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1、中北大学水污染课程设计1 绪论1.1 格栅的作用格栅是由一组平行的金属栅条或筛网、格栅柜和清渣耙三局部组成，安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部。格栅主要作用是将污水中的大块污染物拦截出来，否则这些大块污染物将堵塞后续单元的机泵或工艺管线。格栅上的拦截物成为栅渣，其中包括十种杂物，大至腐尸，小至树杈、木料、塑料袋、破布条、碎砖石块、瓶盖、尼龙绳等均能在栅渣中觉察1。1.2 格栅的种类格栅按不同的方法可以分为不同的类型。按格栅条间距的大小不同，格栅分为细格栅、中格栅和粗格栅 3 类，其栅条间距分别为 410mm，1525mm 和大于 40mm。按清渣方式不同，格栅分为人工除渣格
2、栅和机械除渣格栅两种。人工清渣主要是粗格栅。按栅耙的位置不同，格栅分为前清渣式格栅和后清渣式格栅。前清渣式格栅要顺水流清渣，后清渣式格栅要逆水流清渣。按外形不同，格栅分为平面格栅和曲面格栅。平面格栅在实际工程中使用较多。按构造特点不同，格栅分为抓扒格栅、循环式格栅、弧形格栅、回转式格栅、转鼓式格栅和阶梯式格栅2。1.3 格栅的工艺参数影响格栅作用有栅距、过栅流速和水头损失三个工艺参数。1.3.1 栅距栅距即在相邻两根栅条间的距离。栅距大于 40mm 的为粗格栅，栅距在 20 40mm 之间的为中格栅，栅距小于 20mm 的为细格栅。一般状况下，粗格栅拦截的栅渣并不太多，只有一些格外大的污染物，
3、但它能有效地保护中格栅的正常运行。中格栅对栅渣的拦截发挥主要作用，绝大局部栅渣将在中格栅被拦截下来，细格栅将进一步拦截剩余的栅渣。1.3.2 过栅流速污水在栅前渠道内的流速一般把握在 0.40.8m/s，经过格栅的流速一般控- 1 -中北大学水污染课程设计制在 0.61.0m/s。过栅流速不能太大，否则将把本该拦截下来的软性栅渣冲走。同时，过栅流速也不能太小。假设过栅流速低于 0.6m/s，栅前渠道内的流速将有可能低于 0.4m/s，污水中粒径较大的砂粒将有可能在栅前渠道内沉积。1.3.3 水头损失污水过栅水头损失与过栅流速有关，一般在 0.20.5m 之间。假设过栅水头损失即格栅前后水位差增
4、大。此时，有可能是过栅水量增加，更有可能是格栅局部被堵死。如过栅水头损失减小，说明国展流速降低，此时要留意砂在栅前渠道内的沉积1。1.4 人工除渣格栅和机械除渣格栅一般状况下，依据清洗方法，把格栅设计为人工除渣格栅和机械除渣格栅两大类，当污染物量大时，一般承受机械除渣，以削减工人劳动量1.4.1 人工除渣格栅安装在中小城市的生活污水处理厂或所需截留的污染物量较少时承受的格栅。人工除渣格栅，格栅按倾斜 4560倾角设置，这样可以增加格栅有效面积40%80%，而且便于清洗和防止因阻堵而造成过高的水头损失，但假设倾角太小时，虽然清理省力，但占地面积较大3。人工清渣的格栅，其设计面积应承受较大的安全系
5、数，一般不小于进水管渠有效面积的 2 倍，以免清渣过于频繁。格栅间应设置操作平台。在污水泵站前集水井中的格栅，应特别留意有害气体对操作人员的危害，并实行有效的防范措施4。1.4.2 机械除渣格栅当格栅流量大于 0.2m3/d 时，为改善劳动与卫生条件，都应承受机械除渣格栅，这种格栅安放角一般为 6070，有时为 90，机械除渣格栅过水面积一般不小于进水管渠的有效面积的 1.2 倍。格栅的机械除渣机也有多种，如链条式格栅除渣机、移动式伸缩臂格栅除渣机、圆周回转式格栅除渣机、钢丝绳牵引式格栅除渣机等。以下为各种机械格栅特点比较。- 2 -类型优点缺点适用范围1链条式2移动伸缩臂式（1） 钢丝绳在水
6、上，运行寿命长（2） 不清渣时设备在水面上，维护检修便利（1） 移动时耙齿与栅条间隙的对位比较困难（2） 需三套电动机及减速器。构造简单适用于中等深度的宽大格栅3钢丝绳牵引式无水下固定部件，维护检修便利钢丝绳干、湿交替工作易腐蚀，应承受不锈钢丝绳固定式适用中、小型格栅，移动式适用于宽大型格栅中北大学水污染课程设计 表 1-1 各种机械格栅特点比较51构造简 单，1套筒滚子价格高，1适宜清楚长纤制造便利，简洁操耐腐蚀性差维，带状的污染物作2杂物在链条与链2适宜较浅的2占地面积小轮之间时简洁卡住大、中、小型格栅1.5 格栅应用原则（1） 格栅分人工格栅和机械格栅两种，为避开污染物对人体产生的毒害和
7、减轻工人劳动强度、提高工作效率及实现自动把握，应尽可能承受机械格栅。污水中含有油类等可释放挥发性可燃性气体时，机械格栅的动力装置应有防爆设施。（2） 要依据污水的水质特点如 pH 值的凹凸固形物的大小等确定格栅的具体形式和材质。（3） 大型污水处理厂一般要设置两道格栅和一道筛网，格栅栅条间距应依据污水的种类、流量、代表性杂物种类和尺寸大小等因素来确定，既满足水泵构造的要求，同时也满足后续水处理构筑物和设备的要求。第一道使用粗格栅50 100mm或中格栅2040mm，其次道使用中格栅或细格栅410mm，第三道为筛网4mm。（4） 常用格栅栅条断面为长 20mm 正方形、直径 20mm 圆形、10
8、mm50mm 矩形和两边半圆头的 10mm50mm 矩形等 5 种。圆形栅条水力条件好、水流阻力小，但风度较差、简洁受外力变形。因此在没有特别需要时最好承受矩形断面。（5） 格栅一般安装在处理流程之首或泵站的进水口处，位置咽喉，为保证安全要有备用单元或其他手段以保证在不停水状况下对格栅的检修。- 3 -中北大学水污染课程设计（6） 为保护动力设备，机械格栅一般安装在通风良好的格栅间内，大中型格栅间要配置安装吊运设备，便于设备检修和栅渣的日常去除6。1.6 格栅运行治理留意事项（1） 不管承受什么承受什么形式，操作人员都应当巡回检查，依据栅前和栅后的水位差变化或栅渣的数量，准时开启除渣机将栅渣去
9、除。同时留意观看除渣机的运转状况，准时排解其消灭的各种故障。（2） 检查并调整栅前的流量调整阀门，保证过栅流量的均匀分布。同时利用投入工作的格栅台数将过栅流速把握在所要求的范围骨。当觉察过栅流速过高时，适当增加投入工作的格栅台数；当觉察过栅流速偏低时，适当削减投入工作的格栅台数。（3） 随着运行时间的延长，格栅前后的渠道内可能会积砂，应当定期检查清理积砂，分析产生积砂的缘由，假设是渠道粗糙的缘由，就应当准时修复。（4） 经常测定每日栅渣的数量，摸索出一天、一月或一年中什么时候栅渣量多，以利于提高操作效率，并通过栅渣旦的变化来推断格栅运转是否正常。（5） 栅渣中往往夹带很多挥发性油类等有机物，积
10、存后能够产生异味，因此准时清运栅渣，并经常保持格栅间的通风透气7。2 格栅设计计算2.1 格栅设计要点（1） 格栅的栅条间隙，应依据水泵允许通过污物的力量来确定。（2） 污水处理系统设计中，设两道格栅，一般在泵房前设一道中格栅，在泵房后设一道细格栅，同时格栅栅条间隙应符合以下要求：人工去除的为25 40mm，机械去除的为 1625mm，最大间隙 40mm。（3） 如水泵前格栅间隙不大于 25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。（4） 栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可承受：栅条间隙 1625mm，0.10.05m3/103m3/d
11、栅渣/污水 栅条间隙 3050mm，0.030.01 m3/103m3/d栅渣/污水栅渣的含水率为 80%，密度约为 960kg/ m3。（5） 在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅每日栅渣量大于 0.2m3，一般应承受机械清渣。- 4 -中北大学水污染课程设计（6） 机械格栅不宜少于 2 台，如为 1 台时，应设人工去除格栅备用。（7） 过渣流速一般承受 0.61.0m/s。（8） 格栅前渠道内的水流速度一般承受 0.40.9m/s。（9） 格栅倾角一般承受4570。人工去除格栅倾角小时，较省力，但占地面积大。（10） 过格栅的水头损失一般承受 0.080.15m。（11） 格栅间必需设置工作
12、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。（12） 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0.7m。工作台正面过道宽度： 人工去除 不应小于 1.2m机械去除 不应小于 1.5m（13） 机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或实行其他保护设备的措施。（14） 设置格栅装置的构筑物，必需考虑设有良好的通风设施。（15） 格栅间内应安设吊运设备，以进展格栅及其他设备的检修和栅渣的日常去除。2.2 格栅的设计计算2.2.1 条件：城市污水处理最大流量为 Q =1.03m3/s，日设计流量为 q=70000m3/d，求格栅各局部尺寸。2.2.2 设计计算：（1） 栅槽宽度栅条的间隙
13、数nmaxQn =maxsina2.1bhv式中，Q 最大设计流量，m3/s；max 格栅倾角，取 =60； b 栅条间隙， m ，取 b=0.021m； n 栅条间隙数，个；h 栅前水深，m，取 h=0.7m；v 过栅流速，m/s，取 0.9m/s。- 5 -中北大学水污染课程设计格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则n =1.03sin 60o 0.021 0.7 0.9= 72.45 73 个；栅条数 n-1=73-1=72栅槽宽度 B栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m，取 0.2m；设栅条宽度 s=10mm=0.01m则栅槽宽度 B = s(n - 1) + bn
14、 + 0.22.2B = s(n -1) + bn + 0.2 = 0.01(73 -1) + 73 0.021+ 0.2 = 2.453 2.45本设计选用栅条宽度为 10mm 的矩形断面栅条。（2） 通过格栅的水头损失 h1进水渠道渐宽局部的长度 L1，m设进水渠宽 B1=1.4m，其渐宽局部开放角度=20(进水渠道内的流速为0.7m/s),则： L1B - B=12.32 tana1B - B2.45 -1.4L =1= 1.4412 tan 20o2 tan 20o栅槽 出水渠道连接处的渐窄局部长度 L2，m。LL= 12.422L1.44L =1 = 0.72m222- 6 -中北大
15、学水污染课程设计图 2-1 格栅计算示意图1通过格栅的水头损失 h ，mh = h10k2.5h= x0v 2 sina2.62gx = b s 42.7)式中，h1 设计水头损失，m；h0 计算水头损失，m；() 3bg重力加速度，m/s2，取 g=9.8m/s2；k系数，格栅受污泥堵塞时的水头损失增大倍数，一般承受 3；x 阻力系数，与栅条断面外形有关。可按手册供给的计算公式和相关系数计算。设栅条断面为锐边矩形断面； x = 2.42表 2-2 格栅的阻力系数x 的计算公式栅条断面外形锐边矩形迎水面为半圆形的矩形圆形迎水、背水面均为半圆形的矩形正方形计算公式数值xb=()sd43x = (
16、 d + s -1)2ed =2.42 =1.83 =1.79 =1.67 =0.64- 7 -中北大学水污染课程设计则： h= h k = b s4 v 2sina k() 310b2g 0.01 4= 2.42 3 0.92sin 60o 3 0.021 2 9.8 0.097m（3） 栅后槽总高度 H，m设栅前渠道超高 h2=0.3mH = h + h + h122.8则：H = h + h + h12（4） 栅槽总长度 L，m= 0.7 + 0.097 + 0.3=1.097 1.10 mL = L + L12+ 1.0 + 0.5 +12.9Htana式中， H 为栅前渠道深， H=
17、 h + h ， m1120.3 + 0.7则： L = 1.44 + 0.72 +1.0 + 0.5 +（5） 每日栅渣量 W，m3/dtan 60o= 4.237 4.24QWW =12.101000式中， W 每日栅渣量， m3 / dW 栅渣量，m3/(103m3 污水)1在格栅间隙为 19mm 的状况下，设栅渣量为每 1000m3 污水产 0.09m3 。则每日栅渣量：W =70000 0.091000- 8 -中北大学水污染课程设计6.3 m3/d0.2m3/d故承受机械清渣。我们承受钢丝绳牵引式格栅除污机。3 参考文献1 李亚峰，佟玉恒，陈杰.有用废水处理技术M.北京：化学工业出
18、版社，2023：212 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， 2023：1073 晋日亚，胡双启.水污染把握技术与工程M.北京：兵器工业出版社，2023： 214 高廷耀，顾国维，周琪.水污染把握工程M.北京：高等教育出版社，2023： 175 柏景方.污水处理技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2023：73 6赵庆良，任南琪.水污染把握工程M.北京：化学工业出版社，2023 7郑铭.环境工程原理设计应用M. 北京：化学工业出版社，2023，56- 9 -中北大学水污染课程设计4 完毕语这是我第一次做课程设计，刚开头不知道从何处下手，只是去图书馆找一些资料，但
19、又不知道该写点什么，但经过认真地思考和大家相互学习、相互争辩后， 知道大家都是从计算开头的，所以开头了水污染把握工程的设计。虽然在设计过程中遇到了很多困难，但是经过自己的努力一一被抑制。现在无论是材料的收集， 还是论文构造的安排，设计图的绘制，以及设计说明书的编写，都有了很大的提高，从中获得了很大的收获，学到了很多书本之外的学问。经过这次水污染把握工程的设计熬炼，现在初步具备水污染把握工程方案及设备确定的独立设计能 力，同时培育了我综合运用所学的理论学问、独立分析和解决水污染把握工程实际问题的实践力量。感谢教师在百忙之中抽出时间给我们细心的辅导和帮助，同时感谢在这次设计中帮助大家的同学。- 10 -中北大学水污染课程设计- 11 -