机械搅拌澄清池设计说明书

1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么

1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/s

1.3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

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(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

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池体计算尺寸示意图

3.1二反应室

Q=1680/3600=0.4667 m 3/s 第二反应室计算流量Q ’=5Q=5?0.4667=2.3335 m 3

/s 设第二反应室内导流板截面积A 1为0.035m 2，u 1为0.04m/s '2

11Q 2.333558.30.04

m u ω=== ()()1114458.30.0358.63.14

A D m ωπ++=== 取第二反应室直径D 1=9.0m ，反应室壁厚δ1=0.25m 第二反应室外径D 1 '=D 1+2δ1=9.0+2×0.25=9.5m 取第二反应室内停留时间t 1=60s(t 1=30~60s)

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11' 2.333560 2.458.3

Q t H m ω?===考虑布置结构，选用H 1=3.0m 3.2导流室

导流室中导流板截面积A 2=A 1=0.035 m 2

导流室面积ω2=ω1=58.3m 2

212.8D m === 取导流室外径为13m ，导流室壁厚为δ2 =0.1m

导流室外径D 2 '=D 2+2δ2=13+2×0.1=13.2m

第二反应室出水窗高度

212' 1.752D D H m -==，因H 2需满足

H 2=1.5~2.0m ，因此符合要求 导流室出口流速u 6=0.04m/s 出口面积236' 2.333558.30.04

Q A m u === 则出口截面宽()()

33212258.3 1.65' 3.14139.5A H m D D π?===++

出口垂直高度33' 2.3H m ==

3.3分离室

取分离室上升流速u 2为0.0011m/s 分离室面积232Q 0.46674240.0011

m u ω=== 池总面积2

2

2

23'13.242456044D m ππωω?=+=+=

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26D m ===,半径为R=13m

3.4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

'360036000.4667 1.52520V QT m ==??= 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=2621m 3

取池超高H 0=0.3m

设池直壁高H 4=1.2m 池直壁部分容积2

2

214 3.1426 1.263644

D W H m π?==?= W 2+W 3=V-W 1=2621-636=1985m 3

取池圆台高度H 5=4.8m ，池圆台斜边倾角为45o

则底部直径为D T =D-2H 5=26- 4.8×2=16.4m 本池池体采用球壳式结构，取球冠高H 6=1.05m

圆台容积

()2222352 4.813138.28.21706322223T T H D D D D W m ππ???????=+?+=+?+=?? ? ????????? 球冠半径222266416.44 1.0532.588 1.05

T D H R m H ++?===?球冠

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页脚内容6 球冠体积223636H 1.05W 1.0532.5111m 33H R ππ????=-=?-= ? ?????

球冠 池实际有效体积V=W 1+W 2+W 3=636+1985+111=2732m 3

3

26271.04

V'=V m = 实际总停留时间2627 1.5 2.31732.5T h ?=

= 池总高0456H=0.30 1.2 4.8 1.057.35H H H H m +++=+++=

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/u m s =

三角槽直角边长1 1.0B m === 三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同u 3 出水孔总面积231.10 1.100.4667 1.00.5

Q m u ?=== 采用孔径d=0.1m 每孔面积为0.007854m 2 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321.10.466740.5/0.1127u m s π

??==? 3.6第一反应室

二反应室板厚m 15.03=δ

第一反应室上端直径D 3=D 1’+2B 1+23δ=9+2×1+2×0.3=11.3m

第一反应室高74531 1.2 4.80.15 2.5 3.35H H H H m δ=+--=+--=，

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页脚内容7 取3.65m 。

伞形板延长线与池壁交点直径

34716.411.3 3.3517.222

T D D D H m ++=+=+= 取s m u /15.04=,泥渣回流量：Q Q 4''= 回流缝宽度244440.46670.2m 3.1417.20.15

Q B D u π?===?? 设裙板厚40.04m δ=

伞形板下端圆柱直径

))

5424217.220.20.0416.6D D m δ=-+=-+= 按等腰三角形计算：

伞形板下檐圆柱体高度84517.216.60.6H D D m =-=-= 伞形板离池底高度51016.616.40.1m 22

T D D H --=== 伞形板锥部高度97810 3.350.60.1 2.65H H H H m =--=--=

3.7容积计算

第一反应室容积

222229510135358553()()12412

T T H D H V D D D D H D D D D W πππ=+++++++ 222223

3.14 2.65 3.1416.6 3.140.1(11.311.316.616.6)0.6(16.616.61241216.416.4)111672m ???=+?++?++?++= 第二反应室加导流室容积

()()()()22221121112223'4

43.14 3.149 2.50139.5 2.50 1.022144

V D H D D H B m π

π=+--=??+--= 分离室容积：V 3 = V ’—(V 1 + V 2) = 2520– 672 – 221= 1627m 3

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