机械搅拌絮凝池

3-4.机械搅拌絮凝池工艺设计

由于处理水量较大，采用配有变频调速电动机的水平轴式等径叶轮机械搅拌絮凝池。

设计参数

设计流量Q=4.95m3/s ，池数n=8座，单池设计流量Q’=0.62m3/s，絮凝时间t=20min ，池内平均水深采用h=3.3m ，超高取0.3m ，搅拌器的排数n=4排。

设计计算

（1）池体尺寸

单池容积V=Q1t=0.62×20×60m3=744.0m3

（2）池长

L=αZh=1.22×4×3.3m=16.1吗，取L=16m

式中α-系数，α=1.0-1.5

（3）池宽

取B=14.0m 。

（4）搅拌设备

1）叶轮直径D

叶轮旋转时，应不露出水面，也不触及池底。取叶轮边缘与水面及池底间净空Δh=0.15m ，则D=h-2Δh=3.3m -2×0.15m=3.0m

2）叶轮的桨板尺寸

桨板长度取l=1.0m （l/D=2.0/3.0=0.67<0.75满足要求），桨板宽度取b=2.0m 。每个叶轮上设置桨板数γ=4块，共设四排轴，每排轴装四个叶轮，16块桨板。

3）每排搅拌器上桨板面积与絮凝池过水断面积之比： ，符合要求。

4）搅拌器的转数

n0-搅拌器的转数（r/min ）；

v-叶轮边缘的线速度（m/s ），第1至第4排分别采用v1=0.5m/s ； v2=0.4m/s ； v3=0.3m/s ； v4=0.2m/s 。 D0-叶轮上桨板中心点的旋转直径，D0=D-b=（3.0-0.2）m=2.8m 。

每排搅拌器的转数n0i （i=1，2，3，4）为

取n01=4r/min ， n02=3r/min ， n03=2r/min 。

则各排叶轮半径中心点的实际线速度

m m Lh V B 09.143.30.160.744=⨯==%25%143

.3140.22.01616<=⨯⨯⨯=Bh bl 0060D v

n π=min 41.3min 8.214.35.060600101r r D v n =⨯⨯==πmin 7.2min 8.214.34.060600202r r D v n =⨯⨯==πmin 1.2min 8.214.33.060600303r r D v n =⨯⨯==πmin 4.1min 8

.214.32.060600404r r D v n =⨯⨯==πs m s m n D v 586.060

48.214.36001

01=⨯⨯==π

5）叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率N0

N0-叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率（kW ）；

γ-每个叶轮上的桨板数目（个），取γ=4个；

l-桨板长度（m ），l=2m ；

r2-叶轮半径，r2=D0/2=2.8m/2=1.4m;

r1-叶轮半径与桨板宽度之差，r1=r2-b=（1.4-0.2）m=1.2m

ω-叶轮旋转的角速度（rad/s ）， ω=2v/D0;

k-系数，k=φρ/（2g ）；

ρ-水的密度，ρ=1000kg/m3；

φ-阻力系数，根据桨板宽度和长度之比（b/l ）确定，本设计b/l=0.2/2=0.1<1，取φ=1.10.

不同b/l 下的φ值

所以

每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率N0i （i=1，2，3，4）为

s

m s m n

D v 44.0603

8.214.3600202=⨯⨯==πs

m s m n D v 293.0602

8.214.3600303=⨯⨯==πs

m s m n D v 205.0604

.18

.214.3600404=⨯⨯==π()

2

12

230408r r kl N -=ωγ07

.5681.921000

10.1=⨯⨯=k s rad s rad D v

419.08.

2586.02201

1=⨯==ωs

rad s rad D v 314.08

.244

.

022022=⨯==ωs

rad s rad D v 21.08.2

293.022033=⨯==ωs

rad s rad D v 146.08.2205.0220

44=⨯==ω()kW

kW N 143.0419.0945.14082.14.10.21.5643

312201=⨯=-⨯⨯⨯=ωkW

kW N 06.0314.0945.1945.133

202=⨯==ωkW

kW N 018.0314.0945.1945.133

303=⨯==ωkW

kW N 006.0146.0945.1945.133

404=⨯==ω

6）各排轴转动每个叶轮所需的电动机功率Ni （i=1，2，3，4）

Ni-电动机功率（kW ）；

η1-搅拌器机械总效率，取η1=0.75；

η2-传动效率，可采用0.6-0.95，取η2=0.85。

各排轴上每个叶轮的功率为

7）每排搅拌轴所需电动机功率Ni’

（5）计算GT 值

絮凝池的平均速度梯度G 值用下式计算

G-平均速度梯度（s-1）； P-单位时间，单位体积液体所消耗的功，即外加于水的输入功率（kW/m3）；

μ-水的动力粘度（Pa·s），水温按15℃计， μ=1.14×10-3Pa·s；

其中 所以

GT=40.83×20×60=4.9×104，在1×104-1×106范围内符合要求。絮凝池与沉淀池合建。

2

10ηηi i N

N =kW kW N

N 224.085.075.0143.02

101

1=⨯==

ηηkW

kW N N 094.085.075.006

.02102

2=⨯==ηηkW

kW N N 028.085.075.0018

.02103

3=⨯==ηηkW

kW N N 009.085.075.0006

.021044=⨯==ηη

kW

kW N N 896.0224.04411=⨯=='kW

kW N N 376.0094.04422=⨯=='kW

kW N N 112.0028.04433=⨯=='

kW

kW N N 036.0009.04444=⨯=='

μ

P

G ⨯=310()

V

N N N N P 040302014+++=()330019.0744

009.0028.0094.0224.04m kW m kW =+++⨯=