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

2、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

3、集水槽，孔径3/h20-3Omm。当单池出水量大于400m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 61Om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高度的 1/2-1/3 。叶片对称装设，一般为 4-16 片。10%-15%。叶片高度为第

4、一絮凝室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。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）Q5250m3 / d 219m3 / h 60.8L / s泥渣回流量按4 倍设计流量计。第二絮凝室提升流量Q提5Q5 60.8304(L / s) 0.304(m3 / s)水的停留时间 t总 1.2h第二絮凝室及导流室流速v150 mm/ s（以 Q提 计）第二絮凝室水的停留时间t0.6min分离室上升流速v21mm / s2. 设计计算（ 1）池的直径 第二絮凝室面积w1Q

5、提0.3042v10.056.08( m )直径D14w146.082.8(m)3.14壁厚取为0.05m，则第二絮凝室外径为D1D10.0522.80.12.9(m) 导流室面积采取w2 w1 6.08(m2 )导流室导流板（12 块）所占面积为： A1 0.3m2导流室和第二絮凝室的总面积为：14(D1 )2w2A1 0.7852.926.08 0.3 12.98(m2 )直径D 241412.984.1(m)3.14壁厚取为0.05m，则导流室外径为：D2D20.0524.1 0.14.2(m) 分离室面积w3w3Q0.060860.8( m2 )v20.001 第二絮凝室、导流室和分离

6、室的总面积22w34(D2)260.8 0.785 4.2274.65(m2 ) 澄清池直径 DD42474.659.8(m)3.14（ 2）池的深度 池的容积 V有效容积VQt总219（m3）1.2 263池结构所占体积假定为V014(m3 )则池的设计容积VV V0263 14 277( m3 ) 池直壁部分的体积W1池的超高取H 00.3m直壁部分的水深取H 12.6mW1D2 H10.785 9.822.6196(m3 )4池斜壁部分所占体积W2W2V W127719681(m3 )池斜壁部分的高度H 2由圆台体积公式W2(R2rRr 2 )H 2R 澄清池的半径，3式中m，为 4.9

7、m ；r 澄清池底部的半径。r R H 2 代入上式得H 233RH223R2H23 W20H23 34.9H 223 4.92H2381 03.14所以H 2 1.5m池底部的高度H 3池底部直径dD2H 29.82 1.56.8(m)池底斜坡取 5%，则深度 H 3d0.056.80.050.17(m) 取 H 3 0.15 mH22澄清池总高度HH0 H1H 2H 30.32.6 1.50.15 4.55( m)（ 3）絮凝室和分离室第二絮凝室高度 H 4Q提 t0.304 0.6 60H 41.8(m)w16.08导流室水面高出第二絮凝室出口的高度H 5Q提0.304H 50.69(

8、m) ， 取 0.7mD1v13.14 2.8 0.05导流室出口宽度B1导流室出口流速采用v360mm / s导流室出口的平均半径为：D3D1D22.9 4.123.5(m)2Q提0.3040.46( m)B10.063.143.5v3 D3出口的竖向高度B10.46 2 0.65(m)B1cos45oB1 的准确算法是：出口环形断面的直径D3D22B1 cos45o4.12B122出口环形过水断面面积为：ADB3.144.12 BB 12.9B2.22B23121111又AQ提0.3045.05(m2)v30.065.0512.9B12.22 B12，即 2.22B1212.9B1 5.0

9、5 012.912.9242.225.0512.9115.38 和 0.43mB122.224.44取 B10.43m ，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。配水三角槽三角槽流速取v40.25m / s三角槽断面面积为：w4Q0.06080.122( m2 )2v420.25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v50.4m / s，则缝宽B2Q0.06080.011(m)v54.360.43.144.36取 2cm（式中4.362.920.73，见图 3-17 ）第一絮凝室第一絮凝室上口直径为：D4D120.752.9

10、1.54.4( m) ，实际采用 4.24m。第一絮凝室的高度为：H 6H1H 2H 5H 42.61.50.71.81.6(m)伞形板延长线与斜壁交点的直径为：D523.42.121.63.147.12( m)2回流缝泥渣回流量Q 4Q 40.06080.243( m3 / s)缝流速取v6150mm / s缝宽B2Q 0.2430.072( m) ，取 0.1m。v6D50.153.147.12各部分的体积第二絮凝室的体积为：V2D12(H4 H5 )D22D1 2H 4440.785 2.82 (1.80.7) 0.785(4.122.92 ) 1.827.3(m3 )第一絮凝室如图 3

11、-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）V1(1.60.16)(3.5622.223.562.2)0.16(3.5623.423.43.56)3337.846.244(m2 )分离室的体积为：V3 V(V1V2 ) 263 (44 27.3)192( m3 )第二絮凝室、第一絮凝室及分离室的体积比V2 :V1 : V327.3: 44:1921:1.6 : 7（ 4）进水管（槽）进水管采用 d300mm的铸铁管，其管流速为v70.86m / s放空管和溢流管采用 d200 的铸铁管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D6 所包

12、面积等于出水部分面积的45% ，则得45%w34D62(D2 )240.45 60.80.785D 620.785 4.2227.360.785D6213.8541.21所以D67.25( m)0.785工程中采用 D 67.8mb . 集水槽断面取水量超载系数为1.5 。集水槽流量为：Q11Q 1.510.0608 1.5 0.0456(m3 / s)22槽宽B3 0.9Q10.40.90.04560.40.262( m) ，取 0.3m槽起点水深为0.75B30.750.322.5( cm)槽终点水深为1.25B31.250.337.5(cm)为安装方便，全槽采用：槽宽B30.3m ，槽高

13、 H 70.45m 。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：f 0Q10.620.04560.0743(m2 )2gh2 9.810.05孔眼直径采用 25mm，则单孔面积f04.91cm2孔眼总数nf0743152( 个 )f 04.91每槽两侧各设一排孔眼，位于槽顶下方200mm处孔距2D623.147.80.25m ，以留有充分的余Sn1520.32(m) ，工程上采用 S地。d . 出水总槽总槽流量Q22Q120.04560.091(m 3 / s)槽中流速采用v80.7m / s ，水深 H 8 0.22m槽宽B4Q20.0910.59( m)

14、， 取 0.6mv8 H 80.7 0.22（ 5）泥渣浓缩室浓缩室溶积 V4浓缩时间取t浓15min0.25h浓缩室泥渣平均浓度取2500mg / lQ(c M )t浓219 （ 100-5 ） 0.25（ m3）V425002.08浓缩斗采用一个，形状为正四棱台体，其尺寸采用：上底为 1.6m 1.6m下底为 0.4m0.4m棱台高 1.8m故实际浓缩室的体积为：V41.61.60.40.4(1.6 1.6) (0.4 0.4)1.82.02( m3 )32.560.160.640.6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

15、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 5-7 Kw/km 3.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 Q420m3 / h0.1166 m3 / h第二絮凝室径D3.5m第一絮凝室深度H 12.22m第一絮凝室平均纵剖面积F15m22. 设计计

16、算（ 1）提升叶轮叶轮外径D1取叶轮外径为第二絮凝室径的70%，则D1 0.7 D0.73.5 2.45( m) ，取 2.5m叶轮转速叶轮外缘的线速度采用v11.5m / s， 则60v1601.5n3.1411.5(r / min)D12.5叶轮的比转速ns叶轮的提升水量取Q提5Q 50.11660.583(m3 / s)叶轮的提升水头取H0.1m所以3.65nQ提3.6511.50.583nsH 0.750.10.75180叶轮径 D2由表 3-8 ， 当 ns180 时， D1D2 2D2D12.521.25(m)2表 3-8比转速与叶轮直径比转速 ns外径与径比 D1 D 250-1

17、003100-2002200-3501.8-1.4叶轮出口宽度BB60Q提KD2(m)1 n式中Q提 叶轮提升水量，即0.583m3 / sK 系数，为3.0 ；n 叶轮最大转速，r / min600.5830.1620.2(m)B2.5211.53.0（2）搅拌叶片搅拌叶片组外缘直径D3其线速度采用 v2 1m / s ，则，D360v2601n3.141.66( m)11.5叶片长度 H 2 和宽度 b ，取第一絮凝室高度的1 为 H2，即， H21H 112.220.74( m)333叶片宽度采用 b0.2m搅拌叶片数n1取叶片总面积为絮凝室平均纵剖面积的8% ，则n0.08F0.081

18、58(片)1bH 20.20.74搅拌叶片和叶轮的提升叶片均装8 片，按径向布置。（ 3）电动机功率电动机的功率应按叶轮提升功率忽然叶片搅拌功率确定提升叶轮所消耗功率N1N1Q提 H(kW )102式中水的容重，因含泥较多，故采用1100kg / m3叶轮效率，取0.5 ； H 提升水头， m，按经验公式计算。nD1211.52H2.587870.11(m)N111000.5830.11所以1020.51.39(kW )搅拌叶片所需功率N 2N 2Cw3 H 2 (r24r14 )Z (kW )400g式中C 系数，为 0.5；水的容重，采用1100kg / m3 ；H 2 搅拌叶片长度，m； Z