第三章 污水处理构筑物设计计算
3.1格栅计算
格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水并处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。
格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅；按照格栅栅条间距分为粗格栅，栅条间距大于40mm；中格栅，栅条间距为15-35mm；细格栅，栅条间距为1-10mm。按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。
其计算草图如下：
3.1.1格栅设计参数
设计流量Q?10000m3/d=0.116m3/s 栅前流速v?0.7m/s 栅条宽度s=0.01m 过栅流速v=0.9m/s 栅前水深h=0.4m 格栅间隙b=0.02m 格栅倾角?=60。 单位栅渣量0.05m3栅渣/103m3污水 3.1.2计算
据污水流量总变化系数表，由内差法得，
116?70120?70?
Kz?1.691.59?1.69解得KZ=1.50
则 Qmax=QKZ=0.174m3/s
又因为Qmin根据经验约为平均日流量的1/2-1/4。 所以得Qmin=(1/2-1/4)Q=（0.058-0.029）m3/s ①栅条的间隙数
Qmaxsin60。 n?Nbhv式中 n——格栅栅条间隙数（个） Qmax——最大设计流量（m3/s） ?——格栅倾角
N——设计的格栅组数（组） 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）
0.174?sin60。n??23（个）
0.02?0.4?0.9②格栅槽的宽度 B=s（n-1）+bn
式中 B——格栅槽的宽度（m） B=0.01????????0.02?23?0.68（m）
Qmax0.174??0.91（m/s）
b（n+1）h0.02（23+1）0.4hbB0.4?0.020.6833
?0.91?0.19 Q1=v（m/s）>0.058（m/s）符
sin?b?ssin60。0.01?0.02合要求
③进水渠道渐宽部分长度
验证：v?L1?B?B1
2tan?1式中 L1——格栅前部渐宽段的长度（m） B——格栅槽宽度（m）
?1——进水渠渐宽段展开角度，一般取20°
B1——进水渠宽度（m）
设计中取 B1=0.5m，?1=20°，此时进水渠道内的流速为
v1?L1?Qmax0.174??0.80m/s。 B1h0.5?0.40.68?0.5?0.25（m）
2?tan20.④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L0.25L2?1??0.125?0.13(m)
22⑤通过格栅的水头损失
v2h1?kh0?k?sin?
2g式中 h1——通过格栅的水头损失（m） h0——计算水头损失（m）
k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3 g——重力加速度（9.81m/s2）
ξ——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关
?s?3设计中采用栅条断面为矩形的格栅，取?????，取β=2.42
?b?0.01430.92h1?3?2.42?()?sin60。?0.097m?0.1m
0.022?9.84⑥栅后槽总宽度
设计中取栅前水渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m， 则：H=h+h1+h2=0.4+0.1+0.3=0.8（m） ⑦栅槽总长度
HL?L1+L2+1.0+0.5+1
tan?式中 L——栅槽总长度（m）
L1——格栅前部渐宽段的长度（m） L2——格栅后部渐窄段的长度（m） H1——栅前渠中水深（m）
0.7L?0.25+0.13+1.0+0.5+?2.28（m）
tan60。⑧ 每日栅渣量
W=QmaxW1?86400
Kz?1000式中 W——每日栅渣量（m3/d）
W1——栅渣量（m3栅渣/103m3污水），取0.07m3栅渣/103m3污水 KZ——污水流量总变化系数
0.174?0.07?86400W=?0.7 （m3/d）>0.2m3/d
1.50?1000所以采用机械除渣的方法。 ⑨格栅间工作台
台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施。格栅工作台两侧过道宽度为0.8m，工作台过道宽度为1.5m。
选用回转式格栅HG—800一台，格栅槽安装高度1.05m，格栅槽有效格栅宽度为800mm，栅条间隙20mm，整机功率为1.1KW，格栅倾角60°。
污物的排出采用机械装置：?600螺旋输送机，选用长度l=8.0m的一台。
3.2沉淀池
3.2.1设计参数 ①设计流量
沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。在合流制的污水处理厂系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；当用水泵提升时应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不大于30min。 ②沉淀池的经验设计参数
对于污水处理厂，如无污水性能的实测资料时，可参照以下数据活性污泥法后的二沉池：
沉淀时间t/h 1.5-2.5 表面水力负荷m3/（m2h） 1.0-1.5 污泥量g/d 10-21
污泥含水率% 99.2-99.6
③沉淀池有效水深、沉淀时间与表面水力负荷相互关系，见下表： 表面水里负沉淀时间t/h 荷q/m3/2H=2.0m H=2.5m H=3.0m H=3.5m H=4.0m （mh） 3.0 1.0 1.17 1.33 2.5 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 1.5 1.33 1.67 2.0 2.33 2.67 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 ④沉淀池的几何尺寸 沉淀池的超高不小于0.3m，缓冲层高采用0.3-0.5m，贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不宜小于55°，排泥管直径不宜小于200mm。 ⑤沉淀池出水部分
一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的负荷为：对于二沉池，一般取1.5-2.9L/(sm)，有时亦可采用多槽出水布置，以提高水质。 ⑥贮泥斗的容积
一般按不大于2日的污泥量计算。对于二沉池，按贮泥时间不超过2小时计算。
⑦排泥部分
沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：初沉池应补小于1.5m；活性污泥后的二沉池应不小于0.9m；生物膜法的二沉池应不小于1.2m。 3.2.2设计计算
①中心管面积与直径
A1?d0?qmax?Qmaxnv04A1?Qmaxn
式中 A1——中心管有效面积（m2）
Qmax——最大设计流量（m3/s） n——池子的个数（个） v0——中心管内流速（m/s） d0——中心管有效直径（m）
qmax——每个池子的最大设计流量（m3/s） 设计中取n=8，v0=0.03m/s，则
0.174?0.738?0.034?0.73d0??1.0
3.140.174qmax??0.0228A1?喇叭口直径d1=1.35d0=1.35(m) 反射板直径d2=1.3d1=1.76（m）
②沉淀池的有效水深，即中心管的高度
h2?3.6vt
式中 h2——沉淀池的有效水深（m）
v——污水在沉淀区的上升流速，mm/s，如有沉淀实验资料，等于拟去除的最小颗粒的沉速v，如无沉淀实验资料，则取0.5-1.0mm/s t——沉淀时间（h），一般采用1.0-2.0h 设计中取v=0.7mm/s，t=1.5h
h2?3.6?0.7?1.5?3.78（m）
③中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度
h3?qmax v1?d1式中 h3——中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（m） v1——污水从间隙流出的速度（m/s），一般不大于0.02m/s d1——喇叭口直径（m），d1=1.35d0
设计中取v1=0.02m/s，则
0.022h3??0.26（m）
0.02?3.14?1.35⑤沉淀池有效断面面积，即沉淀区面积
qA2?max
v式中 A2——沉淀池有效断面面积（m2）
0.022A2??31.43（m2）
0.0007⑥沉淀池总面积和池深