沈阳化工大学
《 水污染控制工程》课程设计
题
g:
30万吨城市污水处理格栅和沉砂设计 环境与生物工程学院 环境工程 环境0802 冯会谡 范文玉
系院 : 业专 : 级班 : 学生姓名: 指导教师:
2011年 8月 25日
目录
一、 污水妲野蹴物 ............................................ 2
格栅 ................................................. 2
1.2污水提升泵 ........................................... 3 13沉砂池 ................................................ 3 1.3.1平流式沉砂池 .................................................. 4
二、 工艺流翩卄十算 .......................................... 4
2.1设计流量 ............................................. 4 2.2粗格栅间 ............................................. 5 2.2.1设计说明 ...................................................... 5 2.2.2格栅计算 ...................................................... 5 2.3污水提升泵房 ......................................... 7 2.3.1 选泵 .......................................................... 7 2.3.2泵房内管踣计算 ................................................ 8 2.3.3泵房尺寸 ...................................................... 9 2.3.4泵房排水设备 .................................................. 9 2.3.5泵房高度 ...................................................... 9 2.4细格栅间 ............................................. 9 2.4.1设计说明 ..................................................... 10 2.4.2格栅计算 ..................................................... 10
2.5沉砂池 ............................................... 12 2.5.1平流式沉砂池的设itii■算 ..................................... 12
参考文献 ................................................... 14
30万吨城市污水处理格栅和沉砂设计
一、污水处理构筑物
格栅
一种截留废水中粗大污物的预处理设施。
是山一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵 站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞 水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。
格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清 除格栅间隙一般为16〜25mm。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用15〜30mm,最 大为
40mm。常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格 栅清污
机。
格栅是一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道, 或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质，以保证后续处 理构筑物或设备的正常工作.
按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格 栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。格栅设备一般用于污水处理的进水 渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮 物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。 当拦截的栅渣量大于0. 2m3/d时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0. 2m3/d 时，可采用人工
清渣方式，也可釆用机械清渣方式。格栅设计的主要参数是确定 栅条间隙宽度与处理规模、污水浓度的性质及后续处理设备选择有关，一般以不堵塞 水泵和污水处理厂的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。栅条间隙 根据水泵要求设计一般采用16〜40mm。见图1。
图1格栅
1.2污水提升泵
污水提升泵用潜污泵。潜污泵设讣自动耦合装置并带液位控制，且采用无堵塞撕 裂杂物泵。
潜污泵采用无堵塞潜水泵。该泵配有粉碎、撕裂、切断机构，且机泵同轴结构紧 凑，效率高，安装维护方便，运行经济，适应性强，该潜水泵因配有自动耦合装置， 具有安装快捷，检修维护方便等优点。
13沉砂池
沉砂池的作用一般是出去密度较大的无机颗粒。一般设在初沉池前，或泵站、倒 虹管前。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池、涡流式沉砂池 和多尔沉砂池等。平流式沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定，但沉砂中夹杂
一些有机物，易于腐化散发臭味，难以处置，并且对有机物包裹的砂粒去除效果不好。 曝气沉砂池在曝气的作用下颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物除掉，产 生洁净的沉砂。涡流式沉砂池依鼎电动机械转盘和斜坡式叶片，利用离心力将砂粒甩 向池壁除去，并将有机物脱除。后三种沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺 点，但构造比平流式沉砂池复杂的多。竖流式沉砂池通常用于去除较粗（粒径在0. 6mm 以上）的砂粒，结构也较复杂。 1. 3.1平流式沉砂池
平流式沉砂池平面呈长方形，横断面多为矩形，一般是一渠两池。沉渣的排除方 式有机械排砂和重力排砂。图2为多斗式平流式沉砂池工艺图。见图2。
2—
图2平流式沉砂池
二、工艺流程设计计算
2.1设计流量
平均流量：
Qa = 300000/ !d = \\ 2500 tn3/h = 3.472 m3/s
表1：生活污水量总变化系数K总
5 15 40 70 100 200 500 >1000
总变化系数 K 总
2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
总变化系数：K：=l・3 所以设计流量为：
Qnwc = 0Q = 1.3x 3.472 = 4.514〃F/s
2.2粗格栅间
2. 2. 1设计说明
粗格栅间主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。 设计参数：0max=4.514/n3A Kz = \\3格栅间隙b二80mm,栅前水深h=l. 0m,过栅流 速v二1. 3m/s,安装倾角为60度。 2. 2. 2格栅计算
(1) 栅条间隙数n为
H —--------------
bhv
(2-1)
式中：Omax—最大设计流量，4. 514m3/s；
格栅倾角，° ;
b—栅条间隙，m；
〃一栅前水深，m： 卩一过栅流速，m/s；
n = Qnun 虫而=4.514 “in 60° 〜初条
0.08x1.0x1.3 八
bhv
(2) 格栅有效宽度B
设计用长为20mm的矩形栅条，即S二0.02mm
B=S(n-l)+bn= 0.02x(40-1)+ 0.08x40=3. 98m (3) 进水渠道渐宽部分长度
(2-2)
设进水渠道宽5二0・65m,渐宽部分展角为④=20。
厶=
B — B] _3・98-0・65 a4・2 tan a、 2 tan 20° 57(〃?)
(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L>= —2 2 = —= 2.29 (〃?) (5) 通过格栅的水头损失
釆用格栅条断面为矩形的格栅，取k二3,得
h
i = h 点
/!(,=百——sin a 2g
m： 九一计
算水头损失，m；
g 一重力加速度，m/s2, 9. 81m/s2； k—系数，格
栅受污物堵塞时水头损失增大系数, 阻力系数，其值与栅条断面形状有关。
It = kh0 =
-— sin a = k/3\\ -— sin a 一 2g \\b) 2g
了 0 02
1 32= 3x2.42x —
10.08) x —— sin 60°2x9.81
= 0.086 (m)
' 7
(6) 栅后槽总高度
区栅前渠道超高爲=0.3加,栅前槽高比=/1+免二1. 3m,而H二h+九+仏二1・ 0+0. 086+0. 3=1. 386(m)
(2-3)
(2-4)
(2-5)
k二3；
(2-6)
(2-7)
式中：人一设计水头损失，一般为
TI
厶=厶 +厶 +1.0 + 0.5 +」
(H、=/L +/?,)
- fga
-
式中：厶一进水渠道渐宽部分的长度，m；
厶2 —栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度，
m；
—进水渠宽，m；
⑷一进水渠道渐宽部分的展开角度；
L二厶 +耳一栅前渠道深，厶+1. 0+0. 5+也一二mo4
・ 57+2. 29+1. 0+0. 5+ “ 二9. ll(m)
・ tan a
tan 60°
(8)每日栅渣童
取 = 0.02m3 栅渣 /103m3 污水,
呼=X64()0Qz 叱
1000K.
式中：VV, 一栅渣量标准，m710m3污水，
Kz—生活污水流量总变化系数，1.3。 86400 4.514x0.02x86400 心1000
1.3x1000
=6.00 7〃)
拦截污染物量大于0. 2my/d ,须机械格栅。 选用粗格栅为1用1备
2.3污水提升泵房
泵房形式：釆用半地下式泵房。
2. 3. 1选泵
(1)设计流量
emax=12500m7h
⑵扬程确定
(2-8)
(2-9)
图3扬程示意图
粗略的估算，泵房水面与泵相距2m,液面距池面2・3m〜3m,地面与沉砂池水面
5. 0〜5. 5m左右，泵站损失3.0m左右，自由水头取lm ,扬程值为 H二2・ 0+2. 5+5. 0+3. 0+1. 0=13. 5m
⑶选泵 根据＜2max=12500m3/h和H二13. 5m,。现选用5台20MN—30B型卧式污水泵，备用1 台9性能如下：见表2o
表2 流量 扬程 转速 机械性能表 功率 出水口径/进水 2540 m/h
311.0m 585r/min 135. 05kw 4. 2/4. 2 2. 3. 2泵房内管路计算 公式：V = g^/2
肌厂/4
(1) 吸水口直径
小。赫则咚需―册号严28趾
(2-10)
O /2
d\\ 二900mm 则 R = 加广=3. 55m/s 1
3」4〃2/4
I
(3) 出水口直径
/ 二 1000mm 贝lj 匕=二2・ 88m/s
・
(4) 压水管口直径
O /2
贝ij V：= 皿 广 =2. 38m/s
3・14d//4
J
-3.14J//4
dpi 100mm
2. 3. 3泵房尺寸
每台泵相距2m,每个泵长约为加，两边相距4m。 泵房的长度为：2x5 + 2x6+4x2 = 30〃?。
每个泵宽约为lm,泵靠两边的约为3m,中间过道为6m。 泵房的宽度为：3X2+l+6=13ni。 所以泵房尺寸为：30X13mo 2. 3. 4泵房排水设备
泵房靠墙处设一条集水沟，底部地面的坡度为i二0.01,坡向集水沟
选用一台16MN-19D型立式污水泵(上海水泵厂生产)，用以排泵房内积水，性 能见表3o
表3排水泵的性能 流疑 扬程 转速 功率 效率 1415m7h
13. 4m 735r/min 75kw 83% 2. 3. 5泵房高度
泵房釆用半地下式建筑，地下部分的高度为7.5m,考虑地上部分要房起重机, 所以地上部分为5. 5m。
2.4细格栅间
2. 4. 1设计说明
细格栅间主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运 行。
设计参数：。阴、=4.514\"7$ K：=1.3格栅间隙b二15mm,栅前水深h二1.
Om,
过栅流速v二0. 9m/s,安装倾角为60度。 2. 4. 2格栅计算
(1) 栅条间隙数n为
fl — -------------- bhv
式中：Cmax-最大设计流量，4. 514m3/s； 格栅倾角，° ;b—栅条间隙，m： h—栅前水深，m： v—过栅流速，m/s：
”= 沁呢bhv=竺虫邑 0.015x1.0x0.9
“90条
(2) 格栅有效宽度B
设计用长为10mm的矩形栅条，即S二0.01mm
B二b(n-l)+Sn二 0.015x(290-1)+ 0.01x290=7. 24m (3) 进水渠道渐宽部分长度
设进水渠道宽Q二1. Om,渐宽部分展角为卬=20°
厶=2
7.24-1.0
2 tan a} 一 2 tan
a 8.7(加) 20°
(2-11)
(2-12)
厶=¥ = ~~~ = 4.35 （〃?）
（5）通过格栅的水头损
(2-14)
采用格栅条断面为矩形的格栅，取k二3,得
(2-15)
入/?0 = § ——sin a
2g
式中：人一设计水头损失，m：
hQ—计算水头损失,m；
g 一重力加速度，m/s2, 9. 8lm/s'；
k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大系数，一般为23；
阻力系数，其值与栅条断面形状有关。
h} = kh° = kE ——sin a
= '2g = 3x2.42x 単「X
I 0.015；
——sin a 2g
0.92 sin 60° =0.15(/n)
2x9.81
（6）栅后槽总高度
区栅前渠道超高禺=0.3m，栅前槽高耳=〃+俎二1. 3m,而
H=h+ h} + h、=1. 0+0. 15+0. 3=1. 45 （m） （7）栅槽总长度
L = L、+L, +1.0+ 0.5 + 旦-
fga
(2-16)
(2-17)
式中：厶一进水渠道渐宽部分的长度，m；
厶2 —栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度，m； B]—进水渠宽，m；
务一进水渠道渐宽部分的展开角度，一般为20° : A/】一栅前渠道深，m.
L二厶+乙+1・ 0+0. 5+卫一二8. 7+4. 35+1. 0+0. 5+—^--=15. 35 （m） ・ tan a tan
60°
(8) 每日栅渣量
取 W} = 0.06m3 栅渣 /103m3 污
水,
864006® 叱 1000K：
式中：叱一栅渣量标准，m7103m3污水,
Kz—生活污水流量总变化系数，1.3
W _ Q』X86400 _ 4.514x0.06x86400 _\"\" _ 1.3x1000
= 18(〃
F/〃)
细格栅选用两用一备
2.5沉砂池
2. 5. 1平流式沉砂池的设计计算 已知参数Q逖=4.514加7s停留时间t取30So
(1)池子长度
设 y = 0.3/7//5 , t=60s
L二vt二0. 3 x 60二 18m
(2)水流段面积
设有效水深为h2 =
0.8/H
(2-18)
(2-19)
(2-20)
(2-21)
设n二4格，每格宽b=5(m)
(4) 沉砂斗所需容积
设 T二2d , X=30m3/ ( 106/n3 污水)
(2-22)
每个沉砂斗的容积 设每个分格有2个沉砂斗
2 = 1/4 = 4・5屛 (5) 沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽q =0.5心斗壁与水平面得倾角为60° 沉砂斗上口宽：a =上各Oh+、绚
h/ =3. 90m tan 60°
沉砂斗容积:
cr + aax + a；) =
36.08/n3
,符合要求。
(6) 沉砂室高度
釆用重力排沙，设此地坡度为0. 06,坡向砂斗。 .厶一2d —0.4 18 — 2x5 — 0.4 -
L = --------------- = ------------------ = 3.Sin 「 2 2
h3 = h3 + 0.02 x 3.8 = 3.98/z? (7) 池总高度
(2-23)
(2-24)
设超高= 0.3/??
H = /?, +/?2 +/?3 = 0.3 + 0.8 + 3.98 = 5.08/H (8) 最小流速
vnun -
- L73& 一0.22/n nA min 2x5x0.8
/
°-3>vmin>0.15 ,符合要求。
参考文献
[1] 尹士君，李亚峰等.水处理构筑物设计与计算[M].北京：化学工业出版社,2004 [2] 高延耀，顾国维.水污染控制工程(下册)[M].北京：高等教育出版社，2004 [3] 杨丘平，徐新华.废水处理工程及实例分析[M].化学工业出版社，2003： 77-81 [4] 李海.孙瑞征.城市污水处理技术与工程实例[M].化学工业出版社，2002:60-78 [5] 徐新阳，于峰.污水处理工程设计.北京：化学工业出版社，2003
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