栅前水深怎么确定？

【专家解说】：① 确定栅前水深
根据最优水力断面公式 计算得：
（1-1）

所以栅前槽宽约0.283m。栅前水深h≈0.142m
说明：由于水量小的缘故，计算数据偏小，这里为了设计的需要、施工的方便以及设备选型的准确，取栅槽宽度0.60m，栅前水深0.30m。
② 格栅计算
（1-2）
n—格栅间隙数
代入数据得： =36（条）
栅槽有效宽度（B）， 设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。
=0.494m
取格栅宽度B=0.8m
通过格栅的水头损失h1
（1-3）
（1-4）
h0—计算水头损失；
g—重力加速度，取9.81m/s2；
K—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般K=3.0；
ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关， ，当为矩形断面时， =2.42。
= =0.098m
所以：栅后槽总高度H
=0.3+0.098+0.3=0.698m
——栅前渠超高，取0.3m
栅槽总长度L
=0.275m （1-5）
（1-6）
=0.3+0.3=0.6m
2.26m
L1—进水渠长，m； L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；
B1—进水渠宽，； α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。
(3) 栅渣量计算
对于栅条间距b=4mm的细格栅，对于属于精细化工范畴的化学制药厂废水，每单位体积污水拦截污物为W1=0.03 m3/103m3，每日栅渣量为：
=0.04 m3/d （1-7）
拦截污物量小于0.3m3/d,应采用人工清渣。
3.3.2 调节池
(1) 设计说明
根据生产废水排放规律，以及后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，设调节池3座，分别是：高浓度调节池、储液池和低浓度调节池。
(2)设计计算
① 高浓度调节池的设计和计算
高浓度调节池主要调节各主要生产工段的生产废水，对其进行水质水量的调节，采用底下式，加盖（为了防止挥发性物质挥发，污染环境）。
设调节池水力停留时间为T=3d，则调节池的有效容积为：
=513 m3 （2-1）
——为高浓度有机废水水量
取平面尺寸为（12 12）m2，设一座
则有效水深 =3.56m （2-2）
取超高0.3m
所以H=h+0.3=3.9m
说明：采用地下式，不设污泥斗，设搅拌器一套。因为高浓度有机废水中含有大量的有机物，其中包括难降解的、大分子的和有毒的，如果设有污泥斗，在它的污泥中，BOD和COD负荷都会很高，而且难以处理。
设备：100WL30-20-5.5型污水泵两台，一备一用。性能：流量30m3/h，扬程20m，出口直径100mm，效率42%，电动机功率5.5kw。
② 储液池的设计及计算
储液池的作用是储存经过高浓度调节池的有机废水。
设水力停留时间为1.5d
有效容积为： =256.5m3
取平面尺寸为（ ）m2
有效水深为： =3.56m
取超高0.3m
所以H=h+0.3=3.9m
说明：采用地下式，不设污泥斗，设搅拌器一套。
③ 低浓度调节池（总调节池）的设计及计算
低浓度有机废水包括生产工艺中的冲洗废水、污冷凝水、生活污水等。
在储液池经过化学氧化的高浓度有机废水也进入总调节池。
设水力停留时间为1.6d
有效容积为： =1920m3
取平面尺寸为（ ）m2
则有效水深为： =3.56m
取超高0.3m，所以H=h+0.3=3.9m。
说明：不设污泥斗，设搅拌器一套。
3.3.3 UASB反应器
(1) 设计说明
UASB反应器由反应区、进水管道和位于上部的三相分离器组成。反应器下部由具有良好的沉淀和絮凝性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床，污水从进水口自下而上通过污泥床，与厌氧污泥充分接触反应。厌氧分解过程中产生的沼气形成微小气泡不断释放、上升，逐渐形成较大气泡。反应器中，上部污泥在沼气的扰动下形成污泥质量分数较低的悬浮层，顶部的分离器进行污泥、沼气和废水的三相分离。处理后的水从沉淀区上部溢流排出，气室的沼气可用管道导出，沉淀在泥斗壁上的污泥在重力作用下沿泥斗壁斜面下滑回到反应区，使得反应区有足够的污泥浓度。
本设计中UASB采用钢筋混凝土结构，截面取正方形。
本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。
设计流量 1200 m³/d =50m³/h
进水浓度 CODcr=5000mg/L COD去除率为87.5%
容积负荷 Nv=6.5kgCOD/(m³•d)
产气率 r=0.4m³/kgCOD
污泥产率 X=0.15kg/kgCOD
(2) UASB反应器工艺构造设计计算
① UASB总容积计算
UASB总容积：
V = QSr/Nv = 1200×5×87.5%/6.5 = 807.7 m³ （3-1）
选用两座反应器，则每座反应器的容积 Viˊ= V/2 = 404 m³
设UASB的体积有效系数为87%，则每座反应器的实需容积
Vi = 404/87%= 464m³
若选用截面为8m×8m 的反应器两座，则水力负荷约为
0.3m³/(m²•h)<1.0m³/(m²•h) 符合要求
求得反应器高为8m，其中有效高度7.5m，保护高0.5m.
② 三相分离器的设计
UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：
a.液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响
沉淀效果。
b. 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m³/(m²•h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。
c. 沉淀斜板倾角不小于50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。
d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。
三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。
三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。本设计采用上集气罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。

取上下三角形集气罩斜面的水平倾角为θ=55°，h2=0.5m
根据图b所示几何关系可得：
b1=h2/tgθ=0.5/tg55°=0.35m （3-2）
b2=b-2 b1=2.67-2×0.35=1.97m （3-3）
下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速v1可用下式计算：
v1 = Q/S1 （3-4）
S1 = b2×l×n = 1.97×8×3 = 47.28 m² （3-5）
= 25/47.28 = 0.53m/h < 2m/h
取CD为0.3m，上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝流速v2可用下式计算：
v2 = Q/S2
S2 = CD×l×2n = 0.3×8×2×3 = 14.4 m²
= 25/14.4 = 1.74m/h < 2m/h
满足v1 < v2 < 2.0m/h 的要求
取CE=0.3m，则上三角形集气罩的位置即可确定，且
BC = CE/sin35°= 0.3/sin35°= 0.52m
AB = ( b1-CD)/cos55°= 0.09m
h3 \ = [Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°
=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2] •tg55°= 1.26m
取水深h1 = 0.8m.
集气罩及各部分的尺寸标注见下图：
气分离效果的校核:
设沼气气泡的直径d=0.008cm, 20℃时，净水的运动粘滞系数υ=0.0101cm2/s，取废水密度ρ1=1.01g/cm³,沼气密度ρ=1.2×10-3g/cm³，碰撞系数β=0.95,动力粘滞系数
µ=υ•ρ=0.0101×1.01=0.0102g/(cm•s)
由于废水的µ一般大于净水，可取废水的µ=0.02g/(cm•s)
则气泡的上升速度vb= βg•(ρ1-ρ) •d²/18µ （3-6）
= 0.95×981×(1.01-1.2×10-3) ×0.008²/(18×0.02)
= 0.167cm/s =6.01m/h
va= Q/S3=25/(0.3×8×6)=1.74m/h
根据以上的计算结果有
BC/AB=0 .52/0.56=2
vb/va =6.01/1.74=3.45
满足 vb/va > BC/AB 的要求,则直径大于0.008的气泡均可进入气室.
③ 布水系统的设计
两池共用一根DN150的进水干管， 采用穿孔管配水。每座反应器设4根DN150长6.7m的穿孔管，每两根管之间的中心距为2m，配水孔径采用 7φ14mm,孔距为2m,即每根管上设4个配水孔,每个孔的服务面积2m×2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反应器底0.20m.
每座反应器共有16个配水孔,若采用连续进水,则每个孔的孔口流
2.11m/s > 2m/s ,符合要求.
估算布水系统的水头损失为0.7m,UASB的水头损失为0.8m,则废水在UASB反应器中的总水头损失为1.5m.
管道布置见图10：
水面低0.6m.
④出水渠的设计计算
每座UASB反应器设四条出水渠,出水渠保持水平,四条出水渠的出水汇入集水渠,再经出水管排出.
a.出水渠: 采用锯齿形出水渠,钢结构.渠宽取0.2m,渠深取0.3m.

b.三角堰设计计算
每座UASB反应器处理水量7L/s,溢流负荷为1～2L/(m•s)
设计溢流负荷取f=2L/(m•s),则堰上水面总长
L= q/f= 7/2= 3.5m （3-7）
设计90°三角堰,堰高 H=50mm,堰口宽 B=100mm,堰上水头 h=25mm,则堰口水面宽 b=50mm,三角堰数量 n=L/b=3.5/0.05=70个.
设计堰板长为8-0.3=7.7m,共6块,每块堰10个100mm堰口,10个670mm间隙.
堰上水头校核:
则每个堰出流率 q=0.007/70=1×10-4m³/s
按90°三角堰计算公式 q=1.43h5/2 （3-8）
则堰上水头为 h=(q/1.43)0.4=(1×10-4/1.43) 0.4=0.022m
c. 集水渠: 集水渠宽取0.3m, 集水渠底比反应器内
d. 出水管: 取DN150的铸铁管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再汇入位于走道下的DN200的排水总管.
e.浮渣挡板:为防止浮渣进入曝气池,在出水渠外侧0.3m处设浮渣挡板.挡板深入水面下0.2m,水面上0.025m.

⑤ 排泥管的设计计算
a.排泥量的设计计算
每座UASB的设计流量Q=600m³/d,进水COD浓度为5000mg/L,COD去除率为87.5%,产泥系数为R=0.15kg干泥/kgCOD,则产泥量
Q=600×5000÷1000×0.875×0.15=394kg干泥/d
设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m³,则每日产生的湿污泥量 Q=394/(1000×2%)=19.7m³/d
则两座UASB的总产泥量
Q0=2×19.7=39.4m³/d
⑥ 沼气管道系统设计计算
a.产气量计算
每座UASB设计流量 Q＝25m ³/h
进水CODcr S0=5000mg/L=5kg/m³
COD去除率 E=87.5%
产气率 r=0.4 m³/kgCOD
则产气量 Gi=Q•S0•Er （3-9）
=25×5×0.875×0.4=43.75 m ³/h
两座UASB产气量共为 G=87.5 m ³/h
b.沼气管道的设计
出气管: 根据三相分离器的特点,每一个集气罩分别引一根出气管,管径为DN100.
水封罐: 本设计选用D=500mm的水封罐.
水封高度 H=H1-HM
H1—大集气罩内的压力水头,取为1mH2O
HM—沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O
则H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O
取水封罐高度Hˊ=1.0m ,其中超高为0.4m