澄清池设计说明.docx
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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。
第二絮凝室停留时间为，导流室停留时间为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-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。
3集水方式宜用可调整的淹没孔环形集水槽，孔径20-3Omm。
当单池出水量大于400m3/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6~1Om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，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1OOm。
m
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
33设计水量（含水厂自用水）Q5250m3/d219m3/h60.8L/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5Q560.8304（L/s）0.304（m3/s）
水的停留时间t总1.2h
总
第二絮凝室及导流室内流速
第二絮凝室内水的停留时间v150mm/s（以Q提计）t0.6min
分离室上升流速v21mm/s
2.设计计算
（1）池的直径
①第二絮凝室面积
直径
2.8（m）
壁厚取为0.05m，则第二絮凝室外径为
D1'D10.0522.80.12.9（m）
导流室内导流板（12块）所占面积为：
A10.3m2
导流室和第二絮凝室的总面积为：
'222
1（D1'）2w2A10.7852.926.080.312.98（m2）
4
直径D241431.124.984.1（m）
壁厚取为0.05m，则导流室外径为：
D2
D2
0.052
4.10.14.2（m）
③
分离室面积
w3
Q
0.0608
2
w3
60.8（m2）
v2
0.001
④第二絮凝室、导流室和分离室的总面积
2
'222
2w3（D2'）260.80.7854.2274.65（m2）
4
⑤澄清池直径D
9.8（m）
2）池的深度
①池的容积V
有效容积V'Qt
总2191.2
总
26（3m3）
池内结构所占体积假定为
V0
3
14（m3）
则池的设计容积
VV'
V0
26314
3
277（m3）
②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
2
W1D2H1
141
0.7859.8
22.6196（m3）
③池斜壁部分所占体积
W2
W2VW1
277
196
3
81（m3）
④池斜壁部分的高度
H2
由圆台体积公式
W2（R2rRr2）H2
3式中R——澄清池的半径，m，为4.9m；r——澄清池底部的半径。
rRH2代入上式得
3223
H233RH223R2H2W20
3223
H2334.9H2234.92H23.314810
⑤池底部的高度H3
池底部直径dD2H2
9.8
21.56.8（m）
池底斜坡取5%，则深度H3
0.05
6.80.050.17（m）取H30.15m
⑥澄清池总高度H
HH0H1
H2
H3
0.32.61.5
0.154.55（m）
3）絮凝室和分离室
①第二絮凝室高度H4
Q提t0.304H4w16.08
0.6
60
1.8（m）
②导流室水面高出第二絮凝室出口的高度
H5
H5Q提
0.304
D1v1
3.142.80.05
0.69（m），
取0.7m
③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：
D3
D1'D2
2
2.94.1
2
3.5（m）
B1
Q提
v3D3
0.304
0.063.143.5
0.46（m）
出口的竖向高度
B'B1
1cos45o
0.46
0.65（m）
B1的准确算法是：
出口环形断面的直径
D3
1o
D221cos45o
2
4.1
B1
AD3B1
3.144.12B1B112.9B12.22B12
Q提
0.304
2
又A提
5.05（m2）
v3
0.06
出口环形过水断面面积为：
0
22
5.0512.9B12.22B12，即2.22B1212.9B15.05
12.912.9242.225.05
22.22
12.911
4.44
5.38和0.43m
取B10.43m，此值与上述近似算法求出的
④配水三角槽
三角槽内流速取v40.25m/s
0.46m相近，其误差工程上是允许的。
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
B2
Q
v54.36
0.0608
0.43.144.36
0.011（m）
取2cm（式中4.36
2.920.73，见图3-17）
⑤第一絮凝室
第一絮凝室的高度为：
3.14
伞形板延长线与斜壁交点的直径为：
⑥回流缝
泥渣回流量
Q"
4Q40.0608
3
0.243（m3/s）
缝内流速取
v6
150mm/s
缝宽B2
Q"
0.243
0.072（m），
v6D5
0.153.147.12
D5
2
7.12（m）
2
取0.1m。
3.42.121.6
⑦各部分的体积第二絮凝室的体积为：
22'2
V2D12（H4H5）D22D1'H4
44
222
0.7852.82（1.80.7）0.785（4.122.92）1.8
3
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（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）
33
37.846.2
44（m2）
分离室的体积为：
V3V'（V1V2）263（4427.3）192（m3）
⑧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）
1进水管
采用d300mm的铸铁管，其管内流速为v70.86m/s
2放空管和溢流管
采用d200的铸铁管
3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%w3D6（D2）
44
22
0.4560.80.785D620.7854.22
27.360.785D6213.85
所以
D6
41.21
0.785
7.25（m）
工程中采用D67.8m
b.集水槽断面取水量超载系数为。
集水槽流量为：
113
Q1Q1.50.06081.50.0456（m3/s）
槽宽B30.9Q10.40.9
0.4
0.04560.4
0.262（m），取0.3m
槽起点水深为
0.75B3
0.75
0.3
22.5（cm）
槽终点水深为
1.25B3
1.25
0.3
37.5（cm）
为安装方便，全槽采用：
槽宽B30.3m，槽高H70.45m。
孔眼总面积为：
f0
Q1
0.0456
2gh0.62
29.810.05
孔眼直径采用
25mm，则单孔面积f0
4.91cm2
孔眼总数n
f0
743152（个）
f0
4.91
每槽两侧各设一排孔眼，位于槽顶下方
200mm处
2
D6
23.147.8
孔距S
6
0.32（m），工程上采用
n
152
地。
d.出水总槽
总槽流量
Q2
2Q120.0456
3
0.091（m3/s）
槽中流速采用
v8
0.7m/s，水深
H80.22m
槽宽B4
Q2
0.091
0.0910.59（m），取0.6m
v8H8
0.70.22
0.05m。
5）泥渣浓缩室
S0.25m，
c.孔眼
采取集水槽孔口自由出流，设孔口前水位为
0.0743（m2）
以留有充分的余
①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
2500mg/l
V4
Q（cM）t浓
219（100-5）0.25
2500
2.0（8m3）
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：
V4'1.61.60.40.4（1.61.6）（0.40.4）1.8
43
3
[2.560.160.64]0.62.02（m3）
②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用。
电动机功率经验数值为5-7Kw/。
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/h0.1166m3/h
第二絮凝室内径D3.5m
第一絮凝室深度H12.22m
第一絮凝室平均纵剖面积F15m2
2.设计计算
（1）提升叶轮
①叶轮外径D1
取叶轮外径为第二絮凝室内径的70%，则
D10.7D0.73.52.45（m），取2.5m
②叶轮转速
叶轮外缘的线速度采用v11.5m/s，则
60v1601.5
n111.5（r/min）
D13.142.5
③叶轮的比转速ns
叶轮的提升水量取Q提5Q50.11660.583（m3/s）
叶轮的提升水头取H0.1m
④叶轮内径D2
由表3-8，当ns180时，D1D22
比转速ns
外径与内径比D1D2
50-100
3
100-200
2
200-350
D2
D1
2
表3-8比转速与叶轮直径
⑤叶轮出口宽度B
式中Q提——叶轮提升水量，即0.583m3/s
2）搅拌叶片
①搅拌叶片组外缘直径D3
②叶片长度H2和宽度b，
③搅拌叶片数n1
n10.08F0.08158（片）
1bH20.20.74
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
①提升叶轮所消耗功率N1
式中——水的容重，因含泥较多，故采用1100kg/m3
——叶轮效率，取；H——提升水头，m，按经验公式计算。
2
11.52.5
87
②搅拌叶片所需功率N2
式中C——系数，为；
水的容重，采用1100kg/m3；
H2——搅拌叶片长度，m；Z——搅拌叶片数；
g——重力加速度，9.81m/s2；r1——搅拌叶片组的内缘半径，
r2——搅拌叶片组的外缘半径，为0.83m；w——叶轮角速度，
2n
w
60
23.1411.5
60
1.2（rad/s）
所以，
N1
0.5
11001.230.74
4009.81
4
（0.834
4
0.634）8
③搅拌器轴功率N：
NN1N21.380.461.84（kW）
④电动机功率N'：
传动效率
0.5:
0.75，现取，N'N1.84
0.5
0.63m；rad/s
0.46（kW）
3.68（kW）
选用电机功率为4.5kW，减速机构采用三角皮带和蜗轮蜗杆。
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