水污染控制工程格栅设计

格栅设计

一、课程设计的内容

（1）污水处理厂的工艺流程比选，并对工艺构筑物选型做说明；

（2）主要处理设施格栅的工艺计算；

（3）确定污水处理厂平面和高程布置；

（4）绘制主要构筑物图纸。

二、课程设计应完成的工作

（1）确定合理的污水处理厂的工艺流程，并对所选择工艺构筑物选型做适当说明；

（2）确定主要处理构筑物格栅的尺寸，完成设计计算说明书；

（3）绘制主要处理构筑物格栅的设计图纸。

目录

1总论 (2)

污水处理的必要性 (2)

设计任务和内容 (2)

基本资料 (2)

格栅的作用 (2)

格栅的种类 (2)

格栅的工艺参数 (2)

待处理污水的各项指标及出水指标要求 (3)

2 污水处理工艺流程 (4)

污水处理方法 (4)

基本原理及优点 (4)

存在问题 (4)

处理工艺流程 (4)

3 处理构筑物设计——格栅设计 (5)

格栅种类选择 (5)

格栅设计计算 (5)

结论 (8)

参考文献 (9)

1总论

污水处理的必要性

随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高,用水紧张和污水排放的问题已越来越突出。污水未经处理直接排放,加重了对环境的污染。在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。

设计任务和内容

（1）确定污水处理厂的工艺流程，并对工艺构筑物选型做说明；

（2）主要处理设施格栅的工艺计算；

（3）完成格栅三视图

基本资料

格栅的作用

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网、格栅柜和清渣耙三部分组成，安装在污水处理厂的端部。格栅主要作用是将污水中的大块污染物拦截出来，否则这些大块污染物将堵塞后续单元的机泵或工艺管线。格栅上的拦截物成为栅渣，其中包括十种杂物，大至腐尸，小至树杈、木料、塑料袋、破布条、碎砖石块、瓶盖、尼龙绳等均能在栅渣中发现。

格栅的种类

（1）按格栅条间距的大小分类：细格栅、中格栅和粗格栅3类，其栅条间距分别为4～10mm，15～25mm和大于40mm。

（2）按清渣方式不同分类：人工除渣格栅和机械除渣格栅两种。人工清渣主要是粗格栅。

（3）按栅耙的位置不同分类：前清渣式格栅和后清渣式格栅。前清渣式格栅要顺水流清渣，后清渣式格栅要逆水流清渣。

（4）按形状不同分类：平面格栅和曲面格栅。平面格栅在实际工程中使用较多。

（5）按构造特点不同分类：抓扒格栅、循环式格栅、弧形格栅、回转式格栅、转鼓式格栅和阶梯式格栅。

格栅的工艺参数

（1）型式：平面型，倾斜安装机械格栅。（图1）

（2）城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅。（3）格栅过栅流速不宜小于s，不宜大于s.

（4）栅前水深应与入厂污水管规格（DN1800mm）相适应。

（5）格栅尺寸B、H参见设备说明书，宜选中间值

图1

1.3.4待处理污水的各项指标及出水指标要求

（1）待处理污水：处理水量 14×104m3/d；

COD

Cr

450 mg/L

BOD

5

200 mg/L

SS 250 mg/L

（2）处理后污水：污水经二级处理后应符合以下具体要求：

COD

cr ≦70mg/L; BOD

5

≦20 mg/L;SS≦30 mg/L

2污水处理工艺流程

污水处理方法

污水拟采用传统活性污泥法工艺处理。

基本原理及优点

液流有回流的推流式。初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50%返回曝气池（即污泥回流比为25～50%）。这种方法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感。生化需氧量（BOD

）的去除率达85～95%。

5

有机污染物在曝气池内的降解，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期。

存在问题：

（1）曝气池首端有机污染物负荷高，好氧速度也高，为了避免由于缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高。为达到一定的去污能力，需要曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；

（2）好氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现好氧速度高于供氧速度的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象，对此，采用渐减供氧放式，可一定程度上解决这些问题；

（3）对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化的影响。

处理工艺流程

污水→格栅→污水泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水

3 处理构筑物设计——格栅

格栅种类选择

选用机械格栅。

机械格栅是安装在污水处理厂进水口处的一种集拦污、清污于一体的机械设备。较之传统的人工清污方式，效率高，安全性高，避免人身事故的发生。回转式机械格栅是集拦污栅和清污机于一体的连续清污装置。以拦污栅为基础，通过绕栅回转链条将清污齿耙驱动，实现拦污及清清目的。可实现连续清污，全过水断面清污。清污效率高。栅体过梁支撑于混凝土基础之上，使清污机整机运行平稳，工作可靠。齿耙插入栅条一定深度，把附着在栅条上的污物带到清污机顶部，完成翻转卸污动作，保持过水断面清洁无污物。牵引链条一般为全不锈钢材质保证水下工作无锈蚀，免维护。防腐方案为喷砂除锈+环氧富锌底漆+氯化橡胶中间漆+氯化橡胶面漆封闭，其保护能力一般要求在15年以上。

移动式格栅除污机该设备的工作原理是：水上部分机架采用钢轮设置在平行的钢轨上，通过行走机构与传动部分进行水平移动。工作时在格栅一端先工作，驱动卷扬机构带动耙斗沿水下并列组合的栅条自动定位，并下行至槽底，当第一宽度完成捞污处理后，行走机构将机架移至第二工作点，进行捞污，直至完成整个槽宽。

格栅设计计算

已知条件

日设计流量为q=14×104m 3/d ；

城市污水处理最大流量为Q max =s ；

求格栅各部分尺寸。

设计计算

（1）栅槽宽度B

栅条的间隙数（n ） n bhv

Q αsin max = （） 式中，Q max ——最大设计流量，m 3/s ，取s ；

α ——格栅倾角，（°），取α=60°；

b ——栅条间隙，m ，取b=；

n ——栅条间隙数，个；

h ——栅前水深，m ，取h=；

v ——过栅流速，m/s ，取s 。

格栅设两组，一用一备。 则5672.559

.08.102.060sin 94.1n o ≈=??=（个）； 栅条数n-1=56-1=55（条）

栅槽宽度（B ）

栅槽宽度一般比格栅宽；设栅条宽度s=10mm=,选用矩形断面栅条。

B=s(n-1)+bn+ （）

则B=s(n-1)+bn+=×(56-1)+56×+=

（2）通过格栅的水头损失h 2

设进水渠宽B 1=，其渐宽部分展开角度α=20°进水渠道内的流速为s ；

111tan 2B B L α-=

（）m 37.020tan 28.107.220tan 2B B L o

o 11≈-=-= 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2 212L L =

（） m 19.02

37.02L L 12=== 通过格栅的水头损失h 2；

k h h 02= （） αξ=sin g

2v h 2

0 （） 34)(b

s βξ= （） 式中，h 2—— 设计水头损失，m ；

h 0—— 计算水头损失，m ；

g —— 重力加速度，m/s 2，取g=s 2；

k —— 系数，格栅受污泥堵塞时的水头损失增大倍数，一般采用3；

ξ—— 阻力系数，与栅条断面形状有关。可按手册提供的计算公式和相关

系数计算。设栅条断面为锐边矩形断面；42.2=ξ 则：k sin g 2v )b s (k h h 2

3402?αβ==360sin 8.929.002.001.042.2234

??????? ???=o m 103,0≈；

（3）栅后槽总高度H ，m ；

设栅前渠道超高h 1=

21h h h H ++= （） 则：21h h h H ++==310.07.01.8++=603.2m

（4）栅槽总长度L ，m α

++++=tan H 5.00.1L L L 121 （） 式中——1H 为栅前渠道深，21h h H +=； 则：m 50.360tan 7

.08.15.00.119.037.0L o ≈+++++=

（5）每日栅渣量W ； 1000QW 1

=W

（） 式中，W —— 每日栅渣量，m 3 /d

W 1—— 栅渣量，m 3/(103m 3污水)

在格栅间隙为19mm 的情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产 。

则每日栅渣量： 10001.0140000?=W =14 m 3

/d ＞d

故采用机械清渣。

结论

为期十天的课程设计将要结束了。在这两周的学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足，感受良多，获益匪浅。

我的主要工作是进行格栅方面的设计，包括对格栅的选取，对格栅宽度、格栅的水头损失、栅后槽总高度、栅槽总长度和每日栅渣量的计算。

通过这几天的设计，是我对水污染控制工程这门课又有了在理论课上感受不到的新的认识，理论课上，我们只是接受课本上给的数据和公式进行习题的解答，没有机会自主的选择数据以及认识到公式及数据是怎么来的，而在课程设计中就弥补了这方面的不足，从型号，大小等各方面，都需要我们进行自主的选择，有时需要反反复复的进行验证才能得到一个最优的方案，使我们清楚地认识到，一个数据的获得并不是那么容易，这是在理论课上永远得不到的经验，所以说，理论与实践相结合是十分重要的，实践需要理论作支持，理论需要实践来巩固，；两者有机的结合，才会使一科的知识真正学扎实，学透。

计算过程中的问题还是比较多，做得也不是很细致。有些公式因为数据不足没有能够使用上，还有一些经验参数的选取也没有实际的经验作为指导。相信以后参加工作之后，积累了经验，能更好地掌握。

最后是制图方面。这也从一方面检验了我们工程制图的能力，包括三视图的画法，空间想象能力和平面布置能力，这对我们而言都是一个考验。这也是我认为本设计中最需要时间的一项工作，这一点是真正将理论运用到实践的一点，因为我们要考虑的不仅仅停留在能不能用，而要上升至好不好用的方面。这也是今后工作中要贯穿的主要职责。

在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

能顺利完成这次课程设计，我要感谢老师的悉心指导，希望以后还有机会向老师学习，也希望有更多机会参加到实际的生产和设计工作。

参考文献

[1] 高廷耀顾国维周琪. 水污染控制工程[M]. 北京高等教育出版社 2008.

[2] 北京市市政设计院给水排水设计手册(第二版)[M] 北京中国建筑工业出版社2003.

[3] 金毓峚，李坚，孙治荣环境工程设计基础[M] 北京化学工业出版社 2002.