ）2）计算。
  式中h1--孔口平均水头损失，m；
  q--冲洗强度，L/（m2·s）；
  g--重力加速度，m/s2；
  μ--流量系数，宜取0.65；
  β--孔眼总面积与滤池面积之比，采用0.20%一0.28%。
  （2）承托层水头损失h3
  承托层水头损失h3可采用式（h2=0.022H1q）计算。
  式中h3--承托层水头损失，m；
  H1--承托层厚度，m；
  q--冲洗强度，L/（m2·s）。
  （3）滤料层水头损失h4
  滤料层水头损失h4可采用式（h3=（γ1/γ-1）（1-m0）H2）计算。
  式中h4--滤料层水头损失，m；
  γ1--滤料的相对密度；
  γ--水的相对密度；
  m0--滤料膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）；
  H2--滤层膨胀前厚度，m。
  则管式大阻力配水系统水头损失H=h1十h2+h3。
小阻力配水系统
1. 小阻力配水系统的几种形式
  大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但结构较复杂，孔眼水头损失较大，冲洗时动力消耗较大，管道容易结垢，增加检修的困难。小阻力系统可避免上述缺点，反冲洗水头只需1m左右，但配水均匀性较差，宜用于小型处理厂。小阻力配水系统常见的形式有：钢筋混凝土穿孔（或缝隙）板、长（短）柄滤头、钢格栅、木格栅。钢筋混凝土与滤头小阻力配水系统分别见图14-3、图14-4。
  对于钢筋混凝土穿孔板，开孔比一般为2%-3%。板上铺两层尼龙网，上层为30-40目，下层为16-20目，滤料直接放在其上，也可在孔板上直接铺卵石层后铺滤料层。
  滤头是目前在气水反冲洗滤池中应用zui普遍的配水、配气系统，有长、短柄之分，根据结构又可分为固定式和可调式。一般滤头由上部滤帽、滤杆和预埋套管组成。每只滤帽上开有多条缝隙，缝隙在0.5-0.25mm之间，可根据滤料粒径选择。滤杆上部设有小孔，下部有一条缝隙。冲洗时空气从滤柄上部的气孔进入，水则在滤柄下部的缝隙和底部进入。安装滤头时，固定底板的接缝之间必须严密、可靠，不得漏气漏水。滤头固定板的上表面应平整，每块板的水平误差不得大于 2mm，整个池内板面的误差不得大于5mm。安装前，先把套管预先埋入滤板内。滤板开孔比约1.5%左右，滤头布置数一般为48-60个/m2。其安装示意图见图14-5。安装滤头后，固定底板接缝之间的处理见图14-6。
2. 小阻力配水系统的特点
  （1）反冲洗水头小；
  （2）配水均匀性较大阻力配水系统差，当配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来；
  （3）滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。
3. 小阻力配水系统设计要点
  1）钢筋混凝土孔板构造
  ①钢筋混凝土板尺寸由滤池大小确定，但应小于800mm*800mm；
  ②孔眼开孔率在1%左右；
  ③孔眼流速为1.0-1.5m/s；
  ④孔板厚一般为100mm；
  ⑤孔板上铺1-2层目数为30-40的尼龙网；
  ⑥配水室高度大于0.4m；
  ⑦承托层厚200-300mm；承托层粒径为2-16mm。
  2）钢格栅构造
  ①每块钢格栅尺寸一般为980mm*980mm；
  ②框架高70mm；
  ③栅条钢筋直径为12mm，净距12mm。
  3）木格栅构造
  格栅高为80-100mm；栅条厚为15-20mm；栅条宽可为20mm；缝隙宽为3-5mm。
  4）长柄滤头配气配水系统
  应按冲洗气量、水量，并根据下列数据通过计算确定：
  ①配气干管进口处的流速为10-15m/s；
  ②配水（气）渠配气孔出口流速为10m/s左右；
  ③配水干管进口端流速为1.5m/s。
  ④ 配水（气）渠配水孔出口流速为1-1.5m/s。
  另外，要求配水（气）渠顶上宜设排气管，排出口需设在滤池水面以上。配水系统要求能均匀地收集滤后水和分配反冲洗水，并要求安装维修方便，不易堵塞，经久耐用。
4. 小阻力配水系统水头损失
  1）孔眼水头损失
  水通过配水系统的孔眼时，水头损失按公式h=1/2g（/αβ）2*10^-6计算。
  式中h--水流通过配水系统的水头损失，m；
  g--重力加速度，m/s2；
  q--冲洗强度，V（m2·s）；
  α--流量系数；流量系数a应试验确定，无试验数据时，可参考表14-4选用；
  β--开孔比，β=配水孔眼总面积/过滤面积。
  一般情况下，小阻力配水系统的开孔比宜保持在1%左右，例如快滤池采用单层孔板，开孔比=1.03%，反冲洗强度q=15L/（m2·s），a=0.75，由式（14-6）得h=0.189m。
  2）长柄滤头水头损失
  冲洗水通过长柄滤头的水头损失和冲洗空气通过长柄滤头的压力损失可按产品实测资料确定。

流量系数α值表14-4
形式	α	形式	α
滤头	0.8	钢筋混凝土栅条	0.6
缝式圆形栅条	0.85	孔板	0.75
木栅条	0.6	滤球	0.78

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