格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿的计算

水处理公式是我们在工作中经常要使用到的东西，在这里我总结了几个常常用到的计算公式，按顺序分别为 格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿 的计算，大家可有目的性的观看。

本文共计4835字，所需时常10min，建议选择性观看。

格栅的设计计算

一、格栅设计一般规定

1、栅隙

(1)水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。

(2) 废水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：最大间隙40mm，其中人工清除25~40mm，机械清除16~25mm。废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙50~100mm。

(3) 大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。

(4) 如泵前格栅间隙不大于25mm，废水处理系统前可不再设置格栅。

2、栅渣

(1) 栅渣量与多种因素有关，在无当地运行资料时，可以采用以下资料。

格栅间隙16~25mm；0.10~0.05m3/103m ³  (栅渣/废水）。

格栅间隙30~50mm；0.03~0.01m3/103m ³  (栅渣/废水）。

(2) 栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m ³ 。

(3) 在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m ³ )，一般应采用机械清渣。

3、其他参数

(1) 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。

(2) 格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

(3) 格栅倾角一般采用45°~75°，小角度较省力，但占地面积大。

(4) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。

(5) 设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。

(6) 大中型格栅间内应安装吊运设备，以进行设备的检修和栅渣的日常清除。

二、格栅的设计计算

1、平面格栅设计计算

(1) 栅槽宽度B

   

式中，S为栅条宽度，m；n为栅条间隙数，个；b为栅条间隙，m；为最大设计流量，m3/s；a为格栅倾角，（°); h为栅前水深，m，不能高于来水管（渠）水深；v为过栅流速，m/s。

(2) 过栅水头损失如

   

式中，h ₀ 为计箅水头损失，m；k为系数，格栅堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；ζ 为阻力系数，与栅条断而形状有关，按表2-1-1阻力系数ζ计箅公式计算；g为重力加速度，m/s ² 。

(3) 榭后槽总高H

   

式中，h ₂ 为栅前渠道超高，m，—般采用0.3。

(4) 栅槽总长L

   

式中，L ₁ 为进水渠道渐宽部分的长度，m；L ₂ 为栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度；H ₁ 为栅前渠道深，m；B ₁ 为进水渠宽，m；α ₁ 为进水渠道渐宽部分的展开角度，（°)，一般可采用20。

(5)每日栅渣量W

   
 

式中，W ₁ 为栅渣量，m ³ /10 ³ m ³ 废水，格栅间隙为16~25mm时，W ₁ =0.10~0.05；格栅间隙为30~50mm时，W ₁  =0.03~0.01；Kz为城市生活污水流量总变化系数。

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污泥池计算公式

一、地基承载力验算        

1、 基底压力计算        

(1)水池自重Gc计算    

顶板自重G1=180.00 kN    

池壁自重G2=446.25kN    

底板自重G3=318.75kN    

水池结构自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN    

(2)池内水重Gw计算    

池内水重Gw=721.50 kN    

(3)覆土重量计算    

池顶覆土重量Gt1= 0 kN    

池顶地下水重量Gs1= 0 kN    

底板外挑覆土重量Gt2= 279.50 kN    

底板外挑地下水重量Gs2= 45.50 kN    

基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN    

基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN    

(4)活荷载作用Gh    

顶板活荷载作用力Gh1= 54.00 kN    

地面活荷载作用力Gh2= 65.00 kN    

活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN    

(5)基底压力Pk    

基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.000×8.500 = 42.50 m2    

基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A    

=(945.00+721.50+279.50+45.50+119.00)/42.500= 49.66 kN/m2    

2、 修正地基承载力        

(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm
   

rm=[1.000×(20.00-10)+2.000×18.00]/3.000    

= 15.33 kN/m3    

(2)计算基础底面以下土的重度r    

考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3    

(3)根据基础规范的要求，修正地基承载力:    

fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)    

= 100.00+0.00×10.00×(5.000-3)+1.00×15.33×(3.000-0.5)    

= 138.33 kPa    

3、 结论        

Pk=49.66 <fa=138.33 kPa, 地基承载力满足要求。    

二、 抗浮验算        

抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=945.00+279.50+45.50=1270.00 kN    

浮力F=(4.500+2×0.250)×(8.000+2×0.250)×1.000×10.0×1.00=425.00 kN    

Gk/F=1270.00/425.00=2.99 > Kf=1.05, 抗浮满足要求。    

三、荷载计算        

1、 顶板荷载计算:        

池顶板自重荷载标准值：P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2    

池顶活荷载标准值：Ph= 1.50 kN/m2    

池顶均布荷载基本组合：    

Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2    

池顶均布荷载准永久组合：    

Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2    

2、 池壁荷载计算:        

池外荷载： 主动土压力系数Ka= 0.33    

侧向土压力荷载组合(kN/m2)：    

     
      池内底部水压力： 标准值= 25.00 kN/m2, 基本组合设计值=31.75 kN/m2
     

3 、底板荷载计算(池内无水，池外填土)：        

水池结构自重标准值Gc=945.00kN    

基础底面以上土重标准值Gt=279.50kN    

基础底面以上水重标准值Gs=45.50kN    

基础底面以上活载标准值Gh=119.00kN    

水池底板以上全部竖向压力基本组合：    

Qb = (945.00×1.20+279.50×1.27+45.50×1.27+119.00×1.27×0.90)/42.500    

= 39.59kN/m2    

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：    

Qbe = (945.00+279.50+45.50×1.00+1.50×36.000×0.40+10.00×6.500×0.40)/42.500    

= 31.00kN/m2    

板底均布净反力基本组合:    

Q = 39.59-0.300×25.00×1.20= 30.59 kN/m2    

板底均布净反力准永久组合:    

Qe = 31.00-0.300×25.00    

= 23.50 kN/m2    

4、 底板荷载计算(池内有水，池外无土):        

水池底板以上全部竖向压力基本组合：    

Qb=[4.500×8.000×1.50×1.27+945.00×1.20+(3.900×7.400×2.500)×10.00×1.27]/42.500
= 49.86kN/m2    

板底均布净反力基本组合：    

Q = 49.86-(0.300×25.00×1.20+2.500×10.00×1.27) = 9.11kN/m2    

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：    

Qbe=[4.500×8.000×1.50×0.40+945.00+(3.900×7.400×2.500)×10.00]/42.500     

= 39.72kN/m2    

板底均布净反力准永久组合：    

Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)
= 7.22kN/m2     

四、内力、配筋及裂缝计算        

1、 弯矩正负号规则        

顶板：下侧受拉为正,上侧受拉为负    

池壁：内侧受拉为正,外侧受拉为负    

底板：上侧受拉为正,下侧受拉为负    

2、 荷载组合方式        

1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)    

2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)    

3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)    

顶板内力：    

计算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四边简支    

按双向板计算：    

     
   

   

B侧池壁内力：    

计算跨度：Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m ,  三边固定,顶边简支    

池壁类型：浅池壁,按竖向单向板计算    

池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m)：    

基本组合：-8.13， 准永久组合：-5.61    

池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m)：    

基本组合：6.95，准永久组合：5.47    

基本组合作用弯矩表(kN·m/m)    

     
      底板内力：    

计算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算。    

1、池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)    

基本组合作用弯矩表：    

   

配筋及裂缝：    

配筋计算方法：按单筋受弯构件计算板受拉钢筋。    

裂缝计算根据《水池结构规程》附录A公式计算。    

按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下：    

顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)    

     
   

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风机常需用的计算公式
(简化，近似，一般情况下用)

1、轴功率：

注： 0.8是风机效率,是一个变数,0.98是一个机械效率也是一个变数(A型为1,D、F型为0.98,C、B型为0.95)

2、风机全压：(未在标准情况下修正)

式中： P1=工况全压(Pa)、P2=设计标准压力(或表中全压Pa)、B=当地大气压(mmHg)、T2=工况介质温度℃、T1= 表中或未修正的设计温度℃、760mmHg=在海拔0m,空气在20℃情况下的大气压。

海拨高度换算当地大气压： 

(760mmHg)－(海拨高度÷12.75)=当地大气压 (mmHg) 

注： 海拔高度在300m以下的可不修正。 

1mmH2O=9.8073Pa

1mmHg=13.5951mmH2O

760mmHg=10332.3117 mmH2O 

风机流量0～1000m海拨高度时可不修正；

1000～1500M海拨高度时加2%的流量； 

1500～2500M海拨高度时加3%的流量；

2500M以上海拨高度时加5%的流量。 

比转速：ns

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MBR计算公式

               
       

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AAO进出水系统设计计算

一、曝气池的进水设计 

初沉池的来水通过DN1000mm 的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为0.84m/s。在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段，进水渠道宽1.0m，渠道内水深为1.0m，则渠道内最大水流速度

式中：v1——渠内最大水流速度(m/s )；

b1——进水渠道宽度(m)；

h1——进水渠道有效水深(m)。

设计中取b1=1.0m，h1=1.0m

V1=0.66/(2×1.0×1.0)=0.33m/s

反应池采用潜孔进水，孔口面积

F=Qs/Nv2

式中：F——每座反应池所需孔口面积(m2)；

v2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。

设计中取v2=0.4 m/s

F=0.66/2×0.4=0.66m2

设每个孔口尺寸为0.5m×0.5m，则孔口数

N=F/f

式中：n——每座曝气池所需孔口数(个)；

f——每个孔口的面积( m2 )。

n=0.66/0.5×0.5=2.64

取n=3

孔口布置图如下图图所示：

二、曝气池出水设计

厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头

式中：H——堰上水头(m)；

Q——每座反应池出水量(m3/s)，指污水最大流量( 0.579m/s)；与回流污泥量、回流量之和(0.717×160% m3/s)；

m——流量系数，一般采用0.4～0.5；

b——堰宽(m)；与反应池宽度相等。

设计中取m=0.4，b=5.0m

设计中取为0.19m。

厌氧—缺氧—好氧池的最大出水流量为(0.66+0.66/1.368×160%)=1.43m3/s，出水管管径采用DN1500mm，送往二沉池，管道内的流速为0.81m/s。

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芬顿计算公式

       

         

          

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