设计计算

第三章污水处理构筑物的设计计算3.1中格栅设计计算3.1.1设计参数（1）设计流量smdmQ/347.0/30000max。（2）第一道格栅设置在污水提升泵之前，采用中格栅，栅条间隙为16~40mm。（3）当栅条间隙在16~25之间时，栅渣截留量为0.10~0.05m3/(103m3污水)。（4）为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）一般采用0.6~1.0m/s。（5）格栅间设置的工作平台标高应高出栅前最高设计水位0.5m。3.1.2设计计算3.1.2.1格栅间隙数bhvQnsinmax式中maxQ——最大设计流量，m/s；——格栅倾角，°，取60°；v——过栅流速，m/s，取smv/9.0；h——栅前水深，m，取mh4.0；b——栅条间隙，m，取mb02.0则栅条间隙数：85.449.04.002.060sin347.0n个（取n=45）3.1.2.2栅槽宽度栅条宽取s=0.01m，栅槽宽一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m。栅槽宽2.0)1(bnnsB则mB54.12.04502.0)145(01.03.1.2.3过水渠道渐宽部分的长度111tan2BBL式中1L——过水渠道渐宽部分的长度，m；1B——过水渠道宽，m，取1.0m；1——渐宽部分展开角，°，取20°则mL74.020tan20.154.113.1.2.4栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL37.0274.02123.1.2.5过栅水头损失01khhsin220gvh34)(bs式中h1——设计水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，m/s；k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数=2.42，将值代入与关系式即可得到阻力系数的值。mgvkh103.060sin81.929.0)02.001.0(42.23sin2234213.1.2.6栅后槽的总高度H=h+h1+h2式中h2——栅前渠道超高，m，取0.3mH=0.4+0.103+0.3=0.803m栅前槽的总高度H1=0.4+0.3=0.7m3.1.2.7栅槽总长度mHLLL01.360tan7.00.15.037.074.0tan0.15.01213.1.2.8每日栅渣量ZKWQW1000864001max式中W1——栅渣量，m3/103m3（污水)，格栅间隙为16-25mm时，W1=0.10~0.15，设计中取W1=0.07。dmdmW/2.0/4.15.1100007.0347.0.86400033由上式计算得，格栅宜采用机械清渣。图1格栅设计计算简图3.1.2.9格栅除污机的选择由《给排水设计手册》查得，选用JT-1500型阶梯式格栅除污机，具体规格如下表。表1格栅除污机规格表公称宽度B/mm安装角度α/(°)栅条间隙/mm电机功率/Kw槽深/m150050，55，60200.75~3＜33.2泵房设计计算3.2.1设计要求及参数（1）泵站选用自灌式，集水池与格栅、机器间合建的泵站。（2）集水池的有效容积应大于污水泵5min的出水量。（3）在满足有效容积的要求时，集水池最高水位一般采用与进水管渠的设计水位标高相平，任何情况下集水池最高水位不得超过进水管管顶。（4）集水池应保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时设置导流墙，水泵吸水管按集水池中轴线对称布置。（5）每台泵设单独吸水管及吸水喇叭口，喇叭口直径宜为水泵吸水管直径的1.5倍，喇叭口外缘与集水坑边缘净距采用喇叭口直径的0.75~1.00倍。（6）喇叭口与集水坑的底的距离以喇叭口直径的0.8倍为宜，相邻喇叭口的中心距离应根据水泵机组布置要求确定，不得小于喇叭口直径的1.5倍。（7）集水池的标高一般采用进水管管底标高以下1.5~2.5m，集水坑深度以0.5~0.7m为宜，坡度不应小于0.05，坡向水坑。3.2.2选泵3.2.2.1流量的确定拟采用5台泵，其中4用1备。每台泵的设计流量hmQQ/5.3124243000043max3.2.2.2扬程估算）（静0.2~5.10.2HH式中2.0——污水泵及泵站管道水头损失，m；1.5~2.0——自由水头估算值，m，取2.0m；H静——水泵集水池的最低水位与H1与水泵出水井水位H2之差，单管出水井的最高水位与地面高差估计值为7.0m，集水池水深为4.0m。则水泵扬程mH150.20.20.40.73.2.2.3选泵由《给排水设计手册》查得，选用350QW1200-18-90型潜水排污泵，各项指标如下表。表2潜水排污泵指标表项目数值项目数值型号350QW功率/kW37流量/(m3/h)350效率/%77.8扬程/m17排水口径/mm200转速/(r/min)980重量/kg11003.2.3集水池设计计算3.2.3.1最小水深喇叭口在最低水位时淹没水深为1.0m，其最低水位时水深hh=0.8D+1.0式中D——喇叭口口径，m，进水管管径采用500mm，则喇叭口口径D=1.5×0.5=0.75m。则最小水深为h=0.8×0.75+1.0=1.6m3.2.3.2集水池有效容积按一台水泵20min的出水量设计计算，则集水池有效容积为：27.1162060350mQTV3.2.3.3集水池面积1hVA式中h1——集水池的有效水深，m，取2.0m。mA3.580.27.1163.2.3.3集水池尺寸确定集水池的长度L=5D+1.5×4D+0.3×2=5×0.75+1.5×4×0.75+0.3×2=8.85m（取8.9m）集水池的宽度mLAB6.69.83.583.2.3.4潜水泵的布置本设计中共有5台潜水泵，5台泵并排布置，具体的尺寸为：泵轴间的间距为：1350mm；泵轴与半圆直径墙的直线间距为：2000mm；泵轴与进水半圆墙的切线间距为：3000mm。3.2.3.5泵房高度的确定（1）地下部分集水池最高水位为中格栅出水水位标高即：mH35.1331集水池最低水位为：m15.1332.035.133集水池最低水位至池底的高差按水泵安装要求去1.20m则泵房地下埋深：mH35.820.135.1335.14013.2.3.6地上部分：2H=n+a+c+d+e+h式中：n——一般采用不小于0.1，取为0.1m；a——行车梁高度，查《给水排水设计手册（第二版）》为0.7m；c——行车梁底至起吊钩中心距离，查《给水排水设计手册（第二版）》知至少为1.06m，d——起重绳的垂直长度；取0.5m；e——最大一台水泵或电动机的高度；为2.14m。h——吊起物低部与泵房进口处室内地坪的距离，0.2m2H=0.1+0.7+1.06+0.5+2.14+0.2=4.7m，本设计取6.0m。则泵房高度：mHHH05.137.435.8213.2.3.7泵房的附属设施（1）水位控制：为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常是由水位继电器发出的。（2）门：泵房与中格栅合建，至少应有满足设备的最大部件搬迁出入的门，取宽3.4m、高3.0m。（3）窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5，于两侧各设4扇窗，其尺寸为1000×1200mm。3.2.3.8泵房值班室、控制室及配电间值班室设在机器间一侧有门相通，并设置观察窗，根据运行控制要求设置控制（或控制台）和配电柜，本设计泵房值班室及控制室合建。平面尺寸为：8.0m×8.0m。泵房值班室，控制室及配电间与细格栅间合建。3.3细格栅设计计算3.3.1设计参数（1）设计流量smdmQ/347.0/30000max。（2）细格栅设置在污水提升泵之后，栅条间隙为1.5~10mm。（3）为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）一般采用0.6-1.0m/s。（4）格栅间设置的工作平台标高应高出栅前最高设计水位0.5m。3.3.2设计计算3.3.2.1栅条间隙数bhvQnsinmax式中maxQ——最大设计流量，m/s；——格栅倾角，°，取60°；v——过栅流速，m/s，取smv/9.0；h——栅前水深，m，取mh4.0；b——栅条间隙，m，取mb005.0则栅条间隙数：4.1799.04.0005.060sin347.0n个（取n=180）3.3.2.2栅槽宽度栅条宽取s=0.01m，栅槽设两组，按两组同时工作设计。栅槽宽2.0)1(bnnsB则mB44.12.090005.0)190(01.0两个格栅间隔墙宽为0.2m，则格栅槽的总宽度为B总=1.44×2+0.2=3.08m3.3.2.3进水渠道渐宽部分的长度121tan2BBL式中1L——过水渠道渐宽部分的长度，m；2B——过水渠道宽，m，取2.0m；1——渐宽部分展开角，°，取20°则mL48.120tan20.208.31过水渠道渐窄部分长度mLL74.0248.12123.3.2.4过栅水头损失01khhsin221gvh34)(bs式中h1——设计水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，m/s；k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数=2.42，将值代入与关系式即可得到阻力系数的值。mgvkh65.060sin81.929.0)005.001.0(42.23sin2234213.3.2.5栅后槽的高度H=h+h1+h2式中h2——栅前渠道超高，m，取0.3mH=0.4+0.65+0.3=1.35m栅前槽的总高度H1=0.4+0.3=0.7m3.3.2.6栅槽总长度mHLLL12.460tan7.00.15.074.048.1tan0.15.01213.3.2.7每日栅渣量ZKWQW1000864001max式中W1——栅渣量，m3/103m3（污水)，设计中取W1=0.05m3/103m3（污水)。dmdmW/2.0/0.15.1100005.0347.0.86400033由上式计算得，格栅宜采用机械清渣。3.3.2.8格栅除污设备选由《给排水设计手册》查得，选用HF1500型回转式格栅除污机，其规格和性能如下表。表3细格栅除污机规格表项目数值项目数值型号HF1500功率/kW1.1~2.2设备宽/mm1500栅片净间距/mm5耙齿栅宽/mm1336齿栅运动速/(m/min)2安装角度/(°)60~80介质最高温度/℃603.4曝气沉砂池设计计算3.4.1设计参数（1）曝气沉砂池池内水平流速可取0.06~0.12m/s，一般取0.1m/s。（2）最大流量时污水在池内停留时间为1~3min，设计取2min。（3）曝气沉砂池有效水深为2.0~3.0m，宽深比采用1~2，长宽比可达5。（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，曝气管设在池的一侧，距池底0.6~0.9m，每组穿孔曝气管应有调节阀。（5）每立方米污水所需曝气量为0.1~0.2m3（空气）。（6）曝气池的形状尽可能不产生偏流和死角，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向与进水方向垂直，并设置挡板，防止产生短流。（7）曝气沉砂池的超高不宜小于0.3m。3.4.2设计计算设计流量为Qmax=30000m3/d=0.347m3/s。3.4.2.1总有效容积tQVmax60式中V——曝气沉砂池的有效容积，m3；t——最大设计流量时污水的停留时间，min，取2min。367.412347.060mV3.4.2.2曝气沉砂池断面面积vQAmax式中A——曝气沉砂池断面面积，m2；v——最大设计流量时水平流速，m/