机械搅拌澄清池设计说明书.docx
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机械搅拌澄清池设计说明书
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=0.4667m3/s
1.3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3~5倍;
⑵活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1.5~2.0m;
(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0.8~0.9,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_3
Q=1680/3600=0.4667m/s
第二反应室计算流量Q‘=5Q=50.4667=2.3335m3/s2
设第二反应室内导流板截面积A为0.035m,ui为0.04m/s
_'-___
Q2.33352
—==58.3m2
u10.04
Di
458.30.035
=8.6m
3.14
取第二反应室直径D=9.0m,反应室壁厚S1=0.25m
第二反应室外径D'=D1+2S1=9.0+2>0.25=9.5m
取第二反应室内停留时间11=60s(t1=30~60s)
HQt2.333560
H=3.0m
Hi切5832.4m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=0.035m2
导流室面积①2=3i=58.3m2
!
4二D'2'4-9.52
D2=J+切2+A21=J—I+58.3+0.035|=12.8m
V兀I4J4;
取导流室外径为13m导流室壁厚为a2=0.im
导流室外径D'=D2+2a2=13+2>0.1=13.2m
第二反应室出水窗高度H2=W_2—-=1.75m,因H2需满足R=1.5~2.0m,
因此符合要求
导流室出口流速U6=0.04m/s
堂=2.3335
出口面积&%0.04
58.3m2
则出口截面宽
H3
2A3
258.3
=1.65m
D2D1'3.14139.5
出口垂直高度H3
=\;H3=2.3m
3.3分离室
取分离室上升流速U2为0.0011m/s
Q
分离室面积3=
U2
0.4667,〜2
=424m
0.0011
£=424^322=56而
44
-44560°C
D=J了=寸一-=26m,半径为R=13m
3.4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=36000.46671.5=2520m3
考虑增加4%勺结构容积则池计算总容积
V=V'(1+0.04)=2520刈.04=2621nB
取池超高H)=0.3m
3.14262
4
1.2=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)=1706m3
3"J22I2J」3
球冠半径R求冠
Dt24H;
8H6
16.4241.052
81.05
32.5m
…..2—
球冠体积W3=^HqR求冠
H6)=JI
3J
2(1.05)3
E.0532.5=111m
I3)
池实际有效体积
V=W+W+W=636+1985+111=2732m
2627m3
1.04
实际总停留时间
T=2627L5=2.3h
1732.5
池总高H=H0H4H5H6=0.301.24.81.05=7.35m
3.5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
1.10Q
1.100.46671.0m
0.5
三角配水槽采用孔口出流,孔口流速同U3
1.10Q
出水孔总面积=一U3
1.100.4667
0.5
=1.0m2
采用孔径d=0.1m每孔面积为0.007854m2
出水孔数=
1.0
0.007854
=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。
4667Em/s
0.12127
0.15m
第一反应室上端直径D=D‘+2B+23=9+2X1+2>0.3=11.3m
第一反应室高H7=H4十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
D4
16.411.3
2
3.35=17.2m
取U4=0.15m/s,泥渣回流量:
Q'-4Q
回流缝宽度B2
4Q
40.4667
=0.2m
二D4U4
3.1417.20.15
设裙板厚七=0.04m伞形板下端圆柱直径
D5=D「2、.2b24=17.2-2\20.20.04=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=2.65m3.7容积计算
第一反应室容积
-H^ooD2-Hoo
D)
3.142.65“22、3.1416.63.140.1
=(11.忘11.316.616.6)0.6(16.616.6
12412
16.416.4111=67淋
第二反应室加导流室容积
V2——D^H"D,D1'2H1B1
241142111
3.14。
3.14oo。
——922.50—132-9.522.50-1.0=221m3
44
3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
22160
第二反应室=7.9min1680
第一反应室=7.9>3..0=23.7min
分离室=7.9X7.4=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=600mmv6=0.80m/s
出水管选用d=600mm
3.9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⑶--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)
Q0.4667q12
0.039m3/s
设辐射槽宽b1
槽底坡降il=
12
=0.25m
0.1m
槽内终点水深h2=
q辐
槽内水流流速为
V51=0.4m/s,
0.039
=0.39m
V51b!
0.40.25
槽内起点水深h1
'2hk3
h2
2
(il、
+h2-
--il
3
3
gb2
2
aq辐
2
10.0392
9.80.252
0.135m
20.13530.1
(0.39-)
0.393
0.1=0.3m
按2q辐校核,取糟内水流流速
V51
0.6m/s
h2
20.039
=0.52m
0.60.25
'10.0782
3=0.21m
9.80.252
hi
20.213
0.52球专)2
2…
-0.1=0.46m
3
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0.2m。
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/s
Q0.4667q环=二=22
v52=0.6m/s
槽宽b2^J0.5m,考虑施工方便槽底取为平底则il=0槽内终点水深h4=—0^=0.77m
40.60.5
aQ2110.232
儿=》=30.28m
kgb2-9.810.52
=0.806m
0.8m/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'=
hs
20.4463
1.172
1.23m
1.17
设计取用环槽内水深为0.85m,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6v53b,0.80.7
Q0.46672
n=0.013,A==—0.58m2
0.4667
20.830.7
=0.247
V530.8
y=2.5、n-0.13-0.75希心-0.10)
=2.5J0.013-0.13-0.75了0.217(\0.013-0.10)=0.1501
11
C=1Ry=0.2470.1507=62.35
n0.013
RC2
槽内起点水深
0.82
0.24762.352
=0.000667
h5=底-0.20.0006676.6=0.83-0.20.0006676.6=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v‘53为0.9m/s
'0.9334
槽内终点水深h6=2CC
0.70.9
=1.48m
n=0.013
AQ0.93342
A1.0m
V530.9
1.0
R=:
=0.27
21.480.7
y=2.5、、0.013-0.13-0.75、0.260(、、0.013-0.10)=0.1497
C=^^0.27°.1497=63.23
0.013
0.92
i=:
——-2=0.00075
0.2763.232
.一――
槽内起点水深h5=1.48-0.20.000756.6=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=(nilF)hF)il
=(0.30.1-0.39)(0.806-0.77)0.0006676.6=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=(0.460.1-0.52)(1.23T.17)(1.280.2T.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0.62
0.039
每侧孔口数目
2f
-d2
20.0635
「0.0252
=64.7个
r5--c2
孑L口面积f=—=ccQ,=0.0635m
1,2gh0.6229.810.05
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0.127m2
每侧孔口数目
n?
L=
20.127
「0.0322
=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'=25200.01=25.2m3
V425.20…3
分设三斗,每斗力=三=二一=8.4m
33
设污泥斗上底面积:
222
S上=2.82.38-2.8h斗=2.82.38—2.80.12=6.89m
3
式中h斗=R
3
=8.55-,8.552-1.42=0.12m
-
下底面积S下=0.50.5=0.25m
污泥斗容积V斗
2(6.890.25X6.890.25)=5.64m3
三斗容积V4=5.64*3=16.92m3
16.92
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)1000016.92(100-98)1.0217932.67.
T0===min
(Si-S4)Q60(S^-S4)0.3208(S-S4)
S1-S4
90
190
290
390
490
590
690
790
890
990
To
199.3
94.4
61.8
46.0
36.6
30.4
26.0
22.7
20.1
18.1
(2)排泥历时:
设污泥斗排泥管直径dg100,其断面积
-0.122
01==0.00785m2
014
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=10.5=0.5,丁字管=10.1=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
功一0.1J2gh=0.33
4
0.123
、29.814=0.0229m3/s
4
排泥历时t0
5.64=246.29s0.0229
放空时间计算:
设池底中心排空管直径dg250mm
02
「0.252
4
0.04909m2
12100
、.,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‘=H4H5H60.7/2=1.24.8+1.05+0.35=7.4m取=0.03,管长l=15m
局部阻力系数:
进口1=10.5=0.5,出口2=11=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、•.,2gH2
0.0315
1,2.0
0.25
=0.460.04909、29.817.4=0.27m3/s
放空时间:
11
t=t1t2=2K1(H22-H1'2)
-14-I4-Io
2K2(DTH12—DTH12ctg—H/ctg2:
)
35
D2
232
式中K1」d2;2g0.460.25\29.814154
=7.85
0.460.252、29.81
ctgw=1,Dt=16.4,H2'=7.4,Hi'=6.2
111
t=24156.14(7.42-6.2习27.85(16.426.2,
434-
16.46.226.22)=17018.4s=4.73h
35
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