设计计算书

4.工艺设计4.1 构筑物设计及工艺说明：设计流量计算平均流量：Qa=20000m3/d=0.2315m3/s=231.5L/s，由《排水工程》（下册）表3-3可知，生活污水量总变化系数：K总=1.49。

设计流量：Qmax=K总Qa=1.49×20000=29800m3/d=0.3449m3/sQmin=0.5Qmax=0.5×0.3449=0.1725m3/s4.1.1机械格栅（1）对于粗格栅：采用栅前水深h=0.8m，过栅流速v=0.7m/s,栅条间隙宽度e=0.05m，格栅倾角α=75°。

①栅条间隙数格栅间隙数为：式中n——格栅间隙数；Qmax——最大设计流量，m3/s；α——格栅倾角，度；e——栅条净间距，粗格栅e=50~100mm，中格栅e=10~40mm，细格栅e=3~10mm；h——栅前水深，m；v——过栅流速，m/s，最大设计流量时为0.8~1.0m/s，平均设计流量时0.3m/s；sinα——经验系数。

所以，格栅间隙数n=13（个）。

②栅槽宽度设栅条宽度s=0.01m，则栅槽宽度：式中B——栅槽宽度，m；s——栅条宽度，m；6n——格栅间隙数，个；e——栅条净间距，粗格栅e=50~100mm，中格栅e=10~40mm，细格栅e=3~10mm。

所以，格栅宽度B=0.77m，取0.8m。

③进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度α1=20°则进水渠道渐宽部分的长度为：式中L1——进水渠道渐宽部分的长度，m；B——栅槽宽度，m；B1——进水渠宽，m；α1——渐宽部分展开角度，度。

所以，进水渠道渐宽部分的长度为L1=0.21m。

④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度出水渠道连接处的渐窄部份长度为：式中l2——出水渠道连接处的渐窄部份长度，m；l1——进水渠道渐宽部分的长度，m。

所以，l2=0.11m。

⑤过栅水头损失设格栅条断面为矩形断面,则通过格栅的水头损失为：式中h1——过栅水头损失，m；k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；h0——计算水头损失，m。

式中——阻力系数，与格栅断面形状有关，当为矩形断面时，=2.42。

v——过栅流速，m/s，最大设计流量时为0.6～1.0m/s，平均设计流量时0.3m/s；g——重力加速度，9.81m/s2；α——格栅倾角，度。

所以，=2.83，h0=0.07m，过栅水头损失为h1=0.21m，取0.2m。

⑥栅槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高为H1=h+h2=0.8+0.3=1.1m，栅槽总高度为式中H——栅槽总高度，m；h——栅前水深，m；h1——过栅水头损失；h2——栅前渠道超高，m，一般用0.3m。

则栅槽总高度为1.3m。

⑦栅槽总长度栅槽总长度为式中L——栅槽总长度，m；H1——栅前槽高，m。

则L=2.11m。

⑧每日栅渣量每日栅渣量为：式中W——每日栅渣量，m3/d；W1——栅渣量（m3/103m3污水），取0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，此处，W1取0.01 m3/103m3污水；K总——生活污水流量总变化系数。

则，W=0.2m3/d，采用机械清渣。

格栅计算图见图格栅计算图（2）对于细格栅（置于污水泵房之后）：采用栅前水深h=0.8m，过栅流速v=0.7m，栅条间隙宽度e=0.008m，格栅倾角α=75°。

①栅条间隙数N=76（个）②格栅宽度设栅条宽度s=0.01mB=1.34m③进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=1.2m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则进水渠道渐宽部分的长度为l1=0.19m④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度l2=0.10m⑤通过格栅的水头损失因格栅条断面为矩形断面，取β=2.42，k=3，则：h1=0.24m⑥栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=1.1m，则H=h+h1+h2=1.34m⑦栅槽总长度L=2.08m⑧每日栅渣量设W1=0.1m3/103m3W=2.00m3/d采用机械清渣。

4.1.2沉砂池本设计中采用旋流式沉砂池。

旋流式沉砂池是利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，加速沙粒的沉淀，以达到除砂目的。

该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点。

旋流式沉砂池的设计概述如下：（1）设计参数①沉砂池水力表面负荷约200m3/(m2·h)，水力停留时间约为20～30s。

②进水渠道直段长度应为渠道宽度的7 倍，并且不小于 4.5m，以创造平稳的进水条件。

③进水渠道流速，在最大流量的40％～80％情况下为0.6～0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量不大于 1.2m/s。

④出水渠道与进水渠道的夹角大于270°，以最大限度地延长水流在沉砂池内的停留时间，达到有效除砂目的。

两种渠道均设在沉砂池上部以防扰动砂子。

⑤出水渠道宽度为进水渠道的 2 倍。

出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。

⑥沉砂池前应设格栅。

沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池所需水位。

（2）旋流式沉砂池设计计算设计中选择两组旋流式沉砂池，N=2 组，分别于格栅连接，每组沉砂池设计流量为0.17245m3/s。

①沉砂池表面积式中A——沉砂池表面积，m2；Q——设计流量，m3/s；q´——表面负荷，m3/(m2·h)，一般采用200 m3/(m2·h)。

设计中取q´=200 m3/(m 2·h)，则A=0.17245×3600÷200=3.10m2②沉砂池直径沉砂池直径为式中D——沉砂池直径，m。

③沉砂池有效水深沉砂池有效水深为：式中h2——沉砂池有效水深，m；t——停留时间，s，一般采用20～30s。

设计中取t=30s，则h2=200×30/3600=1.67m④沉砂池所需容积沉砂池所需容积为：式中Q——平均流量，m3/s；X——城市污水沉砂量，m3/106m2污水，一般采用30 m3/106m2污水；T——清除沉砂的间隔时间，d，一般采用1～2d。

设计中取T=1d，X=30 m3/106m2污水，则V=0.2315×30×86400/106=0.40m3⑤每个沉砂斗容积每个沉砂斗容积为：式中V——沉砂斗容积，m3；d——沉砂斗上口直径，m；h4——沉砂斗圆柱体的高度，m；h5——沉砂斗圆锥体的高度，m；r——沉砂斗下底直径，m，一般采用0.4～0.6m。

设计中取d=1.4m，h4=1.4m，r=0.4m，h5=0.8m，则V=2.71m3⑥沉砂池总高度式中H——沉砂池总高度，m；h1——沉砂池超高，m。

一般采用0.3～0.5m；h3——沉砂池缓冲层高度，m，h3=1/2（D-d）tan45°。

设计中取h1=0.3m，h3=1/2（1.99-1.4）tan45°=0.30m，则H=0.3+1.67+0.3+1.4+0.8=4.47m⑦进水渠道格栅的出水通过DN1200mm 的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧排水进入沉砂池，进水渠道采用与旋流式沉砂池呈切线方向进水，进水可以在沉砂池内产生涡流。

式中B1——进水渠道宽度，m；H1——进水渠道水深，m；v1——进水流速，m/s，一般采用0.6～1.2m/s。

设计中取h1=0.8m，v1=1.0m/s，则B1=0.17245/1×0.8=0.22m⑧出水渠道出水渠道与进水渠道建在一起，并且满足夹角大于270°，以延长污水在旋流式沉砂池内流动距离。

式中B2——出水渠道宽度，m；h2——出水渠道水深，m；v2——出水流速，m/s，一般采用（0.4～0.6）v1。

设计中取v2=0.5v1=0.5m/s，h2=0.8m，则B2=0.17245/0.5×0.8=0.43m⑨排沙装置旋流式沉砂池排砂有三种方式：第一种是用砂浆直接从砂斗底部经吸水管排除；第二种是用空气提升器，即在桨板传动轴中插入一空气提升器；第三种是在传动轴中插入砂泵，泵及电机设在沉砂池顶部。

本工程采用空气提升泵从旋流式沉砂池底部空气提升排砂，排放时间每日一次，每次1～2 小时，所需空气量为排砂量的15～20 倍，该提升装置由设备厂家与浆叶分离机成套供应。

旋流式沉砂池设计见图旋流式沉砂池简图4.1.3 调节池4.1.4 加压溶气气浮法4.1.5好养曝气池（1）污水处理程度的计算污水中的5250/,BOD mg L 浓度设一级处理对5BOD 的去除率为25%，则进入曝气池中污水的5BOD 浓度250(125%)187.5/a S mg L =⨯-=计算去除率，首先计算处理水中溶解性BOD 5值，S e =S z -7.1bX a C e式中:S e ——出水溶解性BOD 5S z ——二沉池出水总BOD 5,S z =30mg/L;b ——活性污泥自身氧化系数，典型值为0.08——活性微生物在处理水中所占比例，一般取0.4C e ——二沉池出水SS,C e =30mg/L代入数值 S e =30-7.1×0.08×0.4×30=23.18(mg/L)取23mg/L去除率 η=187.523187.5-=88% （2）曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD —污泥负荷法计算1） BOD ——污泥负荷率的计算拟定采用的BOD —污泥负荷率为0.33 kgBOD 5/(kgMLSS.d)， 但为稳妥计需加以校核 N s =ηfS K e z式中 K z ——系数 其值在0.0168-0.0281之间，取0.0183 S e —— 经活性污泥处理系统处理后，处理水中残留的有机污染物BOD 量MLSSMLVSS f =对城市污水f 值一般为0.75 代入数值 N s ==⨯⨯8.805.7023183.00=0.36kgBOD 5/(kgMLSS.d) 2） 确定混合液污泥浓度(X)根据已确定的N s 值，查图4-7 得相应的SVI 值为100-120，取值100 X=SVIR R )1(106+γ 式中 R=QRQ 污泥回流比 取0.3 γ——是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等因素的有关系数，一般取值1.2左右SVI ——污泥指数，值取100代入数值 X=60.3 1.210(10.3)100⨯⨯+⨯=3000mg/L 3） 确定曝气池容积 V=X N QS s a式中 V---- 曝气池容积m 3S a ---原污水的BOD 5值 mg/L S a =187.5mg/LX---曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/L X=3000mg/L代入数值 V=30006.30.518710.654⨯⨯⨯=9722m 3 水力停留时间=3000/9722=0.31d=7.4h>6h, 故用平均日流量(m3/d)作为曝气池的设计流量满足要求。