2.1中格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。
设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。
格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.5～10mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。
表2-1生活污水量总变化系数K Z值
平均日流量（L/S） 5 15 40 70 100 200 500 ≥1000 K Z 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
主要设计参数：
日平均污水量Q为100000m3/d，总变化系数K Z值为1.3
则设计流量（最大流量）：Q max=1.3×100000=130000(m3/d ), 即Q max=1.50(m3/s )
2.1.1 设计参数
栅条宽度S：10 mm （迎水面为半圆的矩形）
栅条间隙宽度b：20 mm （16—25mm，机械清除）
过栅流速v：0.8 m/s （0.6—1.0 m/s）
栅前渠道流速v1：0.9 m/s（0.4—0.9 m/s）
栅前渠道水深h：0.7 m
格栅倾角 ：60°（60°—70°）
数量：四座
栅渣量:格栅间隙为20mm ，栅渣量W 1按1000m 3污水产渣0.07m 3
2.1.2 设计计算 （1）格栅尺寸
栅条间隙数n n=
bhv sina Qmax =0.375sin 600.020.70.8
??
??=31.1 取n 为32
有效栅宽B B=S(n-1)+bn=0.01×(32-1)+0.02×31=0.96(m) （2）通过格栅的水头损失h 1
① 进水渠道渐宽部分的长度L 1。设进水渠宽B 1=0.70m ，其渐宽部分展开角度α1=20°，进水渠道内的流速为0.77m/s
110
10.960.70
0.36()2220
B B L m tg tg α--=
== ② 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L 2，m
L 2=L 1/2=0.36/2=0.18(m)
③ 通过格栅的水头损失h 1，m
h 1=h 0k
h 0=ζv 2sin α/2g ； ζ=β（s/b ）4/3 式中，h 1 — 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；
k — 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采 用3；
ζ— 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，β=2.42。
h 1=h 0k=β(s/b)4/3v 2ksin α/2g
=2.42×(0.01/0.02)4/3×0.82×3×sin60°/19.6
=0.082(m)
（3）栅后槽总高度H ，m
设栅前渠道超高h 2=0.3m
H=h ＋h 1＋h 2=0.7+0.082+0.3=1.08m
（4）栅槽总长度L ，m
L=L 1+L 2+1.0+0.5+H 1/tg α
式中，H 1—栅前渠道深，H 1=h+h 2，m L=0.36＋0.18＋0.5＋1.0＋(0.7＋0.3)/tg60° =2.62(m)
（5）每日栅渣量W ，m 3/d
W=86400Q max W 1/1000k z
=
864000.3750.07
1000 1.30???=1.74 (m 3/d)＞0.2(m 3/d) 总1.74?4=6.96(m 3/d)
采用机械清渣。
2.1.3 格栅选择
选择GH-2000型机械格栅；规格及技术参数见表2-2
表2-2 GH-2000型机械格栅规格及技术参数
设备宽度/mm 有效栅宽/mm 有效间隙/mm 水流速度 /m/s 电动机功率/kw 安装角度
2000
1800
20
0.3~1
2.2
60 2.2 提升泵站
污水总泵站接纳来自整个城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进行设计。
排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅和辅助间。 2.2.1泵站设计的原则
（1）污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min 的出水量；如水泵机
组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。
（2）集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。
（3）水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5 m/s 。出水管流速宜为0.8～2.5 m/s 。 其他规定见GB50014—2006《室外排水规范》。 2.2.2泵房形式及工艺布置
本设计采用地下湿式矩形合建式泵房，设计流量选用最高日最高时流量
331.5046130000Q m s m d ==。 （1）泵房形式
为运行方便，采用自灌式泵房。自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，它的优点是：启动及时可靠，管理方便。该泵站流量小于2m 3/s ，且鉴于其设计和施工均有一定经验可供利用，故选用矩形泵房。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建，前后设置。大开槽施工。 （2）工艺布置
本设计采用来水为一根污水干管，无滞留、涡流等不利现象，故不设进水井，来水管直接经进水闸门、格栅流入集水池，经机器间的泵提升污水进入出水井，然后依靠重力自流输送至各处理构筑物。 2.2.3设计计算
（1）集水池的设计计算
设计中选用8台污水泵（4用4备），则污水泵的设计流量为：Q=376.15L/s ，按泵最大流量时5min 的出水量设计，则集水池的容积为：
3376.15560112845112.845V Qt L m ==??==
取集水池的有效水深为 2.0h m =
集水池的面积为：
2112.845
56.4232.0
V F m h =
== 集水池保护水深0.71m ，实际水深为2.0+0.71=2.71m 。 （2）水泵总扬程估算
①集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为：
m 06.8.775--29.2=）（
② 出水管管线水头损失
每一台泵单用一根出水管，其流量为1376.2Q L s =，选用的管径为mm DN 600的铸铁管，查《给水排水设计手册》第一册常用资料得流速s m v 33.1=（介于0.8～2.5s m 之间），68.31000=i 。出水管出水进入一进水渠，然后再均匀流入细格栅。
设局部损失为沿程损失的30%，则总水头损失为： m h 024.03.11000
68
.35=??
= 泵站内的管线水头损失假设为1.5m ，考虑自由水头为1.0，则水泵总扬程为： H=1.5+0.024+8.06+1.0=10.6m （3）选泵
本设计单泵流量为1376.2Q L s =，扬程10.6m 。
选择CP(T)-5110-400型沉水式污物泵，泵的性能参数表2-1
表2-1 CP(T)-5110-400型沉水式污物泵参数
出口直径/mm
流量m 3/h 扬程/m
极数
效率﹪ 功率/kW 400
1980
14
6
86
110
2.3 细格栅 2.
3.1 设计参数
日平均污水量Q 为100000 m 3/d ，总变化系数K Z 值为1.30
则设计流量（最大流量）：Q max =1.30×100000=130000(m 3/d ), 即Q max =1.50(m 3/s )
栅条宽度S ：10 mm （迎水面为半圆的矩形） 栅条间隙宽度b ：10mm
过栅流速v ：0.8m/s （0.6—1.0 m/s ） 栅前渠道流速v 1：0.6 m/s 栅前渠道水深h ：0.7m 格栅倾角?：60°（60°—70°） 数量：四座
栅渣量：格栅间隙为10mm,栅渣量W 1按1000 m 3污水产渣0.1 m 3（机械清渣）
2.3.2 设计计算 （1） 格栅尺寸
栅条间隙数n n=
bhv sina Qmax =0.375sin 600.010.70.8
??
??=57.9 取n 为58
有效栅宽：
B=S(n-1)+bn=0.01×(58-1)+0.01×58=1.15(m)
（2）通过格栅的水头损失h 1
① 进水渠道渐宽部分的长度L 1。设进水渠宽B 1=0.65m ，其渐宽部分展开角度α1=20°，进水渠道内的流速为0.77m/s
110
1 1.150.65
0.69()2220B B L m tg tg α--=
== ② 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L 2，m
L 2=L 1/2=0.69/2=0.35(m)
③ 通过格栅的水头损失h 1，m
h 1=h 0k
h 0=ζv 2sin α/2g ； ζ=β（s/b ）4/3 式中，h 1— 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；
k — 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；
ζ— 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，β=2.42。 h 1=h 0k=β(s/b)4/3v 2ksin α/2g
=2.42×(0.01/0.01)4/3×0.82×3×sin60°/19.6 =0.21(m)
（3）栅后槽总高度H ，m
设栅前渠道超高h 2=0.3m
H=h ＋h 1＋h 2=0.7+0.21+0.3=1.21(m)
（4）栅槽总长度L ，m
L=L 1+L 2+1.0+0.5+H 1/tg α
式中，H 1—栅前渠道深，H 1=h+h 2，m L=0.69＋0.35＋0.5＋1.0＋(0.7＋0.3)/tg60° =3.12(m)
（5）每日栅渣量W ，m 3/d
W=86400Q max W 1/1000k z
=
864000.3750.1
1000 1.30
???=2.49(m 3/d) ＞0.2(m 3/d)
总栅渣量W=2.49? 4=9.96(m 3/d)
采用机械清渣。
2.3.3 格栅选择
选择GH-2500回转式机械格栅，规格及主要技术参数见表2-3
表2-3 GH-2500型机械格栅规格及技术参数
设备宽度/mm 有效栅宽/mm 有效间隙/mm 水流速度 /m/s 电动机功率/kw 安装角度 2500 2490
10
0.3~1
2.2
60
2.4 沉砂池
3.3.1 沉砂池概述
沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，如泥沙、煤渣等，它们的相对密度约为2.65。城市污水处理厂一般均应设置沉砂池。
沉砂池常见的形式有平流式沉砂池、曝气式沉砂池、竖流式沉砂池等。
平流式沉砂池是常用的池型,污水在池内沿水平方向流动,具有构造简单, 截流无机颗粒效果较好的优点。
竖流式沉砂池由于除砂效果差,运行管理不便,因而在国内外城市污水厂极少采用
曝气沉砂池其优点是,通过调节曝气量,可以控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化影响小,同时还对污水起到预曝气作用。但按生物除磷脱氮设计的污水处理工艺,为了保证处理效果,一般不推荐采用曝气沉砂池
所以本设计采用平流式沉砂池
沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池、涡流式沉砂池和多尔沉砂池。这几种沉砂池各有其优点。本设计中采用平流沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点。
本设计中选择两个两格平流沉砂池（两格工作，两格备用）。沉砂池的设计流量为0.75s
m3。
2.4.1设计参数
（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s；
（2）最高流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30~60s；
（3）有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，每格宽度不宜小于0.6m；（4）池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。
2.4.2 设计计算 （1）沉砂池长度L ：
L=vt=0.3×50=15m （2）水流断面积A ： 2m a x 0.75
2.50.3
Q A m v =
== （3）池总宽度B ：
2 3.75
12.50.3
A B m h =
== 有效水深h 2=0.3m （4）沉沙斗容积V ：
3max 6
86400864000.75230
2.991000 1.3010
Z Q TX V m K ???=
==? T=2d ，X=30m 3/106m 3 （5）每个沉砂斗的容积(V 0)：
设每分格有2格沉砂斗，则 V 0=
2.99
24
?=0.374m 3 （6）沉砂斗各部分尺寸：
设贮砂斗底部宽b 1=0.5m ，斗壁与水平面的倾角600，贮砂斗高h=1.0m b 2=
260
h
tg ＋b 1=1.65m （7）贮砂斗容积：
V 1=22121211
() 1.0(1.650.5 1.650.5)33
h S S S S ++=??++?=1.27m 3
（8）沉砂室高度（h 3）：
h 3=h ＋0.06L 2=h ＋0.06.2(2)12.52 1.650.2
1.00.0622
L b b ---?-=+?=1.27m
（9）池总高度（H ）：
H=h 1＋h 2＋h 3=0.3＋1.0＋1.27=2.57m (10)核算最小流速（v min ）：
v min =s /m 15.0s /m 16.0077
.0012
.0A Q min min >==，符合要求
2.5 卡鲁塞尔氧化沟
2.5.0设计选择
1.常见曝气池有氧化沟工艺 SBR 工艺
2.根据我国的实际情况，可将规模大于 10×104m3/d 的视为大型污水处理厂。而规模小于等于 10×104m3/d 的为中小型污水处理厂。SBR 和氧化沟作为中小型城市污水处理厂的优选工艺，它们具有负荷低，工艺构成简单，管理简单方便，出水水质好等共同特点。但同时它们也有着各自的特点和适用性
3.在直接成本上，SBR 均大于同等规模类型的氧化沟。且两者的直接成本均随着规模的增加而减小。在总成本上，对于 0～2 万吨/天的污水厂，氧化沟要高于 SBR ，但其余规模的总成本及总体均值均小于SBR 。且两者的总成本随着规模的增加而减小。
4.本设计是10万吨/天的污水厂 所以选用氧化沟
5.常见氧化沟有Carrousel 氧化沟、Orbal 氧化沟、交替工作型氧化沟、DE 型氧化沟及一体化氧化沟等
6.本设计采用卡鲁塞尔氧化沟。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉降，而且创造了良好的生物脱氮功能。BOD 的去除率可达到95%-99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为70%-80%，如配以投加铁盐，除磷效率可达95%。
卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可以达到150kw ）,其水深可采用3.6-5.5m ，沟内水流速度约为0.3-0.5m/s 。使氧化沟占地面积小，土建费用降低。同时具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停
止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中的强度高得多，使得氧的转移效率大大提高，平均传氧效率达到2.1kg/kw ·h 。
污水经过一级处理后会处理掉一部分的悬浮物（SS ）和5BOD ，处理程度按表2-5取值，而氮磷按不变计算。
表2-5 处理厂的处理效果
设计中取处理效果为：SS =40%，5BOD =20% 则 进入曝气池中污水的5BOD 浓度： (120%)
180(120%)1
4a r S S mg L =?-=?-= 进入曝气池中污水的SS 浓度： (140%)190(140%)1
1a y L L mg L =?-=?-= 2.5.1设计参数
（1）氧化沟的处理能力取决于污水温度和沟内活性生物固体（MLVSS ）的浓度。 工艺设计通常是依据进水中污染物负荷、污泥龄、污泥负荷F/M 和污水温度等。设计污泥龄、F/M 和水温者之间有一定的函数关系：
处理级别
处理方法
主要工艺
处理效果()%
SS
5BOD
一级
沉淀法
沉淀（自然沉淀） 40~55% 20~30% 二级 生物膜法
初次沉淀、生物膜反应、
二次沉淀 60~90%
65~90%
活性污泥法
初次沉淀、活性污泥反应、
二次沉淀
70~90% 65~95%
温度（C ?） 5 10 15 20 污泥龄（d ）
()5
F M kgBOD kgVSS d ?????
20 0.06
12
0.10
8
0.15 4
0.20
表2-5-1 污泥龄、F/M 和水温者之间有一定的函数关系
卡鲁塞尔氧化沟设计()50.05~0.1F M kgBOD kgVSS d =?，相应的污泥龄为
12~30d ，而MLSS 浓度通常设计为3500~5500mg L ，其取值是依据污泥的沉
淀性能和污泥在沟中的贮存量。
（3）延时曝气氧化沟的主要设计参数，宜根据试验资料确定，无试验资料时可按下表2-7的规定取值。
表2-7 延时曝气氧化沟的主要设计参数
项目
单位
参数值
污泥浓度()a MLSS X
L g
5.4~5.2 污泥负荷s L d kgMLSS kgBOD ?5
0.03~0.08 容积负荷v N ()3
5
kgBOD m
d ?
0.1~0.2 污泥龄c θ d
15> 污泥产率Y 5kgBOD kgVSS 6.0~3.0 需氧量2O 52kgBOD kgO
0.2~5.1 水力停留时间HRT h 16≥ 污泥回流比R % 150~75
总处理效率η
%
()595BOD >
（4）进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端，出水点宜设在充氧器后的好氧区。氧化沟的超高与选用的曝气设备类型有关，当采用转刷、转碟时，宜为0.5m ；当采用竖轴表曝机时，宜为0.6～0.8m ，其设备平台宜高出设计水面0.8～1.2m 。 （5） 氧化沟的有效水深与曝气、混合和推流设备的性能有关，宜采用3.5～4.5m 。 （6）根据氧化沟渠宽度，弯道处可设置一道或多道导流墙；氧化沟的隔流墙和导流墙宜高出设计水位0.2～0.3m 。
（7）氧化沟内的平均流速宜大于0.25 m s ，混合液在渠内流0.4~0.5v m s = 2.5.3 卡鲁塞尔氧化沟计算
共设氧化沟2组 设计每组氧化沟有6条沟 （1）出水计算
设计中取5BOD 的去除率为91%，总氮的去除率为60%，总磷的去除率为85% 则 0(191%)1440.0912.96
/
e S S m g L =-=
?= 去除的5BOD 的浓度为：014412.96131.04/r e S S S mg L =-=-= 0(160%)410.416.4
/
e N N m g L =-=
?= 去除的氨氮的浓度为： 04116.424.6/r e N N N mg L =-=-= 0(185%)60.150.9/
e P P m g L =-=
?= 去除的磷的浓度为： 060.9 5.1/r e P P P mg L =-=-= （2）氧化沟所需总容积
S
r
XN QS V =
式中 r S —— 去除的5BOD 浓度，mg/l 代入数据得： V=
3100000131.04
3005640000.109
m ?=?
共设氧化沟2组，则每组容积为
330056150282i V V m n ===
氧化沟设计有效水深为1H =4.0米，则每组氧化沟平面面积为 2115028
37574
i i V A m H =
== 设计每组氧化沟有6条沟，每沟断面尺寸为m m H B 471?=?,
氧化沟直线段长1l =84.9m,圆弧段长度为2l =7.175m 。 氧化沟实际平面面积为
)2
2.7
3.142.7(4)2.70.4(9.8422π
π?
-??-+?=i A
2
3968
m = 则每组实际容积为
3
11587243968
m H A V i i =?=?= （3） 出水
每组氧化沟设出水槽一座，其中安装出水堰门来氧化沟内水位和排水量。每沟设出水堰两扇，启闭机2台。 （4） 曝气机设计选型
1）需氧量计算
碳化需氧量为r S Q a O ??=11 硝化需氧量r N Q O ??=6.42 污泥自身氧化需氧量n V X b O i r ???=13 式中 1a —活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kg 5BOD 所需要的氧量，kg 2o /kg;
1b —活性污泥微生物內源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg 2o /kg
生活污水1a 为0.42-0.53之间，这里取0.5；1b 值介于0.11-0.19之间，这里取0.15。则
3
10.5100000131.04106552O -=???= kg 2o /d
3
2 4.610000024.610
11316O -=???= kg 2o /d 30.15
3.330056
14877.8O =??= kg 2o /d
合计实际需氧量为=++=321O O O R 4
3.2710? kg 2o /d
标准需氧量为20
)()
20(0024
.1])([-?-???=T T Sb S C C C R R ρβα
=4
2520
100000 5.29.179.6100.82[0.918.88 2.0] 1.024
-??=????-?kg 2o /d 2)曝气机数量
选用DY325倒伞型表面曝气机，单台每小时最大充氧能力为125kg 2o /h,曝气机所需数量为n ，则
32125
==
R n ,取32台。 每组氧化沟曝气机数量为16台。
（5） 剩余污泥量
考虑污泥稳定化：污泥产率系数Y=0.55，污泥泥龄c θ=30，自身氧化系数
d K =0.0551-d
剩余污泥量
0()()1d c
Y
X Q S S K θ?=-+
4
0.55
10100.13104
4368
10.055
30
k g d =???=
+?
设污泥含水率为%3.99=P ，则湿污泥量
34368
624m (1)1000(199.3%)1000
s W Q d P =
==-?-?
（6） 设计校核 氧化沟水力停留时间为
T=
30056
247.3100000
h ?= 实际污泥负荷 100000131.04
0.109430056
S N ?=
=?d k g V S S k g B O D ?/5