机械加速澄清池设计说明.docx

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1、机械加速澄清池设计说明机械加速澄清池 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

2、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

3、径20-3Omm。当单池出水量大于400m/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

4、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。 1 3 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Q=5250m3/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Q3提=5Q=560.8=304(L/s)=0.304(m/s)水的停留时间t总=1.2h 第二絮凝室及导流室内流速v1=50mm/s 第二絮凝室内水的停留时间t=0.6min 分离室上升流速v2=1mm/s 2.设计计算 池的直径 第二絮凝室 面积 wQ提1=v=0.304=6.08(m2) 10.05直径

5、D4w16.081=p=43.14=2.8(m) 壁厚取为0.05m，则第二絮凝室外径为 D1=D1+0.052=2.8+0.1=2.9(m) 2 导流室 面积采取 w=w221=6.08(m) 导流室内导流板所占面积为：A21=0.3m 导流室和第二絮凝室的总面积为： W221=p4(D1)+w2+A1=0.7852.9+6.08+0.3=12.98(m2)直径 D4W12=p=412.983.14=4.1(m) 壁厚取为0.05m，则导流室外径为： D2=D2+0.052=4.1+0.1=4.2(m) 分离室面积w3 w3=Q0.0608v=0.001=60.8(m2) 2 第二絮凝室、导

6、流室和分离室的总面积W2 W2=w3+p(D242)=60.8+0.7854.22=74.65(m2) 澄清池直径D D=4W2474.65p=3.14=9.8(m) 池的深度 3 池的容积V 有效容积 V=Qt总=2191.2263 池内结构所占体积假定为 V30=14(m) 则池的设计容积 V=V+V30=263+14=277(m) 池直壁部分的体积W1 池的超高取 H0=0.3m 直壁部分的水深取 H1=2.6m W1=p4D2H1=0.7859.822.6=196(m3) 池斜壁部分所占体积W2 WV-W32=1=277-196=81(m) 池斜壁部分的高度H2 由圆台体积公式 W22

7、=(R+rR+r2)p3H2 式中 R澄清池的半径，m，为4.9m； r澄清池底部的半径。 r=R-H2代入上式得 H322-3RH2+3R2H32-pW2=0 H32232-34.9H2+34.9H2-3.1481=0 4 所以 H2=1.5m 池底部的高度H3 池底部直径 d=D-2H2=9.8-21.5=6.8(m) 池底斜坡取5%，则深度Hd3=20.05=6.820.05=0.17(m)取H3=0.15m 澄清池总高度H H=H0+H1+H2+H3=0.3+2.6+1.5+0.15=4.55(m) 絮凝室和分离室 第二絮凝室高度H4 HQ提t0.3044=w=0.6606.08=1.

8、8(m) 1导流室水面高出第二絮凝室出口的高度H5 HQ提5=pD=0.3043.142.80.05=0.69(m)， 取0.7m 1v1导流室出口宽度B1 导流室出口流速采用v3=60mm/s 导流室出口的平均半径为：DD1+D22.93=2=+4.12=3.5(m) B提1=QvpD=0.3040.063.143.5=0.46(m) 33出口的竖向高度 5 B1=B1=0.462=0.65(m) cos45oB1的准确算法是： 出口环形断面的直径 B2 D3=D2-212cos45o=4.1-2B1 出口环形过水断面面积为： A=pD3B1=3.144.1-22B21B1=12.9B1-2

9、.22B1 又 A=Q提=0.304=5.05(m2v) 30.065.05=12.9B1-2.22B21，即2.22B21-12.9B1+5.05=0 B=12.912.92-42.225.0512.911122.22=4.44=5.38和0.43m 取B1=0.43m，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 三角槽内流速取 v4=0.25m/s 三角槽断面面积为： w4=Q=0.06080.25=0.122(m22v) 42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v5=0.4m/s，则缝宽 B2=Qv=0.060

10、80.43.144.36=0.011(m) 5p4.36取2cm 6 第一絮凝室 第一絮凝室上口直径为：D4=D1=20.75=2.9+1.5=4.4(m)，实际采用4.24m。 第一絮凝室的高度为： H6=H1+H2-H5-H4=2.6+1.5-0.7-1.8=1.6(m) 伞形板延长线与斜壁交点的直径为： D5=23.4+回流缝 泥渣回流量 Q=4Q=40.0608=0.243(m/s) 缝内流速取 v6=150mm/s 缝宽 B2=32.12+1.6-3.14=7.12(m) 2Q0.243=0.072(m)，取0.1m。 v6pD50.153.147.12各部分的体积 第二絮凝室的体积

11、为： 44222 =0.7852.8(1.8+0.7)+0.785(4.1-2.9)1.8 =27.3(m3)第一絮凝室如图3-20所示，其体积可分成两个圆台体计算 V2=pD12(H4+H5)+p22D-D2(1)H4V1=p3=37.84+6.2=44(m2)(1.6-0.16)(3.562+2.22+3.562.2)+p30.16(3.562+3.42+3.43.56)分离室的体积为： V3=V-(V1+V2)=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:V3=27.3:44:192=1:1.6:7 7 进水管 进水管 采用d=300m

12、m的铸铁管，其管内流速为v7=0.86m/s 放空管和溢流管 采用d=200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所包面积等于出水部分面积的45%，则得 45%wpD2p(D23=46-42) 0.4560.8=0.785D226-0.7854.2 27.36=0.785D26-13.85 所以 D41.216=0.785=7.25(m) 8 工程中采用D6=7.8m b.集水槽断面取水量超载系数为1.5。集水槽流量为： 113 Q1=Q1.5=0.06081.5=0.0456(m/s) 22槽宽 B30.9Q10.4=0.90.04560.4=0.2

13、62(m)， 取0.3m 槽起点水深为 0.75B3=0.750.3=22.5(cm) 槽终点水深为 1.25B3=1.250.3=37.5(cm) 为安装方便，全槽采用：槽宽B3=0.3m，槽高H7=0.45m。 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：Sf0=Q10.0456=0.0743(m2) m2gh0.6229.810.052孔眼直径采用25mm，则单孔面积f0=4.91cm 孔眼总数 n=Sf0743=152(个) f04.91每槽两侧各设一排孔眼，位于槽顶下方200mm处 孔距 S=2pD623.147.8=0.32(m)，工程上采用S=0.

14、25m，以留有充分的余n152地。 d.出水总槽 3总槽流量 Q2=2Q1=20.0456=0.091(m/s) 槽中流速采用 v8=0.7m/s， 水深H8=0.22m 槽宽 B4=Q20.091=0.59(m)， 取0.6m v8H80.70.22泥渣浓缩室 浓缩室溶积V4 浓缩时间取 t浓=15min=0.25h 浓缩室泥渣平均浓度取d=2500mg/l V4=Q(c-M)t浓d=2190.25=2.08 25009 浓缩斗采用一个，形状为正四棱台体，其尺寸采用： 上底为1.6m1.6m 下底为0.4m0.4m 棱台高1.8m 故实际浓缩室的体积为： 1.8V4=1.61.6+0.40.

15、4+(1.61.6)(0.40.4)3 =2.56+0.16+0.640.6=2.02(m3) 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 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3用。电动机功率经验数值为5-7 Kw/km.h。搅拌设备的工艺计算，主要是确定提升叶轮和搅拌叶片的尺寸，以及

16、电动机的功率。 计算例题 1.已知条件 设计流量Q=420m/h=0.1166m/h 第二絮凝室内径D=3.5m 第一絮凝室深度H1=2.22m 第一絮凝室平均纵剖面积F=15m 2.设计计算 提升叶轮 叶轮外径D1 取叶轮外径为第二絮凝室内径的70%，则 D1=0.7D=0.73.5=2.45(m)， 取2.5m 叶轮转速 叶轮外缘的线速度采用v1=1.5m/s， 则 n=23360v1601.5=11.5(r/min) pD13.142.5 叶轮的比转速ns 10 叶轮的提升水量取Q提=5Q=50.1166=0.583(m3/s) 叶轮的提升水头取H=0.1m 所以 nQ提0.583s=3

17、.65nH0.75=3.6511.50.10.75=180 叶轮内径D2 由表3-8， 当ns=180时，D1D2=2 D12=D2=2.52=1.25(m) 表3-8 比转速与叶轮直径 比转速ns 外径与内径比D1D2 50-100 3 100-200 2 200-350 1.8-1.4 叶轮出口宽度B B=60Q提KD2(m) 1n式中 Qm3提叶轮提升水量，即0.583/s K系数，为3.0； n叶轮最大转速，r/min B=600.5833.02.5211.5=0.1620.2(m) 搅拌叶片 搅拌叶片组外缘直径D3 其线速度采用v2=1m/s，则， D60v2603=pn=13.14

18、11.5=1.66(m) 叶片长度H2和宽度b， 取第一絮凝室高度的13为H112，即，H2=3H1=32.22=0.74(m) 叶片宽度采用b=0.2m 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 n0.08F1=bH=0.0815=8(片) 20.20.7411 搅拌叶片和叶轮的提升叶片均装8片，按径向布置。 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N1 rQ提H(kW) N1=102h式中 r水的容重，因含泥较多，故采用1100kg/m h叶轮效率，取0.5；H提升水头，m，按经验公式计算。 3nD111.52.5 H=0.11(m

19、) =8787所以 N1=2211000.5830.11=1.39(kW) 1020.5搅拌叶片所需功率N2 N2=Crw3H2400g(r24-r14)Z(kW) 3式中 C系数，为0.5； r水的容重，采用1100kg/m； H2搅拌叶片长度，m；Z搅拌叶片数； g重力加速度，9.81m/s；r1搅拌叶片组的内缘半径，为0.63m； r2搅拌叶片组的外缘半径，为0.83m；w叶轮角速度，rad/s w=22pn23.1411.5=1.2(rad/s) 606011001.230.74(0.834-0.634)8=0.46(kW) 所以， N1=0.54009.81搅拌器轴功率N： N=N1+N2=1.38+0.46=1.84(kW) 电动机功率N：传动效率h=0.50.75，现取0.5， N=Nh=1.84=3.68(kW) 0.5选用电机功率为4.5kW，减速机构采用三角皮带和蜗轮蜗杆。 12