3--污水处理构筑物的计算

3 污水处理构筑物的计算
3.1细格栅
3.1.1设计说明
格栅系由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。

以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并保证其正常运行。

格栅的进出水水质见表3-1所示。

表3-1 格栅进出水水质
水质指标BOD5COD SS
进水6400 13000 2000
去除率0 0 10％
出水6400 13000 1800
3.1.2设计计算
本工艺采用矩形断面调节池前细格栅一道，采用机械清渣。

（1）栅前水深的确定
Q=2ℎ2ℎ1
式中，Q——设计流量，设计中取为0.0289m3/s；
h——栅前水深，m；
v1——栅前渠道水流流速，设计中取为0.6m/s。

h=√
ℎ
2ℎ1=√
0.0289
2×0.6=0.16(m)
（2）细格栅的栅条间隙数
n=ℎ√ℎℎℎℎℎℎℎ
式中，n——格栅栅条间隙数，个；
Q——设计流量，m3/s；
α——格栅倾角，(o)；
b——格栅栅条间隙，m；
h——格栅栅前水深，m；
v——格栅过栅流速，m/s。

过栅流速采用为0.7m/s，Q=0.0289m3/s，栅条间隙b=0.01m，栅前水深为0.16m，格栅安装倾角α=60o，则
n=0.0289×√ℎℎℎ60ℎ
0.01×0.16×0.7=24(个)，取为25个。

（3）格栅槽有效宽度（B）
B=S(n−1)+bn
式中，B——格栅槽有效宽度，m；
S——每根格栅条的宽度，m。

设计中采用Φ10mm圆钢为栅条，即取S=0.01m，则
B=0.01×(25−1)+0.01×25=0.49(m)，取为0.5m。

（4）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽B1=0.25m，渐宽部分展开角ℎ1=20o，此时进水渠道内的流速为：
ℎ1=
ℎ
ℎ1ℎ=
0.0289
0.25×0.16
=0.72(ℎ/ℎ)，在0.4～0.9m/s范围之内，符合要求。

则，进水渠道渐宽部分长度：
ℎ1=
ℎ−ℎ1
2ℎℎℎℎ1=
0.5−0.25
2×ℎℎℎ20ℎ
=0.34(m)
（5）出水渠道的渐窄部分的长度
ℎ2=ℎ1
2=
0.34
2=0.17(m)
（6）过栅水头损失
ℎ1=kβ(ℎ
ℎ)
4
3ℎ2
2ℎℎℎℎℎ
式中，h1——水头损失，m；
β——格栅条的阻力系数，栅条断面为锐边矩形断面β=2.42；
k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。

ℎ1=3×2.42×(0.01
0.01)
4
3
×
0.72
2×9.8×ℎℎℎ60
ℎ=0.16(m)
（7）槽后明渠的总高度
H=h+ℎ1+ℎ2
式中，H——槽后明渠的总高度，m；
h2——明渠超高，m，设计中取h2=0.3m。

H=0.16+0.16+0.3=0.62(m)（8）格栅槽总长度
L=ℎ1+ℎ2+0.5+1.0+
ℎ1ℎℎℎℎ
式中，L——格栅槽总长度，m；
H1——格栅明渠的深度，m，H1=h+h2。

L=0.34+0.17+0.5+1.0+0.16+0.3
ℎℎℎ60ℎ
=2.28(ℎ)
（9）每日栅渣量
W=86400ℎℎ1 1000
式中，W——每日栅渣量，m3/d;
ω1——栅渣量，取ω1=0.1m3/103m3污水。

W=86400×0.0289×0.1
1000=0.25(ℎ
3/d)>0.2(ℎ3/d)
故采用机械清渣。

根据《给水排水设计手册》第9册，选用XWB-Ⅲ型背耙式格栅除污机。

表3-2 XWB-Ⅲ型背耙式格栅除污机性能
图3-1 格栅计算示意图
3.2调节池
3.2.1设计说明
（1）水量调节池实际是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升。

池中最高水位不高于进水管的设计高度，最低水位为死水位。

（2）调节池的形状宜为方形或圆形，以利于形成完全混合状态。

长形池宜设多个进口和出口。

（3）调节池不具有废水处理的功能。

3.2.2设计计算
本设计水力停留时间取T=8h，设计流量Q=2500m3/d=104.2m3/h。

（1）调节池的尺寸
调节池体积：V=QT=104.2×8=833(m3)
取池子总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池面积为
A=ℎ
ℎ=
833
5=166.6(ℎ
2)
池长取16m，池宽取12m，则实际有效水深为
ℎ′=
ℎ
16×12=4.3(m)
取超高0.5m，则调节池的实际池深H=4.3+0.5=4.8m
（2）潜污泵
调节池集水坑内设2台上海阳光泵业制造有限公司生产的QW系列无堵塞移动式潜污泵（1用1备），水泵的基本性能参数见表3-3。

表3-3 潜水排污泵性能
型号
流量
（m3/h）扬程
（m）
转速
（r/min
电动机功率
（kW）
效率
（%）
出口直
径
QW125-13
130 15 1460 11 62 125 -15-11
（3）搅拌
为防止污水中悬浮物的沉积和使水质均匀，可采用水泵强制循环进行搅拌，也可以采用专用搅拌设备进行搅拌。

水泵强制循环搅拌，是在调节池底部设穿孔管，穿孔管与水泵压力水相连，用压力水进行搅拌。

水泵强制循环搅拌的优点是不需要在池内安装其它专用搅拌设备，并可根据悬浮沉积的程度随时调节压力水循环的强度。

其缺点是穿孔管容易堵塞，检修不方便，影响使用。

目前工程上常用潜水搅拌机进行搅拌。

根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按1m3污水4～8W选配搅拌设备。

本工程取5W，调节池选配潜水搅拌机的总功率为2500×5=12.5(kW)。

选择5台晨容环保公司出产的QJB型潜水搅拌机（不锈钢），均匀安装在调节池内。

表3-4 潜水搅拌器电动机性能
(kW) (A) (mm) (r/min) (kg) QJB2.5/8-400/3-7408 2.5 9 400 740 70
图3-2 调节池计算示意图
3.3竖流沉淀池
3.3.1设计说明
竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管流入，沿着中心管向下流动，经中心管下部的反射板折向上方流动，污水以流速v自下向上流动，污水中的颗粒以沉速u向下沉降，当u＞v时颗粒开始下沉，u=v时颗粒悬浮污水中，u＜v时，颗粒随污水流出。

上升至沉淀池顶部的污水用设在沉淀池四周的锯齿形三角堰流入集水槽排出。

竖流沉淀池由进水装置、中心管、出水装置、沉淀区、污泥斗及
排泥装置组成。

其进出水水质见表3-5所示。

表3-5 竖流沉淀池进出水水质
水质指标 BOD 5 COD SS
进水 6400 13000 1800
去除率 25％ 20％ 50％
出水 4800 10400 900
3.3.2设计计算
设计中取1座竖流沉淀池，设计流量Q =0.0289ℎ3
/ℎ。

（1）中心进水管面积与直径
ℎ0=ℎℎ0=0.02890.03
=1.0(ℎ2
)
ℎ0=√
4ℎ0ℎ=√4×1.0
3.14
=1.13(ℎ) 式中，A 0——沉淀池中心进水管面积(m 2)；
Q ——设计流量(m 3/s)；
v0——中心进水管流速，设计取为0.03m/s。

d0——中心进水管直径(m)。

（2）中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度
ℎ3=
ℎℎ1ℎℎ1
式中，h3——中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度(m)；
v1——污水从中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度(m/s)，一般取为0.02 m/s～0.03m/s；
d1——喇叭口直径(m)，一般采用ℎ1=1.35ℎ0。

设计中取ℎ1=0.02m/s，ℎ1=1.35×1.13=1.53(ℎ)。

ℎ3=
0.0289
0.02×3.14×1.53=0.3(ℎ)
（3）沉淀池总面积及沉淀池直径
ℎ1=ℎℎ
A=ℎ0+ℎ1
D=√4ℎℎ
式中，A1——沉淀池的沉淀区面积(m2)；。