公式集锦！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工具，在这里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，可选择性观看。

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；0.10~0.05m ³ /103m ³  (栅渣/废水）。      

格栅间隙30~50mm；0.03~0.01m ³ /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，m ³ /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      

     
     

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 G _c 计算      

顶板自重 G ₁ =180.00 kN      

池壁自重 G ₂ =446.25kN      

底板自重 G ₃ =318.75kN      

水池结构自重 G _c = G ₁ + G ₂ + G ₃ =945.00 kN      

(2)池内水重 G _w 计算      

池内水重 G _w =721.50 kN      

(3)覆土重量计算      

池顶覆土重量G _t1 = 0 kN      

池顶地下水重量G _s1 = 0 kN      

底板外挑覆土重量G _t2 = 279.50 kN      

底板外挑地下水重量G _s2 = 45.50 kN      

基底以上的覆盖土总重量 G _t = G _t1 + G _t2 = 279.50 kN      

基底以上的地下水总重量 G _s = G _s1 + G _s2 = 45.50 kN      

(4)活荷载作用 G _h      

顶板活荷载作用力G _h1 = 54.00 kN      

地面活荷载作用力G _h2 = 65.00 kN      

活荷载作用力总和 G _h = G _h1 + G _h2 =119.00 kN      

(5)基底压力 P _k      

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

基底压强: P _k =( G _c + G _w + G _t + G _s + G _h )/A      

=(945.00+721.50+279.50+45.50+119.00)/42.500= 49.66 kN/m ²      

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r _m      

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

= 15.33 kN/m ³      

(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/m ³      

(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          

P _k =49.66      

二、 抗浮验算          

抗浮力G _k = G _c + G _t + G _s =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      

G _k /F=1270.00/425.00=2.99 > K _f =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： P ₁ =25.00×0.200= 5.00 kN/ m ²      

池顶活荷载标准值： P _h = 1.50 kN/ m ²      

池顶均布荷载基本组合：      

Q _t = 1.20× P ₁ + 1.27× P _h = 7.91 kN/ m ²      

池顶均布荷载准永久组合：      

Q _te = P ₁ + 0.40× P _h = 5.60 kN/ m ²      

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/ m ² )：      

池内底部水压力： 标准值= 25.00 kN/ m ² , 基本组合设计值=31.75 kN/ m ²      

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：      

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

= 39.59kN/ m ²      

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：      

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

= 31.00kN/ m ²      

板底均布净反力基本组合:      

Q = 39.59-0.300×25.00×1.20= 30.59 kN/ m ²      

板底均布净反力准永久组合:      

Q _e = 31.00-0.300×25.00      

= 23.50 kN/ m ²      

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：      

Q _b =[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/ m ²      

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/ m ²      

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：      

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

= 39.72kN/ m ²      

板底均布净反力准永久组合：      

Q _e =39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)
= 7.22kN/ m ²        

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: L _x = 4.100 m， L _y = 7.600 m , 四边简支      

按双向板计算：      

     

     

B侧池壁内力：      

计算跨度： L _x = 7.700 m, L _y = 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： L _x = 4.200m, L _y = 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:m m ² /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： P ₁ =工况全压(Pa)、 P ₂ =设计标准压力(或表中全压Pa)、B=当地大气压(mmHg)、 T ₂ =工况介质温度℃、 T ₁ = 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。       

1mmH ₂ O=9.8073Pa      

1mmHg=13.5951mmH ₂ O      

760mmHg=10332.3117 mmH ₂ O       

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：v ₁ ——渠内最大水流速度(m/s )；      

b ₁ ——进水渠道宽度(m)；      

h ₁ ——进水渠道有效水深(m)。      

设计中取b ₁ =1.0m，h ₁ =1.0m      

v ₁ =0.66/(2×1.0×1.0)=0.33m/s      

反应池采用潜孔进水，孔口面积      

F=Q _s /Nv ₂      

式中：F——每座反应池所需孔口面积(m ² )；      

v ₂ ——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/s 。      

设计中取v ₂ =0.4 m/s      

F=0.66/2×0.4=0.66m ²      

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( m ² )。      

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(m ³ /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% m ³ /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%)=1.43m ³ /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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