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1、1设计任务1.1设计题目机械加速搅拌澄活池工艺设计1.2设计要求设计规模为1600n3/h,水厂自用水量为5 %,净产水能力为 1600n3/d 1.05= 1680m3/d =0.4667m 3/s1.3设计内容完成机械加速搅拌澄活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活池是利用转动的叶轮使泥渣在池内循环流动，完成接触絮凝和澄活的过程。该型澄活池由第一絮凝室、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。活水向上集水槽排出。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
2、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）澄活池届泥渣循环型澄活池，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，与几倍丁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。这种水池不仅适用丁一般的澄活也适用丁石灰软化的澄活。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35倍；活水区上升流速一般采 用0.81.1mm/s，当处理低温低浊水时可 采用 0.70.9mm/s
3、;(3) 水在池中的总停留时间为 1.21.5h ,第一絮凝室和第二絮凝室的停留时间 一般控制在2030min,第二反应室按计算流量计的停留时间为 0.51min(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) 加药点一般设丁池外，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) 活水区高度为1.52.0m；(8) 底部锥体坡角一般在450左右，当设有刮泥装置时也可做成平底(9) 方式可选用淹没孔集水
4、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0.40.6m/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丁 1000mg/L,且池径小丁 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13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
5、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) 机械搅拌澄活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，并形成澄活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 0.80.9，高度为一反应室高度的1/31/2 , 宽度为高度的1
6、/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，有助丁改进澄活池处理效果，减少池底积泥。3设计计算池体计算尺寸示意图3.1二反应室 _3Q=1680/3600=0.4667 m/s第二反应室计算流量 Q =5Q=5 0.4667=2.3335 m 3/s 2设第二反应室内导流板截面积 A为0.035m, ui为0.04m/s_ - _ _ _Q 2.33352=58.3m2u10.04Di4 58.3 0.035=8.6m3.14取第二反应室直径 D=9.0m,反应室壁厚S 1=0.25m第二反应室外径 D =D1+2 S 1=9.0+2 0.25=
7、9.5m取第二反应室内停留时间11=60s(t 1=3060s)H Qt 2.3335 60H=3.0mHi切58 32.4m考虑布置结构，选用3.2导流室导流室中导流板截面积 A2=A=0.035 m2导流室面积2=3 i=58.3m2!4 二 D24 - 9.52D2 = J+切2 +A2 1 = JI+ 58.3+ 0.035 |= 12.8mV兀 I 4J4；取导流室外径为13m导流室壁厚为a 2 =0.im导流室外径 D=D2+2a2=13+20.1=13.2m第二反应室出水窗高度H 2 = W_2- = 1.75m，因H2需满足R=1.52.0m,因此符合要求导流室出口流速U6=0
8、.04m/s堂=2.3335出口面积& %0.0458.3m2则出口截面宽H32A32 58.3=1.65mD2 D13.14 13 9.5出口垂直高度H3=；H3 = 2.3m3.3分离室取分离室上升流速U2为0.0011m/sQ分离室面积3 =U20.4667,2=424 m0.0011 = 424 322 = 56而44-44 560 CD = J了 =寸一-=26m，半径为 R=13m3.4池深计算图 B-35池深计算符号示意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 V = 3600QT = 3600 0.4667 1.5= 2520m3考虑增加4%勺结构容积
9、则池计算总容积V=V ( 1+0.04 ) =2520刈.04=2621nB取池超高H)=0.3m3.14 26241.2= 636m2设池直壁高H=1.2m-D2池直壁部分容积理 r %W+姑V-W=2621-636=1985n3取池圆台高度Hs=4.8m,池圆台斜边倾角为45o则底部直径为 Dr=D-2H=26- 4.8 2=16.4m本池池体采用球壳式结构，取球冠高 H=1.05m圆台容积观=2+D 国 + 业l=48(132 +13x8.2 + 8.22 )=1706m33 J 2 2 I 2 J3球冠半径R求冠Dt2 4H；8H616.42 4 1.0528 1.0532.5m.2球
10、冠体积W3 =HqR求冠H6 ) =JI3 J2(1.05)3E.05 32.5=111mI 3 )池实际有效体积V=W+W+W=636+1985+111=2732m2627m31.04实际总停留时间T = 2627 L5=2.3h1732.5池总高 H=H0 H4 H5 H6 = 0.30 1.2 4.8 1.05 = 7.35m3.5配水三角槽进水流量增加10%勺排泥耗水量，设槽内流速u3 = 0.5m/s三角槽直角边长1.10 Q1.10 0.4667 1.0m0.5三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同 U31.10Q出水孔总面积=一 U31.10 0.46670.5=1.0m2采用孔径d
11、=0.1m每孔面积为0.007854m2出水孔数=1.00.007854= 127 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u3 =3.6第一反应室二反应室板厚；3 =1.1。4667 Em/s0.12 1270.15m第一反应室上端直径 D=D +2B+2 3=9+2X1+20.3=11.3m第一反应室高 H 7 = H 4 十 H5 - 一 H1 = 1.2 + 4.8 0.15 2.5 = 3.35m ,取 3.65m。伞形板延长线与池壁交点直径D416.4 11.323.35= 17.2m取U4 = 0.15m/s,泥渣回流量：Q- 4Q回流缝宽度B24Q4 0.4
12、667=0.2m二 D4U43.14 17.2 0.15设裙板厚七=0.04m 伞形板下端圆柱直径D5=D2、.2b24 = 17.2-2 2 0.2 0.04 = 16.6m按等腰三角形计算：伞形板下檐圆柱体高度H8 = D4 - D5 = 17.2 - 16.6 = 0.6m伞形板离池底高度H10 = D= 16.6216.4 = 0.1m伞形板锥部高度 H9 = H7 - H8-H10 = 3.35 - 0.6 - 0.1 = 2.65m 3.7容积计算第一反应室容积-H oo D2-H ooD)3.142.65“22、3.1416.63.140.1=(11.忘 11.316.616.6
13、)0.6(16.6 16.61241216.416.4 111=67淋第二反应室加导流室容积V2 DHD，D12 H1B12 411421113.14。3.14 o o。922.50 132- 9.522.50 - 1.0 = 221m3443 分离室容积：V = V (V1 + V2)= 2520 - 672 - 221= 1627m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221 60第二反应室=7.9min 1680第一反应室=7.9 3.0=23.7min分离室=7.9 X7.4=58.4min其中第一反应室和第二反应室停留时间之和为 31
14、.6min 3.8进水系统进水管选用 d=600mm v6 = 0.80m / s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8-36耦射槽计算示意1一辐射集水槽，2一环形集水槽-港没出流N一自由出流 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）Q 0.4667 q 120.039m3/s设辐射槽宽b1槽底坡降il =12=0.25 m0.1m槽内终点水深h2 =q辐,槽内水流流速为V51 = 0.4m/
15、s ,0.039=0.39mV51b!0.4 0.25槽内起点水深h12hk3h22( il、+ h2 -il33gb22aq辐21 0.03929.8 0.2520.135m2 0.13530.1(0.39 -)0.3930.1 = 0.3m按2q辐校核，取糟内水流流速V510.6m/sh22 0.039=0.52m0.6 0.251 0.07823= 0.21m9.8 0.252hi2 0.2130.52球专）22 -0.1 = 0.46m3图8-37槽高计算示意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0.2
16、m。槽起点断面高为 0.30+0.07+0.05+0.2=0.62m槽终点断面高为 0.40+0.07+0.05+0.2=0.72m(2)环形集水槽=0.23m3/sQ 0.4667 q环=二= 22v52 = 0.6m/s槽宽b2J0.5m,考虑施工方便槽底取为平底则il = 0 槽内终点水深h4 = 0 = 0.77m4 0.6 0.5aQ21 1 0.232儿=30.28mkgb2- 9.81 0.52=0.806m0.8m /s槽内起点水深贝=/2 0.28 +0.772 0.77流量增加一倍时，设槽内流速v52 =hs2 0.44631.1721.23m1.17设计取用环槽内水深为0
17、.85m, 槽断面高为 0.85+0.07+0.05+0.3=1.27m(3)总出水槽设计流量Q =0.4667m3/s,槽宽b=0.7m,总出水槽按矩形渠道计算, 槽内水流流速V53 = 0.8m/s,槽底坡降il =0.20m,槽长为6.6m。0.4667 =0.83m不曰内、水沫6v53 b,0.8 0.7Q 0.46672n = 0.013, A =0.58m20.46672 0.83 0.7=0.247V530.8y = 2.5、n - 0.13 - 0.75希心 - 0.10)=2.5 J0.013 - 0.13 - 0.75了0.217( 0.013 - 0.10) = 0.15
18、0111C = 1Ry = 0.2470.1507 = 62.35n0.013RC2槽内起点水深0.820.247 62.352=0.000667h5 =底- 0.2 0.000667 6.6 = 0.83 - 0.2 0.000667 6.6 = 0.63m流量增加一倍时总出水槽内流量Q = 0.9334m3 / s,槽宽b = 0.7m,取槽内流速v53为0.9m/s,0.9334槽内终点水深h6 = 2 CC0.7 0.9=1.48mn = 0.013A Q 0.93342A1.0mV530.91.0R =: = 0.272 1.48 0.7y = 2.5、0.013 - 0.13-0.
19、75、0.260（、0.013- 0.10） = 0.1497C = 0.27.1497 = 63.230.0130.92i =:-2 = 0.000750.27 63.232.一 槽内起点水深 h5 = 1.48 - 0.2 0.00075 6.6 = 1.28m设计取用槽内起点水深为1.3m设计取用槽内终点水深为1.5m槽超高定为0.3m按设计流量计算得从辐射槽起点至总出水槽终点的水面坡降为h = (n il F) hF) il=(0.3 0.1 - 0.39) (0.806-0.77) 0.000667 6.6 = 0.05m设计流量增加一倍时从辐射槽起点至总出水槽终点的水面坡降为h =
20、 (0.46 0.1 - 0.52) (1.23T.17) (1.28 0.2 T.48) = 0.1m辐射集水槽采用空口出流，取孔口前水位高为0.05m，流量系数P取为0.620.039每侧孔口数目2f-d22 0.06350.0252=64.7 个r5 - -c 2孑 L 口面积 f = =c c Q,= 0.0635m1 ,2gh 0.622 9.81 0.05在辐射集水槽双侧及环形集水槽外侧预埋 Dg25塑料管作为集水孔，如安装斜板（管）时，可将塑料管剔除，则集水孔径改为 D=32mim安装斜板（管）后流量为2q辐，则孔口面积增加一倍为0.127 m2每侧孔口数目n?L =2 0.12
21、70.0322=78.99 个设计采用每侧孔口数为79 （包括环形吉水槽1/2长度单孔数目）3.10排泥及排水计算（1）污泥浓缩室：总容积根据经验按池总容积的1%考虑。V4 = 0.01V = 2520 0.01 = 25.2m3V425.20 3分设三斗，每斗力=三=二一=8.4m3 3设污泥斗上底面积：2 22S上= 2.8 2.38 - 2.8 h斗= 2.8 2.38 2.8 0.12 = 6.89m式中 h斗=R3 3=8.55-，8.552 - 1.42 = 0.12m-下底面积S下=0.5 0.5 = 0.25m污泥斗容积V斗2 (6.89 0.25 X 6.89 0.25) =
22、 5.64m3三斗容积 V4 = 5.64* 3= 16.92m316.92 污泥斗总容积为池容积的-m = 0.67%2520（2）排泥周期：本池在重力排泥时进水悬浮物含量 S1一股壬1000mg/l ,出水悬3 浮物含量S4 一般10mg/l。污泥含水率p=98%浓缩污泥谷重z = 1.02t / m十104V4(100-p) 10000 16.92(100-98)1.02 17932.67 .T0 = =min(Si-S4)Q60(S -S4)0.3208(S - S4)S1-S490190290390490590690790890990To199.394.461.846.036.630
23、.426.022.720.118.1(2 )排泥历时：设污泥斗排泥管直径dg100，其断面积-0.12201 = 0.00785m2014电磁排泥阀适用水压h 土 4m取，=0.03,管长 l = 5m局部阻力系数：进口 =1 0.5 = 0.5, 丁字管 =1 0.1 = 0.1出口 =仆1 =1,45。弯头，=仆0.4 = 0.4闸阀匚=0.15+4.3 = 4.45(闸阀、截止阀各一个)=6.45排泥流量2功 一 0.1 J2gh=0.3340.12 3、2 9.81 4 = 0.0229m3/s4排泥历时t05.64 =246.29s 0.0229放空时间计算：设池底中心排空管直径 d
24、g250mm020.25240.04909m212100、., 图8-40放空管计算示意本池开始放空时水头为池E行水位至池底管中心局程H2 ,H2 = H4 H5 H6 0.7/2 = 1.2 4.8+1.05+0.35=7.4m 取=0.03,管长 l = 15m局部阻力系数： 进口 1=1 0.5 = 0.5，出口 2=1 1 = 1,闸阀 J =0.2乂2 = 0.4,丁字管 匕=1乂0.1 = 0.1寸=2.0= 0.46瞬时排水量q =、*02、., 2gH20.03 151， 2.00.25= 0.46 0.04909、2 9.81 7.4 = 0.27m3/s放空时间：11t = t1 t2 = 2K1(H22 - H12)-1 4-I4 -I o2K2(DTH12 DTH12ctg H/ctg2：)35D2232式中 K1d2 ；2g 0.46 0.25 2 9.81 4154 = 7.850.46 0.252、2 9.81ctgw=1, Dt = 16.4, H2= 7.4,Hi= 6.2111t = 2 4156.14 (7.42-6.2习 2 7.85(16.42 6.2,4 3 4-16.4 6.226.22) = 17018.4s = 4.73h35
