机械加速澄清池设计说明

1机械加速澄清池机械搅拌澄清池属于泥渣循环型澄清池。其池体主要由第一絮凝室、第二絮凝室及分离室三部分组成。这种澄清池的工作过程(见图3-14)为：加过混凝剂的原水由进水管1，通过环形配水三角槽2的缝隙流入第一絮凝室，与数倍于原水的回流活性泥渣在叶片的搅动下，进行充分地混合和初步絮凝。然后经叶轮5提升至第二絮凝室继续絮凝，结成良好的矾花。再经导流室III进入分离室IV，由于过水断面突然扩大，流速急速降低，泥渣依靠重力下沉与清水分离。清水经集水槽7引出。下沉泥渣大部分回流到第一絮凝室，循环流动形成回流泥渣，另一小部分泥渣进入泥渣浓缩室V排出。机械搅拌澄清池的设计要点与参数汇列于下。池数一般不少于两个。回流量与设计水量的比为(3:1)-(5:1)，即第二絮凝室提升水量为进水流量的3-5倍。水在池中的总停留时间为1.2-1.5h。第二絮凝室停留时间为0.5-1.Omin，导流室停留时间为2.5-5.Omin(均按第二絮凝室提升水量计)。第二絮凝室、第一絮凝室、分离室的容积比=1:2:7。为使进水分配均匀，现多采用配水三角槽(缝隙或孔眼出流)。配水三角槽上应设排气管，以排除槽中积气。加药点一般设于原水进水管处或三角配水槽中。清水区高度为1.5-2.0m。池下部圆台坡角一般为45°。池底以大于5%的坡度坡向池中心。集水方式宜用可调整的淹没孔环形集水槽，孔径20-3Omm。当单池出水量大于400m3/h时，应另加辐射槽，其条数可按：池径小于6m时用4-6条；直径为6~1Om时用6-8条。根据池子大小设泥渣浓缩斗1-3个，小型池子可直接经池底放空管排泥。浓缩室总容积约为池子容积的1%~4%。排泥周期一般为0.5-1.Oh，排泥历时为5-60s。排泥管内流速按不淤流速计算，其直径不小于1OOmm。机械搅拌的叶轮直径，一般按第二絮凝室内径的70%-80%设计。其提升水头约为0.05-0.lOm.搅拌叶片总面积，一般为第一絮凝室平均纵剖面积的10%-15%。叶片高度为第一絮凝室高度的1/2-1/3。叶片对称装设，一般为4-16片。溢流管直径可较进水管小一号。在进水管、第一及第二絮凝室、分离室、泥渣浓缩室、出水槽等处装设取样管。2澄清池各处的设计流速列于表3-7，供选用。机械搅拌澄清池池体部分的计算1.已知条件设计水量（含水厂自用水）335250/219/60.8/QmdmhLs泥渣回流量按4倍设计流量计。第二絮凝室提升流量35560.8304(/)0.304(/)QQLsms提水的停留时间1.2th总第二絮凝室及导流室内流速150/vmms（以Q提计）第二絮凝室内水的停留时间0.6mint分离室上升流速21/vmms2.设计计算（1）池的直径①第二絮凝室面积2110.3046.08()0.05Qwmv提直径11446.082.8()3.14wDm壁厚取为0.05m，则第二絮凝室外径为'110.0522.80.12.9()DDm3②导流室面积采取2216.08()wwm导流室内导流板（12块）所占面积为：210.3Am导流室和第二絮凝室的总面积为：'2221121()0.7852.96.080.312.98()4DwAm直径124412.984.1()3.14Dm壁厚取为0.05m，则导流室外径为：'220.0524.10.14.2()DDm③分离室面积3w2320.060860.8()0.001Qwmv④第二絮凝室、导流室和分离室的总面积2'222232()60.80.7854.274.65()4wDm⑤澄清池直径D24474.659.8()3.14Dm（2）池的深度4①池的容积V有效容积'2191.2263VQt3总（m）池内结构所占体积假定为3014()Vm则池的设计容积'3026314277()VVVm②池直壁部分的体积1W池的超高取00.3Hm直壁部分的水深取12.6Hm223110.7859.82.6196()4WDHm③池斜壁部分所占体积2W32127719681()WVWm④池斜壁部分的高度2H由圆台体积公式2222()3WRrRrH式中R——澄清池的半径，m，为4.9m；r——澄清池底部的半径。2rRH代入上式得32222223330HRHRHW322222334.934.98103.14HHH5所以21.5Hm⑤池底部的高度3H池底部直径229.821.56.8()dDHm池底斜坡取5%，则深度36.80.050.050.17()22dHm取30.15Hm⑥澄清池总高度H01230.32.61.50.154.55()HHHHHm（3）絮凝室和分离室①第二絮凝室高度4H410.3040.6601.8()6.08QtHmw提②导流室水面高出第二絮凝室出口的高度5H5110.3040.69()3.142.80.05QHmDv提，取0.7m③导流室出口宽度1B导流室出口流速采用360/vmms导流室出口的平均半径为：'1232.94.13.5()22DDDm1330.3040.46()0.063.143.5QBmvD提出口的竖向高度6'110.4620.65()cos45oBBm1B的准确算法是：出口环形断面的直径132122cos454.122oBDDB出口环形过水断面面积为：231111123.144.112.92.222ADBBBBB又230.3045.05()0.06QAmv提2115.0512.92.22BB，即2112.2212.95.050BB2112.912.942.225.0512.9115.3822.224.44B和0.43m取10.43Bm，此值与上述近似算法求出的0.46m相近，其误差工程上是允许的。④配水三角槽三角槽内流速取40.25/vms三角槽断面面积为：2440.06080.122()220.25Qwmv考虑今后水量的增加，三角槽断面选用：高0.75m，底0.75m。三角槽的缝隙流速取50.4/vms，则缝宽250.06080.011()4.360.43.144.36QBmv取2cm（式中4.362.920.73，见图3-17）7⑤第一絮凝室第一絮凝室上口直径为：'4120.752.91.54.4()DDm，实际采用4.24m。第一絮凝室的高度为：612542.61.50.71.81.6()HHHHHm伞形板延长线与斜壁交点的直径为：52.121.63.1423.47.12()2Dm⑥回流缝泥渣回流量3440.06080.243(/)QQms缝内流速取6150/vmms缝宽2650.2430.072()0.153.147.12QBmvD，取0.1m。⑦各部分的体积第二絮凝室的体积为：222'21452142223()440.7852.8(1.80.7)0.785(4.12.9)1.827.3()VDHHDDHm第一絮凝室如图3-20所示，其体积可分成两个圆台体计算（锥形池底的体积，考虑可能积泥，不计入）222212(1.60.16)(3.562.23.562.2)0.16(3.563.43.43.56)3337.846.244()Vm分离室的体积为：'3312()263(4427.3)192()VVVVm⑧第二絮凝室、第一絮凝室及分离室的体积比213::27.3:44:1921:1.6:7VVV8（4）进水管（槽）①进水管采用300dmm的铸铁管，其管内流速为70.86/vms②放空管和溢流管采用200d的铸铁管③出水槽采用穿孔环形集水槽a.环形集水槽中心线位置取中心线直径6D所包面积等于出水部分面积的45%，则得2'236245%()44wDD2260.4560.80.7850.7854.2D2627.360.78513.85D所以641.217.25()0.785Dm9工程中采用67.8Dmb.集水槽断面取水量超载系数为1.5。集水槽流量为：31111.50.06081.50.0456(/)22QQms槽宽0.40.4310.90.90.04560.262()BQm，取0.3m槽起点水深为30.750.750.322.5()Bcm槽终点水深为31.251.250.337.5()Bcm为安装方便，全槽采用：槽宽30.3Bm，槽高70.45Hm。c.孔眼采取集水槽孔口自由出流，设孔口前水位为0.05m。孔眼总面积为：2100.04560.0743()20.6229.810.05Qfmgh孔眼直径采用25mm，则单孔面积204.91fcm孔眼总数00743152()4.91fnf个每槽两侧各设一排孔眼，位于槽顶下方200mm处孔距6223.147.80.32()152DSmn，工程上采用0.25Sm，以留有充分的余地。d.出水总槽总槽流量321220.04560.091(/)QQms槽中流速采用80.7/vms，水深80.22Hm槽宽24880.0910.59()0.70.22QBmvH，取0.6m（5）泥渣浓缩室①浓缩室溶积4V浓缩时间取15min0.25th浓浓缩室泥渣平均浓度取2500/mgl4()2192.08QcMtV3浓（100-5）0.25（m）250010浓缩斗采用一个，形状为正四棱台体，其尺寸采用：上底为1.61.6mm下底为0.40.4mm棱台高1.8m故实际浓缩室的体积为：'431.81.61.60.40.4(1.61.6)(0.40.4)3[2.560.160.64]0.62.02()Vm②泥渣浓缩室的排泥管直径泥渣浓缩室的排泥管直径采用100mm机械搅拌澄清池搅拌设备工艺计算（一）设计概述机械搅拌澄清池搅拌设备具有两部分功能。其一，通过装在提升叶轮下部的浆板完成原水与池内回流泥渣水的混合絮凝；其二，通过提升叶轮将絮凝后的水提升到第二絮凝室，再流至澄清区进行分离，清水被收集，泥渣水回流至第一絮凝室。搅拌设备一般采用无机变速电动机。电动机功率可根据计算确定，也可参照经验数据选用。电动机功率经验数值为5-7Kw/km3.h。搅拌设备的工艺计算，主要是确定提升叶轮和搅拌叶片（浆板）的尺寸，以及电动机的功率。（二）计算例题1.已知条件设计流量33420/0.1166/Qmhmh第二絮凝室内径3.5Dm第一絮凝室深度12.22Hm第一絮凝室平均纵剖面积215Fm2.设计计算（1）提升叶轮①叶轮外径1D取叶轮外径为第二絮凝室内径的70%，则10.70.73.52.45()DDm，取2.5m②叶轮转速叶轮外缘的线速度采用11.5/vms，则1160601.511.5(/min)3.142.5vnrD③叶轮的比转速sn11叶轮的提升水量取3550.11660.583(/)QQms提叶轮的提升水头取0.1Hm所以0.750.753.653.6511.50.5831800.1snQnH提④叶轮内径2D由表3-8，当180sn时，122DD122.51.25()22DDm表3-8比转速与叶轮直径比转速sn外径与内径比12DD50-1003100-2002200-3501.8-1.4⑤叶轮出口宽度B2160()QBmKDn提式中Q