给水工程课程设计.docx

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1600 / h ,制水能力为1.051600=1680/ h，其中5为水厂自用水量。进水悬浮物=1000mg/L,出水悬浮物=5mg/L(并保留有加装斜板条件)。本池计算按不加装斜板进行，但为保留以后加装斜板条件，在计算过程中，对进出水、集水等流路系统按2Q进行校核，其它有关工艺数据采用低限。1.3 设计内容 完成机械搅拌澄清池设计说明书1份，完成手绘1号图纸1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。清水向上经集水槽排出。下沉的泥渣一部分进入泥渣浓缩室后经排泥管排除，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 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。寝室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。水在池中的总停留时间一般为1.2-1.5h；第一反应室和第二反应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0.5-1.0min。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。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一反应室内，以防止堵塞进水管道。第二反应室应设导流板，其宽度一般为其直径的1/10左右。清水区高度为1.5-2.0m。底部椎体坡度一般在左右。当装有刮泥装置时亦可做成平底。集水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，集水槽和进出水管的校核流量宜适当增大。进水悬浮物含量经常小于1000mg/L、且池径小于24m时，可采用污泥浓缩斗排泥和底部排泥相结合的形式。根据池子大小设置1-3个污泥斗，污泥斗的容积一般约为池容积的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。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。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。机械搅拌澄清池的搅拌机由驱动装置、提升叶轮、搅拌桨叶和调流装置组成。驱动装置一般采用无级变速电动机，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详见给水排水设计手册第9册专用机械。搅拌桨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，使叶片总面积增加，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3.1 二反应室已知：制水能力Q=1.051600=1680/h=0.466667/s第二反应室计算流量：=4Q=40.466667=1.867/s设第二反应室内导流板截面面积为0.035；第二反应室及导流室内流速为0.05m/s (=0.04-0.07 m/s)=37.34D1=6.90m取第二反应室直径=7m,反应室壁厚=0.25mD=+=7+20.25=7.5m取第二反应室内停留时间=50s(=30-60s)H1=2.43m考虑布置结构，选用=2.5m3.2 导流室导流室中导流板截面积：导流室面积：=10.19m取导流室直径为10.2m,导流室壁厚，导流室外径第二反应室出水窗高度=1.35m，需满足=1.5-2.0,本设计中取用=1.5m。导流室出口速度出口面积=46.7则出口截面宽=1.68m取=1.70m出口垂直高度=2.40m3.3分离室取分离室上升流速为0.0010m/s （=0.0008-0.0011 m/s）分离室面积=466.67池总面积D=m取池直径为27m,半径R=13.5m3.4 池深计算池深计算见示意图8-35，取在池中停留时间T=1.2h有效容积V=3600QT=36000.4666671.2=2016.0考虑增加4%的结构容积则池计算总容积V=V（1+0.04）=2016.0（1+0.04）=2096.64取池超高=0.3m;设池直壁高=1.8m池直壁部分容积=2096.64-1030.08=1066.56取池圆台高度=6m,池圆台斜边倾角为45则底部直径为2726=15m本池池体采用球壳式结构，取球冠高=1.05m圆台容积：= 2133.63球冠半径=27.31m球冠体积3.1427.3193.33池实际有效体积V=1030.08+2133.63+93.33=2723.41V=2618.7实际总停留时间T=1.95h池总高H=0.30+1.8+6+1.05=9.15m3.5 配水三角槽进水流量增加10%的排泥量，设槽内流速=0.8m/s（=0.5-1.0m/s）三角槽直角边长=0.80m 取0.80m三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同出水孔总面积=采用孔径d=0.1m 每孔面积为0.007854 出水孔数=81.70个为施工方便采用沿三角槽每4设置孔共90孔孔口实际流速=0.7270.7m/s3.6 第一反应室二反应室底板厚=0.15m第一反应室上端直径=+2+2=7.5+20.8+0.3=9.4m第一反应室高=+=1.8+60.152.43=5.22m伞形板延长线与池壁交点处直径=取泥渣回流缝流速=0.15m/s（=0.1-0.2m/s）;泥渣回流量=4Q；回流缝宽度=0.228m取回缝宽B2为0.20m 设裙板厚4=0.06m伞形板下端圆柱直径D5=D4-2（4）=17.42-2（0.20+0.06）=16.73m按等腰三角形计算：伞形板下檐圆柱体高度H8=D4-D5=17.42-16.73=0.69m伞形板离池底高度H10=伞形板锥部高度H9=H7-H8-H10=5.22-0.69-0.865=3.665m3.7 容积计算第一反应室容积： =第二反应室加导流室容积：=157.31分离室容积：V3= V （V1+V2）=2016-682.78-157.31=1175.91则实际各室容积比： 二反应室：一反应室：分离室=1 : 4.02 :7.48池各室停留时间：第二反应室=第一反应室=5.624.02=22.59min分离室=5.627.48=43.72min其中第一反应室和第二反应室停留时间之和为28.21min3.8 进水系统进水管选用d=700mm,v6=0.90m/s出水管选用d=700mm3.9 集水系统本池因池径较大应采用辐射式集水槽和环形集水槽集水。设计室辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑，见图8-36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。辐射集水槽（全池共设12根）0.0389/s设辐射槽宽b1=0.25m，槽内水流流速为v51=0.4m/s，草地坡降=0.1m槽内终点水深h2=槽内起点水深h1=式中按2q1校核，取槽内水流流速51=0.6m/s取辐射集水槽内起点水深为0.3m，槽内终点水深为0.4m,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+0.5=0.62m槽终点断面高为0. 40+0.07+0.05+0.2=0.72m环形集水槽：，取v52=0.6m/s槽宽b2=0.5m，考虑到施工方便槽底取为平底，则il=0槽内终点水深h4=槽内起点水深流量增加一倍时，设槽内流速v52=0.8m/s设计取用环槽内水深为1.23m槽断面高为1.23+0.07+0.05+0.3=1.65m总出水槽：设计流量Q=0.4667/s,槽宽b3=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,槽长为槽内终点水深n=0.013,A=0.1498C=槽内起点水深：m流量增加一倍时总出水槽内流量Q=0.9333，槽宽，取槽内流速为0.9m/s槽内终点水深n=0.013, A=R=2.5=0.1495C=槽内起点水深=1.48-0.2+0.0007068.4=1.2859m设计取用槽内起点水深为1.30m设计取用槽内终点水深为1.50m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=(h1+il-h2)+(h3-h4)+ =(0.306+0.1-0.389)+(0.81-0.778)+0.0007068.4=0.0549m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=(0.457+0.1-0.519)+(1.23-1.167)+(1.2859+0.2-1.48)=0.1069m辐射集水槽采用孔口出流，取孔口前水位高为0.05m，流量系数取为0.62孔口面积f=在辐射集水槽双侧及环形集水槽外侧预埋塑料管作为积水孔，如安装斜板（管）时，可将塑料管剔除，则集水孔径改为mm每侧孔口数目安装斜板（管）后流量为，则孔口面积增加一倍为每侧孔口数目设计采用每侧孔口数为个（包括环形集水槽长度每侧开孔数目）.10排泥及排水计算污泥浓缩室：总容积根据经验按池总容积的考虑分设三斗，每斗设污泥斗上底面积：式中R1下底面积污泥斗容积三斗容积污泥斗容积为池容积的排泥周期：本池在重力排泥时进水悬浮物含量，出水悬浮物含量。污泥含水率P，浓缩污泥容重=1.02t/mS1-S4与T0关系值见表S1-S4与T0关系值表S1-S490190290390490590690790890990T0200.595.062.246.336.830.626.222.820.318.2排泥历时：设污泥管直径，其断面积01=电磁排泥阀适用水压h4m(0.04MPa)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=11=1, 45弯头=10.4=0.4，闸阀=0.15+0.43=4.45（闸阀、截止阀各一个）。 =6.45流量系数=排泥流量q1=m/s排泥历时t0=放空时间计算：设池底中心排空管直径DN250mm02=本池开始放空时水头为池运行水位至池底中心高程：=H4+H5+H6+0.7/2=1.8+6+1.05+0.35=9.2m取=0.03，管长l=15m局部阻力系数：