机械加速澄清池混凝失效的原因分析及解决办法
内容摘要：针对某黄河水净化厂机械加速澄清池出现纤维状絮体，第二反应室污泥丢失，混凝失效，水的PH下降，出水浊度升高的现象，分析原因是黄河水源（通过预沉池）的水质中腐殖质增多，腐殖质中长链高分子物质占多数，长链高分子物质和高分子混凝剂提前反应，生成线状絮体，体重变大，下沉，混凝失效。通过调整混凝剂品种，改善混凝条件，使生产恢复正常。
1.问题的提出
禹门口黄河净化水厂是一座以黄河水为水源，经过反应、澄清、过滤层后，除水主要供给几家工业企业。
1.1机械加速澄清池第二反应室悬浮物丢失出水变差过滤池反洗频繁（前后周期对比）
1.2药剂混凝搅拌试验出现线状絮体
1.3机械加速澄清池第二反应室也出现线状、大片纤维状絮体
2.原因分析
2.1线状絮体是由于长链化合物生成的纤维状的絮体是由于线状絮体纠缠在一起的（附线状絮体照片）
2.2线状絮体是由于原水中的腐殖质，其成分是富里酸占多数，因为富里酸含有官能团的极性较强，且pH称酸性，本次机械加速澄清池出现混凝异常后，监测pH发现下降，由原来的降为，含有长链有机高分子和高分子无机混凝剂混凝后形成的。进一步分析认为：原水中的腐殖质（富里酸）吸附了混凝剂中的高分子，迅速形成线状絮体，使混凝剂失去混凝作用，水中其余的胶体物质的得不到吸附、絮凝而仍然存在于水中。
2.3机械加速澄清池第二反应室混凝失效的原因是线状絮体进一步生成纤维状絮体后，体重增加，沉到机械加速澄清池的底部后，不能被叶轮搅拌起来了，所以第二反应室的污泥浓度越来越低，以致到最后药剂加进去后，提前和腐殖质发生混凝作用，而真正的胶体物质无法混凝，机械加速澄清池出水变差，含有大量胶体、悬浮物的水质进入滤池。滤池的金水水质变差，因此，过滤周期缩短，反洗周期频繁。净水厂的制水成本上升。
3.解决办法
原因分析出来以后，选择了两种混凝试验：一是减去聚丙烯酰胺，只投加一种聚合氯化铝铁。二是投加无机低分子混凝剂和聚丙烯酰胺，减少线状絮体的产生。
3.0减去聚丙烯酰胺，只投加一种聚合氯化铝铁。聚合氯化铝铁投加量：快速搅拌s,慢速搅拌s，絮体形成，见照片。
3.1投加聚丙烯酰胺，同时将聚合氯化铝铁改为无机低分子混凝剂，减少线状絮体的产生。投加硫酸铝混凝剂，投加量为mg/l(以商品重量计) ，快速搅拌s，慢速搅拌s,絮体形成。（见混凝照片）
3.2生产性试验。根据混凝试验，选择第一种方案作为生产组织方案。即将原来的两种药剂，改为一种聚合氯化铝铁，投加量mg/l，投运调整投加量，很快（几个小时？）机械加速澄清池第二反应室呈现大量絮体，污泥浓度迅速上升，澄清区有悬浮污泥层存在，出水浊度达到NTU,此水进入滤池后，滤池工作正常，出水浊度≤2NTU，过滤周期恢复到原来的48h, 结果（化验浊度数字），滤池反洗周期恢复。至此，禹门口黄河净化水厂的生产恢复正常。
凝聚造粒阶段
在上述阶段完成之后，被解除排斥力的颗粒在缓慢的流体动力的作用下，颗粒在长分子链的作用下，它们开始相互聚集，大絮团越聚越大，此时，沉降速度将会以几倍甚至几十倍的增长。这一过程是在凝聚反应器进行。随着大絮团越聚越多，深锥浓缩机底部理想的浓相层形成。
在浓相层的上部，沉积着较厚的同时还不够稳定的絮团，它们实质上就是一个浮动的过滤介质，它们对那些随着上升流逃逸的小颗粒，具有十分有益的拦截作用。浓相层底部的积淀物，在较大的水头和物料重力共同作用下，使深锥浓缩机底流可获得较大的压力，使即将被排出的物料浓度得到大幅度的提高。
高效深锥浓缩机的入料，是在底部进行布料的，它的布料深度从下面示意图，可以清楚的知道几乎达到沉淀池的底部。这样布置的用意是：缩短固体颗粒的沉降距离；让浓相层上方，具有能够形成过滤层的足够空间；减少颗粒的沉降时间，当然，也就大大避免了或者说杜绝了在沉降过程中所能遭遇到的任何干扰；由于过滤层的形成，使跟随上升水流逃逸的小颗粒绝大多数被拦截、吸附，大大减少了它的上升能量，溢流水的质量能够得到保证。
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1.2-1.5h。第二絮凝室停留时间为0.5-1.Omin，导流室停留时间为2.5-5.Omin(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1.5-2.0m。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。 ?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0.5-1.Oh，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1OOmm。 ?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0.05-0.lOm. ?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。
机械加速澄清池设备技 术规范书 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
机械加速澄清池技术规范书2、工程概况 气象特征 各项气象特征值统计如下： 气候分类 根据Koppen分类标准，该地区属于Af和Am型，定义为高温型气候。 相对空气湿度 最小月：83% 平均月：86% 最大月：91% 气压 平均压力 环境温度 最小月平均：22℃ 月平均：26℃ 最大月平均：32℃ 全年平均：27℃ 降雨量 累年最大降雨量：4000mm 累年平均降雨量：2200mm 最大月降雨量：350mm
月平均降雨量：190mm 暴雨期：12月至7月 降雨量最大的月份：3月 干旱期：8月至11月 风 主导风向：在Belem 机场纪录的一系列气象分析数据表明东北方向是主导方向，东向也是比较重点的方向，有25%频率。 平均风速：s 最大风速：s 地震 当地没有地震的纪录。 暴雨强度公式： 778.015.0)2.12(9.1175+?= t Tr i ，其中重现期Tr=5年，降雨历时t=20min ，降雨强度 i 的单位为mm/h ，则暴雨强度为h 。 燃料 煤质及灰渣成分分析参见下表：
水质 原水采用PARA河水，河水水质如表所示：表原水水质表
溶解氧mg/L ~ 化学需氧量mg/L ~ 生物需氧量mg/L ~ -2 ~ 硫酸盐mg/L SO 4 ~ 可溶硅酸mg/L SiO 2 悬浮物mg/L1220 溶解固体mg/L4050 温度oC– 3、主要技术规范 JJ型机械搅拌澄清池搅拌机、刮泥机利用机械搅拌作用来完成水和药剂混合、反应以及泥渣的循环和接触凝聚过程。结成的较大絮凝体，由分离室进行沉淀分离，剩余污泥通过刮泥机刮集至排泥斗由静水压力排出 JJ型澄清池搅拌刮泥机按标准生产，具有单位面积处理量大；对水量、水质、水温变化适应性强的特点，采用的无级电磁调速电动机，可随水量、浊度、投药量的变化来调节电机转速，使叶轮速度合适。 ※适用条件 适用于生活饮用水和工业用水的澄清处理。 进水悬浮物含量。（1）无机械刮泥：一般不超过1000 mg/L，短 时间内不超过3000mg/L。（2）有机械刮泥：1000-5000mg/L，短 时间内不超过10000mg/L，当悬浮物经常超过5000mg/L时应加预 沉池。 出水浊度，一般不大于10mg/L，短时间不大于50mg/L。
第一节 机械搅拌澄清池计算 其特点是利用机械搅拌澄清池的提升作用来完成泥渣回流核接触反应,加药混合后进入第一反应室,与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应.然后经叶轮提升到第二反应室继续反应以结成大的颗粒,再经导流室进入分离室沉淀分离. 一、二反应室 净产水能力为Q=700 m3/h= m3/s 采用2个池来计算则每池的流量s m Q 3 097.0=,二反应室计算流量一般为出水流量的3-5倍.s m Q Q 3 / 485.05==. 设第二反应室内导流板截面积A 1=0.02m 2,u 1=s m 则第二反应区截面积为： 21/17.905 .0485.0m u Q w === 第二反应区内径：() ()m A w D 52.314 .302.07.944111=+= += π 取第二反应室直径1D =3.6m,反应室壁厚m 25.01=δ () s t m w t Q H m D D 5038.27 .950 485.01.45.06.32111/1111/==?===+=+=δ H 1—第二反应区高度，m 考虑构造布置选用m H 47.21=,设导流板4块. 二、导流室 导流室中导流板截面积:2 1202.0m A A == 导流室面积:2 127.9m w w == 导流室直径:m D A w D 4.547.902.04442 1/222=? ?? ?? ++= ???? ? ?++= π ππ π 取导流室,4.52m D =导流室壁厚m 1.02=δ. m D D H m D D 65.02 ,6.521 /22/ 22 / =-==+=δ
机械加速澄清池技术规范书 2、工程概况 2.2 气象特征 各项气象特征值统计如下： 2.2.1 气候分类 根据Koppen分类标准，该地区属于Af和Am型，定义为高温型气候。 2.2.2 相对空气湿度 最小月：83% 平均月：86% 最大月：91% 2.2.3 气压 平均压力101.3kPa 2.2.4 环境温度 最小月平均：22℃ 月平均：26℃ 最大月平均：32℃ 全年平均：27℃ 2.2.5 降雨量 累年最大降雨量：4000mm 累年平均降雨量：2200mm 最大月降雨量：350mm 月平均降雨量：190mm 暴雨期：12月至7月 降雨量最大的月份：3月 干旱期：8月至11月 2.2.6 风 主导风向：在Belem机场纪录的一系列气象分析数据表明东北方向是主导方向，东向也是比较重点的方向，有25%频率。 平均风速：2.6m/s
最大风速：5.5m/s 2.2.7 地震 当地没有地震的纪录。 2.2.8 暴雨强度公式： 778.015.0)2.12(9.1175+?= t Tr i ，其中重现期Tr=5年，降雨历时t=20min ，降雨强度i 的单位为mm/h ，则暴雨强度为100.5mm/h 。 2.3 燃料 煤质及灰渣成分分析参见下表：
2.4 水质 原水采用PARA河水，河水水质如表2.4-1所示： 表 2.4-1 原水水质表 3、主要技术规范 JJ型机械搅拌澄清池搅拌机、刮泥机利用机械搅拌作用来完成水和药剂混合、反应以及泥渣的循环和接触凝聚过程。结成的较大絮凝体，由分离室进行沉淀分离，剩余污泥通过刮泥机刮集至排泥斗由静水压力排出 JJ型澄清池搅拌刮泥机按标准生产，具有单位面积处理量大；对水量、水质、水温变化适应性强的特点，采用的无级电磁调速电动机，可随水量、浊度、投药
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 (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。
机械加速澄清池的改造 胡晓波 【摘要】：针对葛店开发区水厂机械加速澄清池回流缝堵塞、积泥严重，净化效果不佳等问题,通过采取改造排泥系统、增加蜂窝斜管等措施,有效改善了出水浊度和沉降比,提高了出水水质和产水率。 一、蜂窝斜管安装和工作原理 斜管安装在清水区距集水槽平面以下40cm处，斜管长1.0m，内切圆25mm，壁厚δ为0.6mm，聚丙共聚材质，向后倾角60度，斜管为正六边形，蜂窝状，共122平方米。加装斜管的机理是将清水区分成无数六边形的网状结构，增加矾花颗粒的接触面积，预澄清水进入斜管内形成较大的流速差，在较大的速度梯度作用下，水流入斜管后，雷诺数较小，处于稳定的流态下，使清水区上升流速减慢，矾花颗粒受到水流干扰减少，细小矾花颗粒在斜管中运动时被粘附到斜管管壁上，而水流向上运行中使许多细小矾花颗粒增加了接触机率，进一步吸附﹑碰撞﹑凝结，很快在斜管管壁上粘附成较大颗粒，扩大沉淀面积，缩小沉淀距离，当颗粒自重超过管壁摩擦力时，自动顺沿斜管下移通过回流缝进入到机加池第一反应室，增加了反应室与分离区的泥渣浓度，使浑液面不再上升，优化了出水效果。同时从混凝机理来看，活性泥渣的吸附链条也相应增大，使大部分大颗粒泥沙在进入第一反应室时就快速下沉，且增加了活性泥渣的碰撞次数，为机加池的快速反应﹑泥渣沉降创造了条件，综合提高了沉淀效果。
二、加速澄清池积泥的原因 (1 )泥渣首先在回流缝近处开始沉积。据屡次为清除积泥停池放水的观察与分析，老化的泥渣首先是在回流缝近处开始沉积的其原因是回流的泥渣通过狭窄的回流缝后，夹带泥渣的水流速度降低，泥渣析出沉降，所以泥渣易在回流缝的近处滞留。从分离室析出回流的泥渣与进水中的泥渣接触，加之进水中混凝剂的作用，凝絮增大，在进入第一反应室时与早已在回流缝近处滞留的泥渣接触粘附，于是泥渣在此处的滞留量增大这部分泥渣若不及时排出，就势必变成逐渐失去活性的重质泥渣． (2)污泥斗排泥量不足．以18O度对称布置在澄清池锥体部位的2只污泥斗，其接纳过剩的泥渣量甚少，而在距污泥斗较远区间，从分离室沉降下来的大量泥渣，又不在污泥斗的排泥作用范围内，因而便粘滞在距污泥斗较远处的环状回流缝附近，较难及时排出。由于存在排泥分布的不均匀性，将最终导致离污泥斗较远的回流缝底面首先开始积泥，随之积泥层变厚，积泥带加宽和延伸，继而蔓延成整个回流缝的淤塞。可是一旦回流缝被淤塞，从分离室下沉的泥渣就不断地在伞形罩与澄清池的45度锥壁之间沉积，池底放空管虽可定期地排除池底中心部位的泥渣，然而环状回流缝附近的泥渣又远离它的作用范围，造成池底积泥增多。沉积的泥渣被压实老化，无法在运行中排出，由于先期析出的泥渣停止了循环，澄清池的沉淀工作方式被迫改变，这些泥渣因不能与进水中的泥渣混合接触，沉淀作用显著减弱，导致出水逐渐浑浊，直至设备失去净水作用．此时叶轮所提升的水仅是刚进入池中的原水，分离室与反应室的回流通道被
针对贵厂原水水质里含有泥沙，建议贵厂对原水进行处理，由于用水量比较大，推荐使用机械加速澄清池，不使用自然沉降池。但是机械加速澄清池出水后，要经过机械过滤器过滤，这样才能保证原水的水质。下图为机械加速澄清池的基本构造：
现在贵厂分两种情况来设计机械加速过滤器的处理水量： 1、若全厂的补充水都有机械加速澄清池处理的话，日需处理水量为 2500-3000吨。即每小时处理125吨。这样所需要的机械加速澄清池占地面积约为38平方米。 A、通过这样处理后，余热发电循环水的补水水质浊度会有所改 善、消防水的水质也会变好、生产线循环水避免了泥沙沉积 的困扰。 B、余热发电循环水和生产线上的循环水的阻垢剂配方可以减少 分散剂的使用量。 C、絮凝剂投加位置选择在上图的加药管处，絮凝剂根据处理水量 及水质的不同一般添加10ppm—30ppm（以PAC固体计）。 每小时处理125吨原水，一年365天所需要的絮凝剂的量为 M，若添加PAC15ppm计算如下： M=125m3×15mg/l×24h×365day ÷1000=16.4吨。 2、若贵厂只需要生产线上的循环水的补充水做预处理的话，日处理水量只需 要生产线上循环水的蒸发水量和排放水量之和。由于循环水量为400m3/h。每小时蒸发水量约为5吨，排放水量约为10吨，即每小时需要补水15-20吨。这样所需要的机械加速澄清池占地面积约为10-20平方米。 A、这样处理的话，生产线上的循环水避免了泥沙的困扰，但 是余热发电的循环水会受到影响，这样阻垢剂里面应添 加足够的分散剂来阻止泥沙的沉积。 B、絮凝剂投加位置选择在上图的加药管处，絮凝剂根据处理 水量及水质的不同一般添加10ppm—30ppm（以PAC固 体计）。每小时处理20吨原水，一年365天所需要的絮凝 剂的量为M，若添加PAC15ppm计算如下： M=20m3×15mg/l×24h×365day ÷1000=2.6吨。 3、建议贵厂为全厂得水质考虑，采取第一种方案对贵厂整个水系统都有比较好的辅助作用，具体的循环水加药方案还需要再取样进行验证。 4、生产线上的循环水需要在管道上加上排放口，以保证系统的正常浓缩。
机械加速澄清池技术规范书2、工程概况 气象特征 各项气象特征值统计如下： 气候分类 根据Koppen分类标准，该地区属于Af和Am型，定义为高温型气候。相对空气湿度 最小月：83% 平均月：86% 最大月：91% 气压 平均压力 环境温度 最小月平均：22℃ 月平均：26℃ 最大月平均：32℃ 全年平均：27℃ 降雨量 累年最大降雨量：4000mm 累年平均降雨量：2200mm 最大月降雨量：350mm 月平均降雨量：190mm
暴雨期：12月至7月 降雨量最大的月份：3月 干旱期：8月至11月 风 主导风向：在Belem 机场纪录的一系列气象分析数据表明东北方向是主导方向，东向也是比较重点的方向，有25%频率。 平均风速：s 最大风速：s 地震 当地没有地震的纪录。 暴雨强度公式： 778.015.0)2.12(9.1175+?= t Tr i ，其中重现期Tr=5年，降雨历时t=20min ，降雨强度 i 的单位为mm/h ，则暴雨强度为h 。 燃料 煤质及灰渣成分分析参见下表：
水质 原水采用PARA河水，河水水质如表所示：表原水水质表
-2 ~ 硫酸盐mg/L SO 4 ~ 可溶硅酸mg/L SiO 2 悬浮物mg/L1220 溶解固体mg/L4050 温度oC– 3、主要技术规范 JJ型机械搅拌澄清池搅拌机、刮泥机利用机械搅拌作用来完成水和药剂混合、反应以及泥渣的循环和接触凝聚过程。结成的较大絮凝体，由分离室进行沉淀分离，剩余污泥通过刮泥机刮集至排泥斗由静水压力排出JJ型澄清池搅拌刮泥机按标准生产，具有单位面积处理量大；对水量、水质、水温变化适应性强的特点，采用的无级电磁调速电动机，可随水量、浊度、投药量的变化来调节电机转速，使叶轮速度合适。 ※适用条件 适用于生活饮用水和工业用水的澄清处理。 进水悬浮物含量。（1）无机械刮泥：一般不超过1000 mg/L，短时 间内不超过3000mg/L。（2）有机械刮泥：1000-5000mg/L，短时间 内不超过10000mg/L，当悬浮物经常超过5000mg/L时应加预沉池。 出水浊度，一般不大于10mg/L，短时间不大于50mg/L。 进水温度变化每小时不大于2℃。 主要参数 机械加速澄清池搅拌机、刮泥机、自动排泥装置各2套，澄清池池
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。 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400m 3 /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1OOmm 。 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 设计水量（含水厂自用水）3 3 5250/219/60.8/Q m d m h L s === 泥渣回流量按4倍设计流量计。 第二絮凝室提升流量3 5560.8304(/)0.304(/)Q Q L s m s ==?==提 水的停留时间 1.2t h =总 第二絮凝室及导流室内流速150/v mm s = （以Q 提计）
已知条件：设计规模为2.5万m 3/d 。 解：计算：Q=2.5万m 3/d =0.289m 3/s ≈0.290m 3/s 。 （1）二反应室 Q ’=5*Q=1.45m 3/s 。 设第二反应室内导流板截面积A 1为0.045m 2，u 1=50mm/s 。 ω1= Q ’/u 1=29.00m 2 D 1= 4(ω1+A 1)π= 4(29.00+0.045)π=6.08m 取第二反应室直径D 1=6.08m ，反应室壁厚δ1=0.25m D 1′ =D 1+2δ1=6.58m H 1 = Q ’?t 1 ω1 =1.450?60π?6.82 =3.00m （取t 1=60s ） 考虑构造布置，选用H 1=3.00m （2）导流室： 导流室中导流板截面积：A 2=A 1=0.045m 2 导流室面积：ω2=ω1=29.00m 2 D 2= 4π(πD 1 ′4+ω2+A 2)= 4π(π6.5824+29.00+0.045)=8.96m 取导流室直径D 2=9.5m ，导流室壁厚δ2=0.1m D 2′=D 2+2δ2=9.7m
H 2=D 2?D 1′2=9.5?6.582=1.459,设计中取用H 2=1.46m 导流室出口流速：u 6=0.040m/s 出口面积：A 3=Q ′u 6=1.450.04=36.25m 2 , 则出口截面宽 H 3=2A 3 π(D 2+D 1′)=2×36.253.1415926×(9.5+6.851)=1.435m , 取H 3=1.45m 出口垂直高度H 3′= 2H 3=1.414×1.45 =2.05m （3）分离室： 取u 2为0.001m/s 分离室面积：ω3=Q u 2=0.290.001=290m 2 池总面积：ω=ω3+πD 2′24=290+π6.85 24=363.898m 2 池直径：D= 4ωπ= 4×363.90π=21.525m 取池直径为21.50m,半径R=10.75m （4）池深计算： 池深见图-，取池中停留时间T 为1.5h 有效容积: V ′=3600QT=1566m 3 考虑增加4%的结构容积，则池计算总容积： V =V ′(1+0.04)=*1.04=1628.64m 3 取池超高：H 0=0.3m 设池直壁高：H 4=2.0m 池直壁部分容积：W 1=πD 24H 4=π21.824×2=726.10m 3 W 2+W 3=V ?W 1=902.54m 3 取池圆台高度：H 5=4.2圆台斜边角为45°， 则底部直径：D T =D ?2H 513.1m 本池池底也采用球壳式结构，取球冠高H 6=1.05m 圆台容积：W 2=πH 53 D 2 2+D 2D T 2+ D T 2 2 =1006.66m 2 球冠半径：R 球=D T 2+4H 62 8H 6=20.96m 球冠体积：W 3=πH 62 R 球?H 63 =71.47m 3
中电投土耳其AT L AS项目 技术总结 课题：机械加速澄清池久调不清问题分析与处理优化 编写：WZJ 2015.01.27 概述：土耳其阿特拉斯项目2×600MW机组工程，一部分原水来自河水，经机械加速澄清池澄清后流入工业消防水池供机组使用。本工程设计两台并联运行的机械加速澄清池，每台澄清池设计能力为200t/h，原水取自河水，浊度在30-100NTU，澄清后清水浊度要求不高于10NTU。澄清池壁及底座为钢筋混凝土结构，伞板、导流板为钢板现场制作，刮泥机、搅拌提升机为配套采购设备。 问题：本工程机械加速澄清池于2013年11月中旬开始进水调试，直到2014年3月底清水浊度仍在20NTU以上，这种浊度加重了锅炉补给水处理站双介质过滤器的过滤强度，导致过滤器擦洗频繁，加大了运行成本并大大降低了产水率。由于考虑到水源河水流量小，且河流经过村镇，河水成分复杂，有机物含量多等特点。我们在调试阶段进行了多次沉降实验调整加药剂量，并人工添加泥沙等办法，甚至加了助凝剂，效果仍不理想。 分析及处理：机械加速澄清池的工作原理如附图所示，原水通过进水管进入到剖面为三角形的环形进水槽内，通过周圈均布的配水孔向下进入第一反应室，聚凝剂与原水在第一反应室在搅拌作用下充分混合（本工程以聚合铝作为凝聚剂），然后在提升叶轮的提升下，进入到第二反应室，在第二反应室内，泥沙等杂质在凝聚剂的作用下凝聚成大块“矾花”。而后经由导流室沿伞板进入到分离室，在这个下降过程中，是“矾花”沉淀的主要过程，在此期间，沉淀的杂质沿伞板下落到池底，上方清水溢流进入出水槽，下方浊度大的水重新进入到第一反应室再次循环澄清。
在调试过程中，通过多次沉降实验，确定凝聚剂的加药量已达到最佳配比，由于调试时间较长，池底已进行过多次排泥，且排泥正常，因此在分析问题时不再考虑凝聚剂加药及人为增加聚源的作用。在常规调试方法不能解决水质浊度超标的问题之后，我们把重点转移到澄清池结构设计及运行参数上。 由于水质浑浊，无法观察分离室矾花的实际沉降情况，我们决定关闭进出水口，让池内水自然沉降12个小时，这样全池中的水已清澈见底。此时打开进水以及搅拌机，在开始阶段可清楚地观察池内水的内部流动、上升或下降。通过观察，我们发
SAP2000在机械加速澄清池结构设计中的应用 发表时间：2018-12-17T15:17:49.537Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：李宁陈德文 [导读] 摘要：机械加速澄清池结构型式较复杂，结构分析模型构建比较困难。 山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013 摘要：机械加速澄清池结构型式较复杂，结构分析模型构建比较困难。本文以某工程中机械加速澄清池为实例，运用SAP2000软件建立其有限元模型，有效解决了机械加速澄清池结构分析模型构建困难的问题。通过分析得到结构在自重、水荷载、活荷载等作用下应力分布规律和应变分布规律，同时得出关键构件内力值，用于结构配筋计算。本文的有关方法和结论可为相关工程提供参考。 关键词：SAP2000；机械加速澄清池；结构分析 引言 机械加速澄清池是通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀置于一个池中进行综合处理的构筑物，广泛用于市政、电厂、海水淡化[1]等工程。机械加速澄清池包含构件较多，结构不规则，结构型式较复杂，结构分析模型构建比较困难。 SAP2000具有集成化的视图环境、强大的建模分析功能、一体化的设计功能、及全面输出分析功能，几乎可以完成各种结构体系的设计。[2]运用该软件建立机械加速澄清池有限元模型，有效解决了结构分析模型构建困难的问题；通过分析大大提高了机械加速澄清池结构设计的安全及经济性。 1 工程概况 某工程机械加速澄清池主体结构包括第一反应室、第二反应室、斜撑及外立柱，其他附属结构包括配水槽、出水槽、导流板、伞板等。第一反应室为球壳结构，通过若干斜撑支撑起第二反应室。斜撑上安装有伞板及裙板。第二反应室为筒壳结构，其上顶板放置机械设备。外立柱用于支撑辐射水槽及导流板。机械加速澄清池主体结构均为现浇钢筋混凝土结构；附属结构为预制钢筋混凝土，通过埋件安装到主体结构上。 2 机械加速澄清池的SAP2000结构分析过程 2.1 建立模型 模型的构建应根据实际受力等因素进行简化。配水槽、伞板等附属结构均为预制构件，将其作为恒荷载施加到主体结构上，只需构建主体结构有限元模型，简化了模型的同时也使得模型更加符合构筑物实际受力情况。SAP2000结构三维模型如图二所示。 图二机械加速澄清池SAP2000结构三维模型 （1）定义材料信息和截面属性 第一反应室及第二反应室侧壁采用壳-薄壳面单元，斜撑、外立柱、暗梁采用线单元进行模拟。在SAP2000软件中，分别根据不同的侧壁底板厚度、截面大小定义相应面截面及框架截面，所有单元材料均选用混凝土。 （2）对象绘制 SAP2000 提供了快速建模的功能。根据坐标定义绘制点对象，利用软件中捕捉、线对象绘制及带属性复制等功能，绘制框架构建斜撑、立柱及暗梁等模型。运用“旋转线成面”功能，快速绘制面单元构建反应室球壳及筒壳模型。 （3）荷载施加 定义荷载模式，模型中定义了恒荷载、活荷载、地震荷载及风荷载等荷载模式。荷载模式不能在结构上产生响应，应定义荷载工况包含荷载模式得到荷载作用。该结构采用底部剪力法计算地震作用，在模型中采用自动地震荷载模式功能进行定义；风荷载采用自动风荷载模式功能进行定义，输入基本风压、地面粗糙度等参数；球壳所受净水压力，通过节点样式功能施加面荷载。 根据结构实际受力情况，定义不同荷载工况。依据规范要求对荷载工况进行组合，得到结构计算所需设计值、标准值及准永久值，用于结构强度、裂缝、挠度计算。 （4）特殊功能指定 1）节点约束 机械加速澄清池底部与地面接触的节点，通过软件中节点约束功能，对其施加约束。本模型中将底板与柱、侧壁相交节点均设置为固定支座，约束所有自由度。 2）底板面弹簧 在SAP2000中用面弹簧模拟土与底板的相互作用，弹簧的刚度与土的性质，即与土的基床系数有关。运用软件面弹簧功能设置弹簧刚度，并将其指定到底板。 3）单元剖分 对模型中的对象，在计算分析之前，指定一定的有限元剖分，即线对象、面对像的单元剖分，以得到对应的计算精度。 2.2 模型分析 （1）荷载工况、组合定义完毕后，即可运行工况，从而得到显示、输出和设计的结果。SAP2000软件可以有选择性地运行荷载工况，
机械加速澄清池设备技术 规范书 Prepared on 24 November 2020
机械加速澄清池技术规范书 2、工程概况 气象特征 各项气象特征值统计如下： 气候分类 根据Koppen分类标准，该地区属于Af和Am型，定义为高温型气候。相对空气湿度 最小月：83% 平均月：86% 最大月：91% 气压 平均压力 环境温度 最小月平均：22℃ 月平均：26℃ 最大月平均：32℃ 全年平均：27℃ 降雨量 累年最大降雨量：4000mm 累年平均降雨量：2200mm 最大月降雨量：350mm 月平均降雨量：190mm
暴雨期：12月至7月 降雨量最大的月份：3月 干旱期：8月至11月 风 主导风向：在Belem 机场纪录的一系列气象分析数据表明东北方向是主导方向，东向也是比较重点的方向，有25%频率。 平均风速：s 最大风速：s 地震 当地没有地震的纪录。 暴雨强度公式： 778.015.0)2.12(9.1175+?= t Tr i ，其中重现期Tr=5年，降雨历时t=20min ，降雨强度i 的单位为mm/h ，则暴雨强度为h 。 燃料 煤质及灰渣成分分析参见下表：
水质 原水采用PARA河水，河水水质如表所示：表原水水质表
3、主要技术规范 JJ型机械搅拌澄清池搅拌机、刮泥机利用机械搅拌作用来完成水和药剂混合、反应以及泥渣的循环和接触凝聚过程。结成的较大絮凝体，由分离室进行沉淀分离，剩余污泥通过刮泥机刮集至排泥斗由静水压力排出 JJ型澄清池搅拌刮泥机按标准生产，具有单位面积处理量大；对水量、水质、水温变化适应性强的特点，采用的无级电磁调速电动机，可随水量、浊度、投药量的变化来调节电机转速，使叶轮速度合适。 ※适用条件 ?适用于生活饮用水和工业用水的澄清处理。 ?进水悬浮物含量。（1）无机械刮泥：一般不超过1000 mg/L，短时间内不超过3000mg/L。（2）有机械刮泥：1000-5000mg/L，短时间内不 超过10000mg/L，当悬浮物经常超过5000mg/L时应加预沉池。 ?出水浊度，一般不大于10mg/L，短时间不大于50mg/L。 ?进水温度变化每小时不大于2℃。 主要参数 机械加速澄清池搅拌机、刮泥机、自动排泥装置各2套，澄清池池体为半地下式混凝土结构，需方负责。 搅拌机 功率：N=