反硝化活性砂滤池系统计算书

反硝化活性砂滤池系统计算书
1. 连续流砂过滤器设计说明书
此次提标改造的柘皋镇污水处理厂出水水质要求达到一级A标准。

选定反硝化活性砂滤池作为此项目深度处理的工艺，设计最大处理水量为4000吨/天，K 系数为1.5。

连续流砂过滤器的设计进出水水质如下：
1.1滤料粒径
滤料粒径对连续式砂滤器的处理效果有重要影响，连续式砂滤器一般采用单一粒径的石英砂滤料。

根据招标文件要求，此次滤料为沿海天然石英砂滤料，粒径1.2-2.0mm，不均匀系数＜1.5。

产地为福建。

1.2滤层高度
砂层过低会导致一些微絮体及与滤料结合力较弱的物质不能被砂层截留，随出水流出；砂层过高易形成沙锥，堵住洗沙器的出砂口，反应器内的砂冲洗不完全，后期出水SS浓度偏高。

为达到有效的过滤高度，滤床厚度大于2000。

本设计选择2.5m。

1.3滤速
根据相关文献，建议内循环连续式砂滤器的过滤速度6~9.4 m/h。

本设计选择滤速ν=7.5 m/h。

1.4 反冲洗水量确定
相关研究结论，冲洗水量是提砂量的1.5-2倍，滤料的清洗效果较好。

为保证过滤效果及装置运行的经济性，在满足对滤料有效清洗的条件下，冲洗水的流量应在过滤水量的5%-8%。

2.流砂过滤器设计计算书
2.1 流砂过滤器选择
外循环式砂滤器简化了内部结构，增大了过滤面积，便于检查和维修，提砂管不易堵塞。

但耗费能量较大。

本设计采取内循环式砂滤器。

2.2 内循环流砂过滤器主体尺寸计算
2.2.1 砂滤器个数及尺寸计算
n=Q/A/v (2-1)
式中：ν：滤速，m/h，取ν=7.5 m/h；设计规范标准为6~9.4 m/h。

Q：设计流量，m3/h，Q=250 m3/h;
A: 单元装置过滤面积，取8m2，规范>7 m2。

则n=250/7.5/8=4.16个，取整4个
过滤器直径Ф=A1/2=81/2=2.8m
由以上计算得，设计的流砂过滤器的直径Ф=2800mm。

2.2.2 流砂过滤器高度计算
罐体的高度由其内部的各部分高度确定。

砂滤器的内部由空气提升泵、布水器、滤床、洗砂器、洗砂出水口、进水口、滤液出口等部分组成。

2.2.2.2.1 导砂器
导砂器为圆锥结构，起到均匀布砂的作用，底面与砂滤器罐体底部之间有着一定的距离，该距离为800mm为宜。

结合砂滤器直径，定导砂器底面直径为Ф=1500mm。

结构见图2-3。

1
图2-3 导砂器
导砂器高度
H=Ф
/(2*tan60)=0.5/1.732=300mm
1
则此部分高度H
4
=h+1500=1800mm。

2.2.2.2.2 滤床高度计算
滤料选择石英砂，滤料层为单层，石英砂粒径为1-1.2mm，根据相关文献，
滤层招标文件滤床高度大于2000mm，故本设计选择滤床高度H
5
=2500mm。

2.2.2.2.3 洗砂器设计及计算
在滤床的上面有滤料反洗膨胀层，该高度一般为滤料层的1/2。

故此部分高
度H
6
=1100mm，此部分设有洗砂器和砂水分离器，砂水分离器位于洗砂器上方，上面与顶盖留出一部分距离，以保证顶部空气提砂管与滤后出水不互相影响，定
为留出H
7=600mm的高度。

其中洗砂器高度H
8
=300mm，直径DN
1
=80，在洗砂器内
部由交叉的薄板焊接而成，材料选择不锈钢，薄板宽度为21mm，向下倾斜45。

流砂过滤器高度：H=600+1800+2500+1100=6000mm
为了保护砂滤器的正常运行，滤床的高度应相对高出其设计高度，所以可以加高砂滤器的罐体高度，最后确定砂滤器总高度H=6300mm。

所以，设计的内循环流砂过滤器的直径Ф=2800mm，高H=6300mm。

2.3 进、出水管线、反洗出水管线设计及计算
2.3.1 进、出水管线及反洗出水管线设计
2.3.1.1 进水管线
进水管线位于罐体侧面，距顶端1500mm处，根据流量Q=63 m3/h，查《给水排水设计手册第1册常用资料》，选择进水管线尺寸为DN300。

并在管线合适位置安装流量计、压力表等。

2.3.1.2 滤后出水管线
与进水管线尺寸相同都为DN300，位于进水管线上方150mm处，与过滤出水堰连接，出水堰高度设为100mm，半圆弧形结构，宽度为80mm。

2.3.1.3 反洗水量计算
反洗强度：4-12L/m2.S，取5L/m2.S
反冲洗时间：4-6分钟，取4min
单套反洗用水量：5*8*5*60=12m3<13.36m3，设计合理
反洗水量不超过进水的8%，因此Q反洗=8%*167=13.36m3/d
反洗出水管尺寸为DN100，与罐顶相距2400mm，与反洗出水堰连接，且与滤后出水管线相对布置。

2.3.2 提砂管设计
根据相关文献，提升装置管径与过滤器直径之比在1:18-1:25之间时提砂效果最好。

本设计过滤器直径Ф=2800mm，所以提砂管的直径D=150mm，此即提砂管的直径D=150mm。

长度根据实际进行选择，本设计选为5000mm。

2.4 布水器设计计算
布水器是在一定的工作面积上按照一定规律布置水量，常见的布水器有喷头、穿孔管、旋转布水器。

本设计结合实际选择穿孔管布水器。

穿孔管布水器由干管、支管、布水孔组成[13]，其中支管呈十字形分布，以干管为中心放射状铺开，布水孔的孔径等大并沿筒体径向孔距逐渐减小。

2.4.1 干管
干管流量即为进水管流量Q=63m3/h。

2.4.2 支管
单个支管流量：q=Q/4=63/4=9m3/h=0.0025m3/s (2-5)
支管直径选择dz=100mm
支管的横截面积Sz=0.785dz2=0.00785m2 (2-6)
支管流速v=q/Sz=0.32m/s (2-7)
2.4.3 布水孔设计及计算
滤床的横截面直径Ф=2800mm。

布水器中间环管直径为350mm。

则过滤总面积S
：
S0=0.785*(Ф2-D
1
2)=0.785*(28002-3502)=7717500mm2 （2-8）
开孔率β：支管布水孔的总面积与过滤总面积之比。

根据相关文献[14]，β一般在0.2%-0.28%或者0.2%-0.25%之间，本设计选取β=0.24%。

布水孔的总面积S
b =β×S
=0.24%×7717500mm2 =18522 mm2 (2-9)
布水孔直径d
b
=60mm
则单个布水孔面积S
b1=0.785×d
b
2=28.26mm2 (2-10)
由此可得：
布水孔总数N=S
b / S
b1
=18522/28.28=65.4=65个 (2-11)
则每根支管布孔数n=N/8=8.12 (2-12)
圆整后取n=8个。

2.5 空压机及气管线设计计算
空压机选择
根据相关研究数据标明，空气压力为0.5~0.7MPa时，单个装置洗砂空气量为0.15m3/min，故总空气消耗量Q总=n*0.15=0.6 m3/min，故此下项目选择空气压力为8.0bar，空气量为0.6 m3/min。

3参考文献书籍
[1]张英，魏宏斌，陈良才.《连续式砂滤器的研究进展及应用》[J].中国给水排水，第28卷，第8期，2012年4月，28-30.
[2]吕炳南，陈志强.连续式砂滤器过滤技术试验研究[J]. 南京理工大学学报，第25卷，第5期，2001（10）：538-542.
[3]金彪. 污水处理厂深度处理中连续流砂滤池的设计探讨[J].给水排水，第38卷，第4期，2012:45-47.
[4]《一种内循环连续式砂滤器的结构设计》
[5]阚琛.连续砂滤器的设计与研究[D].北京：北京化工大学，2011.
[6]《给水排水设计手册第1册常用资料》
[7]《给水排水设计手册第5册城镇排水》。