焦化厂污水处理站工艺设计.doc

焦化厂污水处理站工艺设计
焦化厂污水处理站工艺设计
摘要：本设计是20000立方米/ 天焦化污水处理厂的设计。焦化废水是该厂污水的主要来源，焦化废水主要污染物有：COD，BOD，氰化氢，氨，悬浮固体，苯酚和苯的化合物。焦化废水的特征是多成分的，组分复杂的，浓度高的，毒性大的，难降解的，所以本设计采用了良好去除有机化合物、氨氮等的方法，如氧化沟法。污水处理厂的处理工艺为：污水→粗格栅→进水泵房→细格栅→平流式沉砂池→奥贝尔氧化沟→二沉池→消毒池→出水。焦化废水中各污染物处理后达到“污水综合排放标准”（一，GB8978-1996）标准。
关键词：焦化废水；氧化沟；工艺设计
Abstract: This design is 20000m3 / d coking plant wastewater treatment plant design. The plant is a major source of sewage wastewater, mainly coking wastewater pollutants are: COD, BOD, cyanide, ammonia, suspended solids, phenol and benzene compounds, coking wastewater is characterized by multi-component, component complexity, concentration high, toxic, biodegradable, so the design uses a good removal of organic compounds, such as ammonia oxidation ditch. Treatment process of the sewage treatment plant are: sewage water → coarse grid →water pumping station → fine grid→ advection grit chamber → Orbal oxidation ditch→ secondary sedimentation tank → Disinfection tank → disinfect pool water. After all pollutants in coking wastewater treatment process in this post have reached the "Integrated Wastewater Discharge Standard" (a, GB8978-1996) standard.
Keywords：Coking wastewater; Oxidation ditch; Process Design

目录
1 绪论………………………………………………………………………………………5
1.1 选题背景………………………………………………………………………………5
1.2 处理焦化废水目的及意义……………………………………………………………5
1.3　 焦化废水的处理方法………………………………………………………………5
1.3.1　 物化法……………………………………………………………………………6
1.3.2　 生化法……………………………………………………………………………7
2　 设计说明………………………………………………………………………………10
2.1 设计资料……………………………………………………………………………10
2.1.1 工艺参数…………………………………………………………………………10
2.1.2 具体工作内容……………………………………………………………………10
2.2　 污水处理工艺流程的设计…………………………………………………………10
2.2.1 工艺设计原则………………………………………………………………………10
2.2.2 工艺流程的设计……………………………………………………………………11
2.3 氧化沟工艺简介……………………………………………………………………11
2.3.1 氧化沟基本特点……………………………………………………………………11
2.3.2 Orbal氧化沟………………………………………………………………………12
2.3.3 Orbal氧化沟工艺原理……………………………………………………………13
2.4 污水排放……………………………………………………………………………14
3 设计计算………………………………………………………………………………15
3.1 格栅的设计及计算……………………………………………………………………15
3.1.1 格删的作用…………………………………………………………………………15
3.1.2 格栅的计算公式……………………………………………………………………15
3.1.3 格栅的计算示意图…………………………………………………………………16
3.1.4 污染物在栅格中的去除……………………………………………………………17
3.1.5 粗格栅的计算………………………………………………………………………17
3.1.6 细格栅的设计计算…………………………………………………………………18
3.2 沉砂池的设计及计算………………………………………………………………18
3.2.1 沉砂池的作用………………………………………………………………………18
3.2.2 沉砂池的设计………………………………………………………………………18
3.2.3 平流式沉砂池的设计计算公………………………………………………………19
3.2.4 平流式沉砂池的设计计算…………………………………………………………20
3.3 氧化沟设计计算……………………………………………………………………20
3.3.1 氧化沟作用…………………………………………………………………………20
3.3.2 设计参数……………………………………………………………………………21
3.3.3 主体构筑物计算……………………………………………………………………21
3.3.4 脱氮计算……………………………………………………………………………22
3.3.5 碱度平衡……………………………………………………………………………22
3.3.6 氧化沟总体积………………………………………………………………………23
3.3.7 需氧量计算…………………………………………………………………………24
3.3.8 氧化沟的容积计算…………………………………………………………………26
3.3.9 曝气设备计算………………………………………………………………………27
3.3.10进出水管及调节堰计算……………………………………………………………28
3.4 沉淀池的设计及计算………………………………………………………………30
3.4.1 沉淀池的作用………………………………………………………………………30
3.4.2 沉淀池的设计………………………………………………………………………30
3.4.3 向心辐流式沉淀池的计算公式……………………………………………………30
3.4.4 沉淀池的设计参数的计算…………………………………………………………32
3.4.5 排泥设计计算………………………………………………………………………33
3.5 消毒设施……………………………………………………………………………34
3.5.1 消毒设施的设计……………………………………………………………………34
3.5.2 消毒池的作用………………………………………………………………………34
3.5.3 设计资料……………………………………………………………………………35
3.5.4 二氧化氯的消毒氧化作用…………………………………………………………35
3.5.5 二氧化氯的投加……………………………………………………………………35
3.5.6 二氧化氯的投加量…………………………………………………………………35
3.5.7 消毒池的设计………………………………………………………………………35
3.6 污泥处理系统的设计与计算………………………………………………………35
3.6.1 二沉池污泥回流系统的设计与计算………………………………………………36
3.6.2 浓缩池的设计计算公式……………………………………………………………36
3.6.3 浓缩池设计计算……………………………………………………………………37
3.6.4 贮泥池………………………………………………………………………………38
4 污水总泵站的设计……………………………………………………………………39
4.1 概述……………………………………………………………………………………39
4.1.1 污水泵房的设计规定………………………………………………………………39
4.1.2 设计数据……………………………………………………………………………39
4.1.3 泵房形式……………………………………………………………………………39
4.1.4 工艺布置……………………………………………………………………………39
4.2 污水泵站设计计算…………………………………………………………………39
4.2.1 水泵选择……………………………………………………………………………40
4.2.2 泵站基础设计………………………………………………………………………40
4.3 集水井设计计算……………………………………………………………………40
4.4 机器间设计计算……………………………………………………………………41
4.5 集水池………………………………………………………………………………41
5 总结……………………………………………………………………………………42
参考文献……………………………………………………………………………………43

第一张　绪论
1.1　选题背景
焦化废水是煤制焦炭，煤气净化和回收过程中产生的高浓度有机焦化废水产品。焦化废水包括焦炉煤气初冷、煤气最终冷却和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，煤气洗涤水，煤气发生站的水精苯分离水，焦炉水封水及其它地方产生污水。主要焦化废水污染物有：化学需氧量，生化需氧量，氰化物，氨氮，悬浮物，苯酚和苯系化合物，其中焦化废水污染物含量及排放标准如表1.1所示。
表1.1　焦化废水各组分基本含量及排放标准
污 染 物
BOD
COD
挥发酚
氰化物
氨氮
悬浮物
含量mg/L
1100
3100
950
150
45
226
Ⅰ级标准
20
100
0.5
0.5
15
70
从表1.1可见，焦化废水成分多并且比较复杂，浓度高，有毒性，生物降解困难。废水由几十种无机和有机化合物组成，大量的盐，硫，硫化物，氰化物等构成了无机物的主要成分;除了酚化合物，由苯基，吡啶，吲哚并喹啉构成了有机污染物。其中污染物高色度，是比较难降解的高浓度有机废水。焦化废水中高浓度的COD，NH3-N和挥发酚等污染物对人体，水产和农作物造成极大危害。
1.2　处理焦化废水目的及意义
目前，世界正面临着水资源短缺，水质严重恶化的问题，水体污染已成为当今世界面临的一个重要环境问题。我国人均水资源需有量为2400立方米，是世界人均需有量的1/4，属于12个贫水国家之一，所以新的污染控制以及污染治理条件的加强，是改善我国的水质不断恶化的根本。
对于焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域面临的一个重大问题，几十年来仍没有突破性的进展。废水中含有复杂的污染物，如挥发性酚，多环芳香烃和硫、氮杂环化合物，是比较难降解的高浓度有机废水。目前，可以达标排放的焦化废水需要经过预处理和二级深度处理。焦化废水预处理技术 ：厌氧酸化，浮选，混凝沉淀法;二级处理方法，物化法、生化法、物化-生化法;深度焦化废水处理技术包括絮凝沉淀辅以加氯法、化学氧化法、吸附过滤辅以离子交换法、折点氯化法等。但目前通过隔油池焦化废水进行多级曝气生物处理、二级气浮脱油，再经氧化塘或深度处理外排是最常用的方法。

1.3　焦化废水的处理方法
目前，焦化废水的处理主要有物化法、生化法、物化-生化法等，以下将对几种方法进行对比分析。
1.3.1　物化法
1）化学沉淀法
化学沉淀法是一种将离子变成不溶性的、难解离的化合物进而去除的复杂过程。化学沉淀主要是对重金属离子，两性元素，碱土金属和某些非金属元素的处理。通过添加沉淀剂进行处理，但这样容易引入新的污染成分，并且在大多数情况下对有机污染物起不到作用，所以通常作为辅助治理方法。
2）Fenton试剂法
芬顿试剂是由H2O2和Fe2+的混合得到的一种强氧化剂，因为过氧化氢与 Fe2+作用能产生强氧化性的·OH自由基，其混合液能将焦化废水中多种有机物氧化，当对生物难降解或一般化学难以氧化的有机废水处理时，具有迅速反应、压力和温度等反应条件缓和且无二次污染等优点。
3）吸附法
吸附法废水处理就是利用多孔性吸附剂来吸附废水中的一种或几种溶质，达到废水净化目的。常用吸附剂有矿渣、磺化煤、活性炭、硅藻土、一些特殊金属等。该方法的优点是工艺流程短，操作简单，适合处理较小排放量的废水。其缺点是吸附剂的吸附效率低，需大量吸附剂，药品更换频繁，用量大，处理后产生大量废渣。
4）蒸氨法
蒸氨法就是将来源于熄焦水和剩余氨水的焦化废水中的氨氮通过蒸汽加热焦化废水，使废水中氨氮挥发后在将其收集，则大大降低水中氨的浓度。该法优点是能够回收部分氨气，其缺点是能耗高，蒸汽用量大，蒸氨后剩余氨水仍高达300mg/L，需要采用生化处理才能达到排放指标。
5）混凝沉淀法
混凝法是向水体中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体，产生的水合配离子和胶体与其带相反的离子结合中和废水中某些物质表面所带的电荷，产生絮状沉淀再将其去除的一种方法。混凝法的关键在于混凝剂种类及用量，目前国内一般采用硫酸铁聚合剂(PFS)，助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)。最近几年，在焦化废水的处理中复合混凝剂得到广泛的研究的应用，例如：复合Al盐，Fe盐，磷酸盐等被越来越多的污水处理厂应用，并达到良好的效果，其方法的优点是效果明显，成本低，应用较多的方法，缺点是对于焦化废水不能彻底处理。
6）萃取法
萃取法是采用液膜使废水中酚类物质或者有机物质分离，将废水体系分离到液膜中，从而使废水中污染成分得以浓缩。该方法的优点是除酚效果良好，有创新性，缺点是没能达到工业化。
7）粉煤灰处理焦化废水
粉煤灰的主要成分是SiO2，Al2SO3，NaA1Si04等，其成分具有吸附、脱色效果，所以将粉煤灰作为吸附剂对焦化废水进行深度处理。该方法的优点是脱色效果好，COD、挥发酚去除率高，可做深度处理。
8）焚烧法
焚烧法焦化废水处理是通过高温焚烧使焦化废水变成CO2和水蒸气，及少许无机物灰分。该方法的优点是COD去除率高达99.5%，并有助于彻底消除焦化废水中大多数难降解的物质。该方法的缺点是设备昂贵及运行成本高，焚烧过程需要喷洒燃油，随着油价上涨，国家对焚烧法治理焦化废水不是很提倡。
9）膜分离法
膜分离法是利用特殊的半渗透膜分离水中离子和分子的技术，主要包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等。液膜法除酚技术的优点：它是一项快速、高效、节能的新型分离技术，在国内发展较快。该方法的缺点是膜组件更换频繁，处理成本较高，膜分离法焦化废水处理由于焦化废水粘度高，而导致清液通量小，不适合大批量处理。
10）催化铁内电解方法
该方法主要对焦化废水中存在的难降解物质、生化反应抑制物质以及染料和化工废水中产生显色反应的物质，在单质铁催化还原作用下，使其转化为无色、可生化降解的物质，产生的新生态铁离子在此过程中混凝去除部分污染物。该方法还可以去除水中的磷酸根，重金属、解决了其他方法不能解决的很多难题。该方法的优点是运行成本低，管理方便， pH适用范围宽，COD的去除率高，反应速率快，作用有机污染物质范围广。
11）催化湿式氧化法
催化湿式氧化技术是在高温、高压，催化作用状况下，废水中的氨氮和有机污染物通过空气将其氧化最终转化成无害物质 N2 和 CO2 排放。该技术特别适用于农药、橡胶、合成纤维、染料及难于生物降解的高浓度废水。
1.3.2　生化法
1） 普通活性污泥法
普通活性污泥法是在曝气池将焦化废水与活性污泥混合，成为絮状悬浮液，沿曝气池注入空气曝气，在污水与活性污泥接触充分之后，向再混合液提供足够的溶解氧。这时活性污泥中的好氧微生物将污水中的有机物分解，然后混合液流入二次沉淀池，等到活性污泥与水分离，上层为清水，下层为污泥时，部分污泥再回到曝气池中，继续进行下一次净化，上层清水排放收集。因为活性污泥在整个过程中不断增长，所以要及时排泥来维持沉淀池系统的稳定。
2） 序批式活性污泥法(SBR)
SBR工艺是集生物降解和脱氮除磷新技术之一，它具有结构简单，操作灵活的特点，是污水处理过程中的间歇性处理，SBR工艺的优点是有较强的生化反应能力，良好的处理效果，焦化废水NH3-N去除率可以达到为60％。缺点是SBR降解焦化废水效率低。目前，SBR技术广泛应用在生活领域和工业废水处理领域。
3）膜生物反应器(MBR)
MBR膜技术被用在废水处理系统，大大提高了泥浆的分离效率，并且由于活性污泥浓度在曝气池中的增大和污泥中优势菌群等的出现，从而使生化反应速率大幅度提高。在降低F / M剩余污泥的产生的同时，基本上解决了剩余污泥在运行过程中大量产生，污泥易膨胀，水固体的出现，水质不理想等突出的问题。和传统的生化水处理技术比较，MBR具有固液分离率高、占地空间小、出水水质好、运行简单、处理效率高、广泛应用的优点。现在膜生物反应器的应用也从城市生活污水扩大到各种工业废水领域，有广阔的发展前景。
4） 生物铁法
生物铁法是为了提高曝气池活性污泥浓度，在曝气池中投加铁盐，使生物氧化和生物絮凝作用的得到强化的处理方法。微生物生长需要铁，而且生物的黏液分泌也需要铁的刺激。铁盐水解生成氢氧化物与活性污泥形成絮凝物，加强吸附和絮凝作用，从而有利于有机物富集在菌胶团的周围，加速生物降解作用。该方法的优点是使污泥浓度变大，从传统活性污泥法2-4g/L提高到9-10g/L，也加强了降解酚、氰化物的能力。可以在氰化物浓度高达40mg/L条件下，处理效果仍然良好。对COD的降解效果也很好。
5）炭-生物法
炭-生物法是对一些焦化厂生化处理装置可能由于超负荷运行等原因不能达标的水质通过一段活性炭生物吸附、过滤操作做进一步处理。该方法的优点是操作方便、设备简单、工艺简便、成本低，而且活性炭不必频繁再生，进而减少了再生处理费用，炭-生物法也有效地提高废水净化程度。
6） A-O 与 A-A-O 工艺
A-O (缺氧-好氧)与 A-A-O (厌氧-缺氧-好氧)工艺及其变型脱氮工艺是国内主要的采用手段，对于焦化废水的脱氮可以达到一个有效地处理效果。A-A-O在NH3-N去除和反硝化方面都有强于A-O工艺，尤其是A-O工艺反硝化的两倍。但A-A-O 工艺复杂，维护费用相比之下较高。
7） 三相气提升循环流化床处理焦化废水
三相气提升循环流化床反应器(AZLR)对于焦化废水处理效果要比活性污泥法好。该方法的优点是能够承受酚、氰等各种污染物，而且去除效果好，可大大降低曝气能耗。

第二章　设计说明
2.1 设计资料
2.1.1 工艺参数
1）工程规模：焦化洗涤废水流量为20000m3/d。
2）水源资料：
表2.1　焦化废水各组分基本含量
污 染 物
BOD
COD
挥发酚
氰化物
氨氮
悬浮物
含量mg/L
1100
3100
950
150
45
226
3）出水要求：
出水水质要求达到《污水综合排放标准》（一级，GB8978-1996）的污水处理工艺设计。即：
表2.2　焦化废水各组分排放标准
污 染 物
BOD
COD
挥发酚
氰化物
氨氮
悬浮物
Ⅰ级标准
mg/L
20
100
0.5
0.5
15
70
2.1.2 具体工作内容
(1) 合理选择污水处理工艺流程。
(2) 完成主要污水处理构筑物设计。
(3) 绘制工艺流程图。
(4) 主要设备计算及选型。
(5) 数据整理与论文写作。
2.2　污水处理工艺流程的设计
2.2.1 工艺设计原则
确定污水处理工艺有以下几点：(1) 污水处理程度要求。(2) 处理污水规模和水质变化规律。(3) 新工艺及类似污水工程资料。(4) 最终污泥处理工艺的确定。
污水处理的程度：确定污水处理程度主要根据水环境质量要求，自静能力，收纳水的功能，污染状况和处理后的污水回用等因素。
处理污水规模和水质变化规律：污水处理规模也影响其工艺的选择。塔式生物滤池、完全混合曝气池和竖流沉淀池等这些处理工艺只适用水量小的小型污水处理，因此处理方案要根据处理规模进行调整。
新工艺及类似污水工程资料：先进技术，不仅应做到先进可靠，而且经济上高效节能。对于新工艺，新技术的设计，应精心选择设计参数和技术经济指标。
最终污泥处理工艺的确定：污泥处理工艺的确定取决于污泥的性质与出路，是污水处理系统方案中的一部分。污水处理排出的剩余污泥性质影响着污泥处理工艺的选用。
2.2.2 工艺流程的设计
本设计为焦化厂污水处理设计，其设计的影响因素有焦化废水本身的特点及流量大小。根据本设计所给水质指标与国家一级排放标准，确定采用具有高效去除有机物、氨氮等的氧化沟法。
工艺流程为：

图2.1 焦化废水工艺设计流程图
2.3 氧化沟工艺简介
2.3.1 氧化沟基本特点
氧化沟工艺是20世纪50年代由荷兰的帕斯维尔博士研究设计开发的。该工艺为一种活性污泥法的变形工艺，属于延时曝气的活性污法。1954年帕斯维尔将第一座氧化沟污水处理厂在荷兰投产使用，此时服务人口仅为360人，随着工业技术和水处理工艺的发展与成熟，氧化沟工艺已经得到很大发展。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，BOD5QU去除率达到百分之九十七。氧化沟工艺大多数采用封闭的环状沟，污水和活性污泥在沟内进行多次的循环后排出系统。根据池型构造和运行方式决定了氧化沟具有推流式和完全混合式的双重流态特点。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，考虑硝化的前提下，污泥负荷一般小于0.10kgBOD/kgMLSS·d)并且具有高污泥龄(SRT：15～30d，在要求完全硝化的情况下，一般污泥龄大于20d)。氧化沟主体分为沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、圆形、L形或其他形状，沟端面形状一般为矩形和梯形。氧化沟的表曝设备有：转刷、转碟和表曝机等，曝气设备同时还应具有满足充氧、混合、推动混合液循环流动以及防止活性污泥沉淀等功能。为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s）。通过曝气设备的运行台数、转动速度和调节浸水深度来控制氧化沟的供氧量。由于氧化沟具有处理流程简单，操作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；建设投资小，运行费用低等特点，氧化沟污水处理技术在我国水处理方面已经被广泛应用。
2.3.2 Orbal氧化沟
Orbal氧化沟一般由三个同心沟道组成，沟道之间用隔墙分开，隔墙下部设有必要大小的通水窗口。其特点是：污水和回流污泥先后进入外、中、内三个沟道，各沟道均有单个反应器，加强了推流能力，出水从内沟道到中心岛内的堰门排出，进入二沉池。Orbal氧化沟的外、中、内沟的溶解氧一般控制在0～0.5mg/L、0.5～1.5mg/L以及1.5～2.5mg/L，一般供气量之比为65：25：10，一般体积比为50：33：17。Orbal氧化沟中的曝气设备由水平轴的竖直转碟构成，碟片需要达到最佳的充氧和推流作用；为防止污泥沉淀转碟后设有导流板。氧化沟中外沟容积大，发生高度的生化反应时，溶解氧控制在0.5mg/L以下，这样在亏氧情况下提高了氧利用率和充氧效率。Orbal氧化沟污水从外沟进入，与回流污泥混合，使回流污泥中的硝态氮与原水中的有机碳源充分反应，在外沟亏氧下进行反硝化，节省硝化和碳化的曝气量，同时在反硝化过程中不必外加碳源。中沟作为摆动沟道，提高系统稳定性，内沟保持较高的溶解氧，以确保碳化和硝化反应完全。

图2.2 Orbal氧化沟

2.3.3 Orbal氧化沟工艺原理
氧化沟中溶解氧的分布呈0～l～2，外沟内溶解氧浓度始终接近于零，所以0rbal氧化沟的脱氮和硝化反应始终处于最佳状态。
1） Orbal氧化沟的脱氮除磷
第一沟中远离转碟的沟道之间混合液的溶解氧始终处于接近0的状态，所以说第一沟溶解氧为“0”，并非整个沟道都在缺氧状态下，如靠近转碟的沟段就是富氧区。
脱氮细菌有利于在缺氧条件下生长繁殖，这些细菌将有机碳作为能量代谢来源，代谢产生的物质与硝酸盐结合反应。因为第一沟中的碳源很丰富，所以不必外加有机碳源来满足脱氮细菌代谢过程的需要。氨氮在靠近转碟的沟段的富氧区被硝化细菌氧化为硝酸盐氮，混合液在第一沟中进行数十次乃至数百次的循环反应，所以数十次乃至数百次的硝化一脱氮反应在第一沟中进行，同时第二沟对第一沟起着协助作用，缓冲第一沟的处理效果。污水在经过第一沟、第二沟的氧化反应后，去除了大部分的有机物和氨氮。第三沟在水排放过程中起着充氧作用和通过内循环将部分混合液回流到第一沟中，使第二沟及第三沟形成的硝酸盐氮转到第一沟进行反硝化。经过一系列的处理后，脱氮效率可高达90％。
2）同时硝化／反硝化机理
第一沟中既有好氧区又有厌氧区，所以硝化反应与反硝化在同一沟中发生，这种“同时硝化／反硝化”有两种意义。
宏观环境：Orbal氧化沟污水处理厂的测试结果表明在曝气转碟上游11711至下游31711的沟长范围内，DO>0.5，有的区域可达2～3，因此把它作为曝气区域，其他则为缺氧区域。
微环境：微生物所生活的环境为微环境。它影响微生物个体的存活状态。微环境的类型在活性污泥菌胶团内部多种多样，但每一种生物只适于一种微环境。微环境所处的状态因物质传递、菌胶团的结构特征等因素的影响而改变。宏观环境的改变也会导致微环境的变化，从而微生物群体的活动状态在一定程度上产生反表面现象。例如：在好氧区，微生物硝化消耗氧气的速率大于氧气供给速率时，微生物实际处于厌氧环境，这就与好氧区相反。微环境的变化对于大颗粒等菌胶团来说是非常明显的。所以在曝气状态下，也会出现“同时硝化／反硝化”现象。
在大多数污水处理厂中可以发现，在Orbal氧化沟的第一沟中明显存在缺氧与好氧区域，而且一般不再氧化沟前设初沉池，所以在Orbal氧化沟污水处理系统中，“同时硝化、反硝化”起主导性作用。
2.4 污水排放
将国家一级B标准作为本污水厂出水质标准，该水主要作为厂区内的绿地浇灌用水，还可灌溉农田及冲洗厕所，洗车、作为生活观光用水等。

第三章 设计计算
3.1 格栅的设计及计算
根据水质要求，本设计仅设粗细两道格栅。
3.1.1 格栅的作用
格栅：是将平行的金属栅条或筛网焊接构成，安装在污水渠道、泵房集水处的进口或污水处理的端部，用来拦截较大的悬浮物或漂浮物。其目的是减轻后续水处理的负荷，延长后续水处理装置的寿命。
3.1.2 格栅的计算公式
栅槽宽度计算公式为：
(3.1)
(3.2)
式中：B—栅槽宽度,m；
S—栅条宽度，m；
e—栅条净间隙，mm；
n—格栅间隙数；
Qmax—最大设计流量，m3/s；
α—格栅倾角，度；
h—栅前水深，m；
v—过栅流速，m3/s，一般取0.6～1.0；
—经验系数。
格栅的水头损失计算公式：
(3.2)
h0= εv2sina/2g
式中：h1—过栅水头损失，m；
h0—计算水头损失,m；
g—重力加速度,9.81m/s2；
k—系数，格栅堵塞后，水头损失增大倍数，一般为3；
ε—阻力系数，与选择的栅条断面有关。
栅槽总高度计算公式：
H=h+h1+h2 (3.3)
式中：H—栅槽总高度，m；
h—栅前水深，m；
h2—栅前渠道超高，m,一般取0.3m。
栅槽总长度计算公式：
(3.4)

式中：L—栅槽总长度，m；
H1 —栅前槽高，m；
—进水渠道渐宽部分长度，m；
B1—进水渠道宽度,m；
—进水渠展开角，一般为200；
—栅槽与进水渠连接渠的渐缩长度，m。
每日栅渣量计算公式：
W=QW1 (3.5)
式中：W—每日栅渣量，m3/d；
W1—栅渣量（m3 /10m3污水），0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。

3.1.3 格栅的计算示意图

图3.1 格栅水力计算示意图
3.1.4 污染物在栅格中的去除
粗栅主要去除焦化废水中的悬浮物，去除见表3.1。
表3.1 悬浮物在栅格中的去除
污 染 物
进水含量mg/L
出水含量mg/L
去除率
悬浮物
226
70
69.03%
3.1.5 粗格栅的计算
粗栅条宽度定为S=10.00mm，粗栅条间隙定为e=20.00mm。
设计流量为20000 m3/d,设计一台,流量系数k=1.5。
最大设计流量为0.347m3/s。 过栅流速取v=0.9m/s。
进水渠宽B1=0.90m,栅前水深为h=0.4m。安装角度α=600。
根据计算公式计算，得出粗格栅各设计参数：
格栅间隙数：n=44.6取n=45；
格栅宽度：B=1.34m；
过栅水头损失：选用常规的矩形断面栅条，β=2.42,ε=0.96。
h1=0.046m,取0.05m；
栅槽总高度：H=0.802m，其中超高h2=0.3m；
栅槽总长度:L=2.8m,其中α1=200；
每日栅渣量为：W=1.0 m3/d，W1=0.05m3 /103m3污水。
因为W>0.2m3/d，所以宜采用机械除渣。
3.1.6 细格栅的设计计算
设计流量为20000m3/d,流量系数k=1.5.
最大设计流量为0.347m3/s。
细栅条宽度定为10.00mm,细栅条间隙定为10.00mm。
栅前水深设计为0.4m，过栅流速取0.9m/s，安装角度为600。
根据计算公式计算，得出细格栅各设计参数：
格栅间隙数：n=89.2取n=90；
格栅宽度：B=890mm；
所以总槽宽：0.89*2+0.2=1.98m
过栅水头损失：选用常规的矩形断面栅条，β=2.42,ε=0.96。
h1=0.26m；
栅槽总高度：H=0.96m，其中超高取h2=0.3m。
栅槽总长度：L=3.85m,其中α1=200 ,进水渠宽B1=0.90m。
每日栅渣量为：W=2.0 m3/d，W1=0.1m3 /103m3污水。

3.2 沉砂池的设计及计算
3.2.1 沉砂池的作用
沉砂池的作用是将污水中密度较大的无机颗粒分离出来，如：砂子、煤渣等。沉砂池一般设在氧化沟的前段，起保护机件和管道作用，确保后续作业的正常运行。
3.2.2 沉砂池的设计
本工艺采用平流式沉砂池沉砂池，平流式砂池的示意图如图3.2。

图3.2 平流式沉砂池
3.2.3 平流式沉砂池的设计计算公式
平流式沉砂池设计参数：
设计流量：Q=0.2m3/s
流速：V=0.15-0.3m/s
水力停留时间（t）：30-60s
每个宽度不小于（b）0.6m
1. 沉砂池长度(L) ： L=vt
2. 水流断面积(A) ： A=Qmax/v
3. 池总宽度(B) ： B=nb n为格数
4. 有效水深(h2) ： h2=A/B
5.贮砂斗所需容积（V1）: V1=X*Q*T*86400/(Kz*106) 其中X1--城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3，
Kz--污水流量总变化系数,取1.5
6. 每个污泥沉砂斗容积（V0）： V0= V1/(2*2)
有2个分格 每个分格有2个沉砂斗
7.沉砂斗各部分尺寸及容积(V)： V=hd*(a2+a*b1+b12)/3
沉砂斗底宽b1，斗高hd，斗壁与水平面的倾角为55°，沉砂斗上口宽：a=2hd/tan55+b1
8.沉砂池高度(H) ：H=h1+hd+h3
坡向沉砂斗长度为：L2=（L-2a-0.2）/2，沉泥区高度为h3=hd+0.06L2，超高h1=0.3m
9.验算最小流量时的流速（Vmin）： Vmin=Q/A
3.2.4 平流式沉砂池的设计计算
1.沉砂池长度(L)
设：流速v=0.25m/s
水力停留时间：t=30s
则：L=vt=0.25×30=7.5m
2.水流断面积(A)
设：最大流量Qmax=0.347m3/s（设计1组，分为2格）
则：A=Qmax/v=0.347/0.25=1.388m2
3.池总宽度(B)
设：n=2格，每格宽取b=1m
则：池总宽B=nb=2×1=2m
4有效水深(h2)：
h2=A/B=1.388/2=0.69m（介于0.25～1.0m