机械搅拌澄清池设计说明书

同济大学浙江学院07环境工程070101王佳11设计任务1.1设计题目机械加速搅拌澄清池工艺设计1.2设计要求设计规模为1600m³/h,水厂自用水量为5%,净产水能力为1600m³/d×1.05=1680m³/d=0.4667m³/s1.3设计内容完成机械加速搅拌澄清池工艺设计说明书一份，手绘1号图纸一张2设计说明2.1机械搅拌澄清池的工作原理机械搅拌澄清池是利用转动的叶轮使泥渣在池内循环流动，完成接触絮凝和澄清的过程。该型澄清池由第一絮凝室、第二絮凝室和分离室组成。在第一和第二絮凝室内，原水中胶体和回流泥渣进行接触絮凝，结成大的絮体后，在分离室中分离。清水向上集水槽排出。下沉的泥渣一部分进入泥渣浓缩室经排泥管排除，另一部分沿回流缝在进入第一絮凝室进行絮凝。2.2机械搅拌澄清池的工作特点机械搅拌（原称机械加速）澄清池属泥渣循环型澄清池，其特点是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。加药混合后的原水进水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应。然后经叶轮提升至第一反应室继续反应，以结成较大的絮粒。再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。这种水池不仅适用于一般的澄清也适用于石灰软化的澄清。2.3机械搅拌澄清池设计要点及数据(1)二反应室计算流量（考虑回流因素在内）一般为出水量的3~5倍；(2)清水区上升流速一般采用0.8~1.1mm/s，当处理低温低浊水时可采用0.7~0.9mm/s；(3）水在池中的总停留时间为1.2~1.5h，第一絮凝室和第二絮凝室的停留时间一般控制在20~30min,第二反应室按计算流量计的停留时间为0.5~1min(4)为使进水分配均匀，可采用三角配水槽缝隙或孔口出流以及穿孔管配水等；为防止堵塞，也可采用底部进水方式。(5)加药点一般设于池外，在池外完成快速混合。一反应室可设辅助加药管以备投加助凝剂。软化时应将石灰投加在以反应室内，以防止堵塞进水管道。(6)第二反应室内应设导流板，其宽度一般为直径的0.1左右(7)清水区高度为1.5~2.0m；(8)底部锥体坡角一般在45°左右，当设有刮泥装置时也可做成平底同济大学浙江学院07环境工程070101王佳2(9)方式可选用淹没孔集水槽或三角堰集水槽，过孔流速为0.6m/s左右。池径较小时，采用环形集水槽；池径较大时，采用辐射集水槽及环形集水槽。集水槽中流速为0.4~0.6m/s，出水管流速为1.0m/s左右。考虑水池超负荷运行和留有加装斜板（管）的可能，集水槽和进水管的校核流量宜适当增大。(10)进水悬浮物含量经常小于1000mg/L，且池径小于24m时可用采污泥浓缩斗排泥和底部排泥相结合的形式，一般设置1~3个排泥斗，泥斗容积一般为池容各的1%~4%；小型水池也可只用底部排泥。进水悬浮物含量超过1000mg/L或池径24m时应设机械排泥装置。(11)污泥斗和底部排泥宜用自动定时的电磁排泥阀、电磁虹吸排泥装置或橡皮斗阀，也可使用手动快开阀人工排泥。(12)在进水管、第一反应室、第二反应室、分离区、出水槽等处，可视具体要求设取样管。(13)机械搅拌澄清池的搅拌机由驱动装置、提升叶轮、搅拌浆叶和调流装置组成。驱动装置一般采用无极变速电动机，以便根据水质和水量变化调整回流比和搅拌强度；提升叶轮用以将一反应室水体提升至二反应室，并形成澄清区泥渣回流至一反应室；搅拌桨叶用以搅动一反应室水体，促使颗粒接触絮凝；调流装置用作调节回流量。有关搅拌机的具体设计计算见给水排水设计手册第九册《专用机械》。(14)搅拌浆叶外径一般为叶轮直径的0.8~0.9，高度为一反应室高度的1/3~1/2，宽度为高度的1/3。某些水厂的实践运行经验表明，加长叶片长度、加宽叶片，使叶片总面积增大，搅拌强度增大，有助于改进澄清池处理效果，减少池底积泥。3设计计算同济大学浙江学院07环境工程070101王佳3池体计算尺寸示意图3.1二反应室Q=1680/3600=0.4667m3/s第二反应室计算流量Q’=5Q=50.4667=2.3335m3/s设第二反应室内导流板截面积A1为0.035m2，u1为0.04m/s'211Q2.333558.30.04mu1114458.30.0358.63.14ADm取第二反应室直径D1=9.0m，反应室壁厚δ1=0.25m第二反应室外径D1'=D1+2δ1=9.0+2×0.25=9.5m取第二反应室内停留时间t1=60s(t1=30~60s)同济大学浙江学院07环境工程070101王佳4111'2.3335602.458.3QtHm考虑布置结构，选用H1=3.0m3.2导流室导流室中导流板截面积A2=A1=0.035m²导流室面积ω2=ω1=58.3m²221222'449.558.30.03512.844DDAm取导流室外径为13m，导流室壁厚为δ2=0.1m导流室外径D2'=D2+2δ2=13+2×0.1=13.2m第二反应室出水窗高度212'1.752DDHm，因H2需满足H2=1.5~2.0m，因此符合要求导流室出口流速u6=0.04m/s出口面积236'2.333558.30.04QAmu则出口截面宽33212258.31.65'3.14139.5AHmDD出口垂直高度33'22.3HHm3.3分离室取分离室上升流速u2为0.0011m/s分离室面积232Q0.46674240.0011mu池总面积22223'13.242456044Dm同济大学浙江学院07环境工程070101王佳54456026Dm,半径为R=13m3.4池深计算池深计算示意图见图3-35，取在池中停留时间T=1.5h有效容积3'360036000.46671.52520VQTm考虑增加4%的结构容积则池计算总容积V=V'（1+0.04）=2520×1.04=2621m³取池超高H0=0.3m设池直壁高H4=1.2m池直壁部分容积222143.14261.263644DWHmW2+W3=V-W1=2621-636=1985m³取池圆台高度H5=4.8m，池圆台斜边倾角为45º则底部直径为DT=D-2H5=26-4.8×2=16.4m本池池体采用球壳式结构，取球冠高H6=1.05m圆台容积22223524.813138.28.21706322223TTHDDDDWm球冠半径222266416.441.0532.5881.05TDHRmH球冠同济大学浙江学院07环境工程070101王佳6球冠体积223636H1.05W1.0532.5111m33HR球冠池实际有效体积V=W1+W2+W3=636+1985+111=2732m³326271.04V'=Vm实际总停留时间26271.52.31732.5Th池总高0456H=0.301.24.81.057.35HHHHm3.5配水三角槽进水流量增加10%的排泥耗水量，设槽内流速30.5/ums三角槽直角边长131.101.100.46671.00.5QBmu三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同u3出水孔总面积231.101.100.46671.00.5Qmu采用孔径d=0.1m每孔面积为0.007854m²出水孔数1.01270.007854个为施工方便采用沿三角槽每4º设置一孔共127孔。孔口实际流速321.10.466740.5/0.1127ums3.6第一反应室二反应室板厚m15.03第一反应室上端直径D3=D1’+2B1+23=9+2×1+2×0.3=11.3m第一反应室高745311.24.80.152.53.35HHHHm，取3.65m。同济大学浙江学院07环境工程070101王佳7伞形板延长线与池壁交点直径34716.411.33.3517.222TDDDHm取smu/15.04,泥渣回流量：QQ4''回流缝宽度244440.46670.2m3.1417.20.15QBDu设裙板厚40.04m伞形板下端圆柱直径54242217.2220.20.0416.6DDBm按等腰三角形计算：伞形板下檐圆柱体高度84517.216.60.6HDDm伞形板离池底高度51016.616.40.1m22TDDH伞形板锥部高度978103.350.60.12.65HHHHm3.7容积计算第一反应室容积222229510135358553()()12412TTHDHVDDDDHDDDDW2222233.142.653.1416.63.140.1(11.311.316.616.6)0.6(16.616.61241216.416.4)111672m第二反应室加导流室容积22221121112223'443.143.1492.50139.52.501.022144VDHDDHBm分离室容积：V3=V’—(V1+V2)=2520–672–221=1627m3同济大学浙江学院07环境工程070101王佳8则实际各室容积比二反应室：一反应室：分离室=1:3.0:7.4池各室停留时间第二反应室=221607.9min1680第一反应室=7.9×3..0=23.7min分离室=7.9×7.4=58.4min其中第一反应室和第二反应室停留时间之和为31.6min3.8进水系统进水管选用d=600mm，60.80/vms出水管选用d=600mm3.9集水系统本池因池径较大，采用辐射式给水槽和环形集水槽集水。设计时辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑，见图根据要求本池考虑加装斜管（板）可能，所以对集水系统除按设计水量计算外，还以2Q进行校核，决定槽断面尺寸。（1）辐射集水槽（全池共设12根）3Q0.46670.039m/1212qs辐设辐射槽宽mb25.01，槽内水流流速为smv/4.051，同济大学浙江学院07环境工程070101王佳9槽底坡降mil1.0槽内终点水深25110.0390.39v0.40.25qhmb辐槽内起点水深ililhhhhk323222231式中22332210.0390.135m9.80.25kaqhgb辐32151223220.1350.12(0.39)0.10.30.39332'0.6/20.0390.520.60.2510.0780.219.80.25khmqvmshmhm辐按校核，取槽内水流流速32120.210.12(0.52)0.10.460.5233hm设计取水槽内起点水深为0.30m，槽内终点水深为0.40m，孔口出流孔口前水位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m。槽起点断面高为0.30+0.07+0.05+0.2=0.62m同济大学浙江学院07环境工程070101王佳10槽终点断面高为0.40+0.07+0.05+0.2=0.72m（2）环形集水槽3522422332232352Q0.46670.23/220.6/0.5,00.230.770.60.510.230.289.810.520.280.770.8060.77'0.8/kqmsvmsmilhmaQhmgbhmvms环槽宽b为考虑施工方便槽底取为平底则槽内终点水深槽内起点水深流量增加一倍时，设槽内流速22332243230.46670.4469.810.50.466701.170.80.520