一級(jí)水處理設(shè)計(jì)計(jì)算

1、第一章污水的一級(jí)處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算1.1 格柵格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成， 安裝在污水渠道、泵房集水井的 進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、 毛發(fā)、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之 正常進(jìn)行。被截留的物質(zhì)稱為柵渣。設(shè)計(jì)中格柵的選擇主要是決定柵條斷面、柵條間隙、柵渣清除方式等。格柵斷面有圓形、矩形、正方形、半圓形等。圓形水力條件好，但剛度差， 故一般多采用矩形斷面。格柵按照柵條形式分為直棒式格柵、弧形格柵、輻流式 格柵、轉(zhuǎn)筒式格柵、活動(dòng)格柵等；按照格柵柵條間距分為粗格柵和細(xì)格柵 （1.5 10mm）;按照格柵除法方式分

2、為人工除渣格柵和機(jī)械除渣格柵，目前，污水處理廠大多都采用機(jī)械格柵；按照安裝方式分為單獨(dú)設(shè)置的格柵和與水泵池合建一處 的格柵。1.1.1 格柵的設(shè)計(jì)城市的排水系統(tǒng)采用分流制排水系統(tǒng)，城市污水主干管由西北方向流入污水 處理廠廠區(qū)，主干管進(jìn)水水量為 Q=1504.63L/'s,污水進(jìn)入污水處理廠處的管徑 為1250 mm ,管道水面標(biāo)高為80.0 m。本設(shè)計(jì)中采用矩形斷面并設(shè)置兩道格柵（中格柵一道和細(xì)格柵一道），采用機(jī)械精渣。其中，中格柵設(shè)在污水泵站前，細(xì)格柵設(shè)在污水泵站后。中細(xì)兩道格 柵都設(shè)置三組即N=3組，每組的設(shè)計(jì)流量為0.502 m3/s01.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)1、格柵柵條間隙寬度，應(yīng)

3、符合下列要求：1）粗格柵：機(jī)械清除時(shí)宜為1625mm；人工清除時(shí)宜為2540mm。特 殊情況下，最大間隙可為100mm。2）細(xì)格柵：宜為1.510mm。3）水泵前,應(yīng)根據(jù)水泵要求確定。2、污水過柵流速宜采用0.61.OmXs。除轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)外，機(jī)械消 除格柵的安裝角度宜為6090°。人工清除格柵的安裝角度宜為 30°60°。3、當(dāng)格柵間隙為1625mm寸，柵75量取0.100.05 m3/103m3污水；當(dāng)格柵間隙為3050mnW,柵75量取0.030.01 m3/103m3污水4、格柵除污機(jī)，底部前端距井壁尺寸，鋼絲繩牽引除污機(jī)或移動(dòng)懸吊的產(chǎn)抓斗式除污機(jī)應(yīng)大

4、于1.5m；鏈動(dòng)刮板除污機(jī)或回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)應(yīng)大于1.Om5、格柵上部必須設(shè)置工作平臺(tái)，其高度應(yīng)高出格柵前最高設(shè)計(jì)水位0.5m,工作平臺(tái)上應(yīng)有安全和沖洗設(shè)施。6、格柵工作平臺(tái)兩側(cè)邊道寬度宜采用 0.7I.Oni工作平臺(tái)正面過道寬度， 采用機(jī)械清除時(shí)不應(yīng)小于1.5m,采用人工清除時(shí)不應(yīng)小于1.2m。7、粗格柵柵渣宜采用帶式輸送機(jī)輸送；細(xì)格柵柵渣宜采用螺旋輸送機(jī)輸送。8、格柵除污機(jī)、輸送機(jī)和壓榨脫水機(jī)的進(jìn)出料口宜采用密封形式，根據(jù)周 圍環(huán)境情況，可設(shè)置除臭處理裝置。9、格柵間應(yīng)設(shè)置通風(fēng)設(shè)施和有毒有害氣體的檢測(cè)與報(bào)警裝置?？?>；*"1"i,.10、沉砂池的超高不應(yīng)小于0.

5、3m。1.1.3 中格柵設(shè)計(jì)計(jì)算1、進(jìn)水渠道寬度計(jì)算根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式Q = B1hv = B1更v = 受計(jì)算 22設(shè)計(jì)中取污水過柵流速v =0.8 ms= 1.12m則柵前水深：h='B1=0.56m22、格柵的間隙數(shù)Q、sin ;n 二Nbhv式中 n格柵柵條間隙數(shù)，個(gè)；Q設(shè)計(jì)流量，m3/s；口格柵傾角，o；N設(shè)計(jì)的格柵組數(shù)，組；b格柵柵條間隙數(shù)，m設(shè)計(jì)中取：- =60 b=0.02 m=52個(gè)0.502 sin 600.02 0.56 0.83、格柵柵槽寬度B = S n _1 bn式中 B格柵柵槽寬度，m ;S每根格柵條寬度，m。設(shè)計(jì)中取S=0.015 mB =0.015

6、52 -10.02 52 -0.76 1.04 = 1.80m4、進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度計(jì)算, B -B1l1 -2 tan 1式中11 進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度，m ;«1 漸寬處角度，。設(shè)計(jì)中取 :1=20,1.80-1.12l1 = = 0.93m2tan205、進(jìn)水渠道漸窄部分的長(zhǎng)度計(jì)算l29等=0.46m6、通過格柵的水頭損失423 v3 sin -2g式中h1水頭損失，m ;格柵條的阻力系數(shù)，查表知=2.42 ;格柵受污物堵塞時(shí)的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3o420.015 7 0.82=3 2.42 ()3 sin60 = 0.14m0.02 2g、柵后槽總高度設(shè)柵前渠道

7、超高h(yuǎn)2 -0.3m柵后槽總高度：H =h h1 h2 =0.56 0.14 0.3 = 1.00m8、柵槽總長(zhǎng)度hh2L =l112 a5 1.0tan 二 tan ;0.560.3= 0.93 0.46 0.5 1.0 tan60 tan60=3.38m中格柵示意圖如圖31圖31中格柵示意草圖9、每日柵渣量、八/ QmaW 86400QW1 w =KZ 1 0001 000式中 W每日柵渣量，m3/d ;W1 每日每1000m3污水的柵渣量，m3/103m3污水設(shè)計(jì)中取W1=0.05m7103m3污水4 10 100.05 U 33 ,W = 5 m . d 0.2 m d1000應(yīng)采用機(jī)

8、械除渣及皮帶輸送機(jī)或無軸輸送機(jī)輸送柵渣，采用機(jī)械柵渣打包機(jī)將柵渣打包，汽車運(yùn)走 10、進(jìn)水與出水渠道城市污水通過DN1250mm的管道送入進(jìn)水渠道，然后，就由提升泵將污水 提升至細(xì)格柵。1.1.4細(xì)格柵設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)中取格柵柵條間隙數(shù)b=0.01m ,格柵柵前水深h=0.9m ,污水過柵流速 v=1.0m/s,每根格柵條寬度S=0.01m,進(jìn)水渠道寬度B1=0.8m,柵前渠道超高h(yuǎn)2 =0.3m,每日每 1000m3 污水的柵渣量 W1=0.04m7103 m3則格柵的間隙數(shù)：n=Q'sin豈=0-60 口 = 52個(gè)Nbhv 0.01 0.9 1.0格柵柵槽寬度：B=Sn1 bn =

9、0.01 52 10.01 52 = 1.03m進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度：11 = B -B1 1.03 - 0.8 = 0.32m2 tan ： 1 2tan20進(jìn)水渠道漸窄部的長(zhǎng)度計(jì)算：小等川6m4（黑卜二 "sin600=0.32m通過格柵的水頭損失:423 v3 Sin 二=3 2.42 2g柵后槽總高度：H =h h1 h2 =0.9 0.32 0.3 -1.52m柵槽總長(zhǎng)度：L i l2 0.5 1.0 上 人 tan 二 tan ;0.90.3=0.32 0.16 0.5 1.0 tan60 tan60=2.67m每日柵謂量:= 5m3/s> 0.2m31 sQma

10、xW 86400 _ QW1 10 104 0.05KZ 1000 1000 1000應(yīng)采用機(jī)械除渣及皮帶輸送機(jī)或無軸輸送機(jī)輸送柵渣,采用機(jī)械柵渣打包機(jī) 將柵渣打包，汽車運(yùn)走。細(xì)格柵示意圖見圖32圖32細(xì)格柵小意圖二 L1.2提升泵站污水總泵站接納來自整個(gè)城市排水管網(wǎng)來的所有污水，其任務(wù)是將這些污 水抽送到污水處理廠，以利于處理廠各構(gòu)筑物的設(shè)置。因采用城市污水與雨水分 流制，故本設(shè)計(jì)僅對(duì)城市污水排水系統(tǒng)的泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)。排水泵站的基本組成包括：機(jī)器間、集水池、格柵和輔助問。3.2.1 泵站設(shè)計(jì)的原則1、污水泵站集水池的容積，不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵5min的出水量；如水泵 機(jī)組為自動(dòng)控制時(shí)，每小時(shí)開

11、動(dòng)水泵不得超過6次。2、集水池池底應(yīng)設(shè)集水坑，傾向坑的坡度不宜小于10%3、水泵吸水管設(shè)計(jì)流速宜為 0.71.5 m/so出水管流速宜為0.82.5 m/s。其他規(guī)定見GB5001今2006室外排水規(guī)范。1.2.2泵房形式及工藝布置本設(shè)計(jì)采用地下濕式矩形合建式泵房，設(shè)計(jì)流量選用最高日最高時(shí)流量Q =1.50463m7s =130000m3/d。1、泵房形式為運(yùn)行方便，采用自灌式泵房。自灌式水泵多用于常年運(yùn)轉(zhuǎn)的污水泵站， 它 的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)及時(shí)可靠，管理方便。該泵站流量小于 2ml/s,且鑒于其設(shè)計(jì)和 施工均有一定經(jīng)驗(yàn)可供利用，故選用矩形泵房。由于自灌式啟動(dòng)，故采用集水池 與機(jī)器間合建，前后設(shè)置

12、。大開槽施工。2、工藝布置本設(shè)計(jì)采用來水為一根污水干管，無滯留、渦流等不利現(xiàn)象，故不設(shè)進(jìn)水井，來水管直接經(jīng)進(jìn)水閘門、格柵流入集水池，經(jīng)機(jī)器間的泵提升污水進(jìn)入出水 井，然后依靠重力自流輸送至各處理構(gòu)筑物。3.2.3泵房設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量為Q =1.50463 m7s =1504.63 L/s,集水池最高水位為 79.93m,出水 管提升至細(xì)格柵，出水管長(zhǎng)度為 5m,細(xì)格柵水面標(biāo)高為85.001m。泵站設(shè)在處 理廠內(nèi)，泵站的地面高程為81.50m。2、泵房的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)集水池的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)中選用 5臺(tái)污水泵(4用1備)，則每臺(tái)污水泵的設(shè)計(jì)流量為：Q1 =9 = 150竺3=376.21

13、/5,按一臺(tái)泵最大流量時(shí)5min的出水量設(shè)計(jì)，則集水44池的容積為：3V=Q1t =376.2 5 60 -112860L -112.86m取集水池的有效水深為h -2.0m 集水池的面積為：112.8622=56.43m2集水池保護(hù)水深0.71m,實(shí)際水深為2.0+0.71=2.71m。(2)水泵總揚(yáng)程估算1)集水池最低工作水位與所需提升最高水位之間的高差為:85.001- (79.93-2 ) =7.071m2)出水管管線水頭損失每一臺(tái)泵單用一根出水管，其流量為Q1=376. 2/s,選用的管徑為DN600mm的鑄鐵管，查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)常用資料得流速v = 1.33m/s(介于0.

14、82.5m/s之間)，1000i =3.68。出水管出水進(jìn)入一進(jìn)水渠，然后再均勻流入細(xì)格柵。設(shè)局部損失為沿程損失的30%,則總水頭損失為：3.68 h=51.3=0.024m1000泵站內(nèi)的管線水頭損失假設(shè)為1.5m,考慮自由水頭為1.0,則水泵總揚(yáng)程為：H =1.5 0.024 7.071 1.0 = 9.595m(3)選泵本設(shè)計(jì)單泵流量為Q1 =376.2 L/s,揚(yáng)程9.595m。查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第11冊(cè)常用設(shè)備，選用300TLW-540舊型的立式污水泵。該泵的規(guī)格性能見表3-1 o表3-1300TLW-540IB型的立式污水泵的規(guī)格性能油Q揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)度n(r/min )電動(dòng) 機(jī)功

15、率N(kW )效率 n(%)污物通過能力氣蝕余量(NPSH 丫(m)(kg )(m"h ：(L/s )固體(mm)纖維(mm)1414392.816.69701107725015008.031503、泵站總揚(yáng)程的校核水泵的平面布置形式可直接影響機(jī)器間的面積大小，同時(shí)，也關(guān)系到養(yǎng)護(hù) 管理的方便與否。機(jī)組間距以不妨礙操作和維修的需要為原則。機(jī)組的布置應(yīng)保 持運(yùn)行安全、裝卸、維修和管理方便，管道總長(zhǎng)度最短，接頭配件最少，水頭損 失最小，并應(yīng)考慮泵站有擴(kuò)建的余地。(1)吸水管路的水頭損失每根吸水管的流量為 Q1 =376.2 L/s,選用的管徑為 DN600mm ,流速為v =1.33m/s

16、,坡度為100。=3.68。吸水管路的直管部分的長(zhǎng)度為1.0m,設(shè)有喇叭口(£=0.1), DN600mm 的 90 口彎頭 1 個(gè)(U =0.67), DN600mm 的閘閥 1 個(gè)(£=0.06), DN0 MDN3 漸縮管 1 個(gè)(自=0.20)。喇叭口喇叭口一般取吸水管的1.31.5倍，設(shè)計(jì)中取1.3則喇叭口直徑為：D =1.3M600=780mm,取 800mmL = 0.8D = 0.8 800 = 640mm :二 710mm閘閥Dnmm600, L=600mm。漸縮管選用 DN 600 DN 350L=2D-d 150 =2 600 -350150 = 65

17、0 mm得v'=3.91m s直管部分為1.0m,管道總長(zhǎng)為：L =1.0 0.64 0.6 0.65 = 2.89mi =3.68%。則沿程損失為:h1'= Li = 2.89 0.00368 = 0.011m局部損失為:2 gIg2_ _ 21.333.91=0.1 0.06 0.67 0.2 = 0.231m2 9.812 9.81吸水管路水頭損失為:h1 =幾h1''=0.011 0.231 =0.242m(2)出水管路水頭損失出水管直管部分長(zhǎng)為5m,設(shè)有漸擴(kuò)管1個(gè)(:=0.20)，閘閥1個(gè)(:=0.06), 單向止回閥(1 =1.7, L=800mm)

18、。沿程水頭損失：h2'-Li -15 0.65 0.6 0.8 0.00368 = 0.026m222局部水頭損失：h2" =,：2且 =0.06 1.7 0.2 =0.218m 2g2 9.812 9.81總出水水頭損失：h2 =h2'h2'' = 0.026 0.218 = 0.244m(3)水泵總揚(yáng)程水泵總揚(yáng)程用下式計(jì)算：H 二 h ? h h式中 h1吸水管水頭損失，m；h2 出水管水頭損失，m；h3集水池最低工作水位與所提升最高水位之差,m；h4自由水頭，一股取h4=1.0m oH = 0.2 4 2 0.2 4 4 7.0 7 1 1.0

19、= 8.5 5 m故選用5臺(tái)300TLW-540舊型的立式污水泵是合適的。1.3沉砂池沉砂池是借助污水中的顆粒與水的比重不同，使大顆粒的砂粒、石子、煤渣 等無機(jī)顆粒沉降，以去除相對(duì)密度較大的無機(jī)顆粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、 曝氣沉砂池、豎流式沉砂池、渦流式沉砂池和多爾沉砂池。這幾種沉砂池各有其 優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際工程中一般多采用曝氣沉砂池。本設(shè)計(jì)中采用曝氣(aeration)沉砂池，具優(yōu)點(diǎn)是：通過調(diào)節(jié)曝氣量可控制污水旋轉(zhuǎn)流速，使之作旋流運(yùn)動(dòng)，產(chǎn) 生離心力，去除泥砂，排除的泥砂較為清潔，處理起來比較方便；且它受流量變 化影響小，除砂率穩(wěn)定。同時(shí)，對(duì)污水也起到預(yù)曝氣作用。1.3.1 曝氣沉砂池本

20、設(shè)計(jì)中選擇三組曝氣沉砂池，N=3組。每組沉砂池的設(shè)計(jì)流量為0.502 m7s1.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)1、水平流速宜為0.1m/s。2、最高時(shí)流量的停留時(shí)間應(yīng)大于 2min。3、有效水深宜為2.03.Om寬深比宜為11.5。4、處理每立方米污水的曝氣量宜為 0.10.2m3空氣。5、進(jìn)水方向應(yīng)與池中旋流方向一致，出水方向應(yīng)與進(jìn)水方向垂直，并直 設(shè)置擋板。6 、污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L計(jì)算；合流制污水的沉砂量應(yīng) 根據(jù)實(shí)際情況確定。7、砂斗容積不應(yīng)大于2d的沉砂量，采用重力排砂時(shí)，砂斗斗壁與水平面 的傾角不應(yīng)小于55 o8、池底坡度一般取為0.10.5。9、沉砂池除砂宜采用機(jī)械方法，并經(jīng)

21、砂水分離后貯存或外運(yùn)。采用人工排 砂時(shí)，排砂管直徑不應(yīng)小于200mm排砂管應(yīng)考慮防堵塞措施。1.3.3曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)計(jì)算1、沉砂池有效容積V =60Qt式中 V沉砂池有效容積， m2；停留時(shí)間，min 。本設(shè)計(jì)中取t =3 minV =60 0.502 3 = 90.36m1 * 32、水流斷面面積a QA =一式中 A水流斷面面積，m2;Vl水平流速，m/s。設(shè)計(jì)中取 v1=0.1m,'sA 0.5022A = = 5.02m0.13、池總寬度Ah一沉砂池寬度，m；一沉砂池有效水深,m。式中 BB =設(shè)計(jì)中取h=2mA 0.502B = = = 2.51mh 2B 2.51= 1.

22、255 在 1.01.5 之間。4、池長(zhǎng),VL = = 60vt =60 0.1 3 =18m A5、每小時(shí)所需的空氣量q =3600Qd式中 q每小時(shí)所需的空氣量,m3/h ；式中 XQ X T 86400106城市污水沉砂量（m3/106m3污水），設(shè)計(jì)中取X=30m3/106m3污水清除沉砂的間隔時(shí)間，設(shè)計(jì)中取T=2d。410 1030 21066 6m3從而可計(jì)算得每個(gè)沉砂斗的容積為:V0 =-63一 =2m7、沉砂斗幾何尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)中取沉砂斗底寬為沉砂斗壁與水平面的傾角為0（=60，沉砂斗高度h2 =1.3 m則 沉砂斗的上口寬度為：a=/hJ+a1 =03+0.5 = 2.0m t

23、an 60 tan 60沉砂斗的有效容積：h2221.3 _ 2_2_ _2_ 2V 2 aaa1 a= 2.02.0 0.5 0.5 = 2.275m 2m338、池子總高設(shè)池底坡度為0.4,破向沉砂斗，池子超高h(yuǎn)1=0.3m則 池底斜坡部分的高度：h3 =0.4MBb:0.4父2.512.0 = 0.102m 22池子總高：H =h h1 h2 h3 =2 0.3 1.3 0.102 =3.702m9、驗(yàn)算流速當(dāng)有一格池子出故障，僅有兩格池子工作時(shí)：Vmin : Qmax = 1.50463 = 05m/s 0.10m/snhb 2 2 2.51當(dāng)有兩格池子出故障，僅有一格池子工作時(shí)：Qm

24、ax 1.50463Vmin = = 0.30m/s 0.15m/ snhb 1 2 2.5110、進(jìn)水渠道格柵的出水通過DN1250mm的管道送入沉砂池的進(jìn)水渠道，然后進(jìn)入沉砂 池，進(jìn)水渠道的水流流速VlB1H1式中 v1 進(jìn)水渠道水流流速，m/s ;Bi 進(jìn)水渠道寬度，m ;Hi 進(jìn)水渠道水深，m。設(shè)計(jì)中取 Bi=1.2m, H i=0.8 m。0.5021.2 0.8=0.52 m s水流經(jīng)過進(jìn)水渠道再分別由進(jìn)水口進(jìn)入沉砂池，進(jìn)水口尺寸900X900,流速校核：.QmaxV 二A1.504630.9 0.9 3=0.62m/s2進(jìn)水口水頭損失h=1.062g代入數(shù)值得：h =1.06 0.62= 0.02m2 9.81進(jìn)水