第二节 例 题
【例题3-1】 已知某城市的最大设计污水量Qmax=0.2m3/s，K总=1.5，计算格栅各部尺寸。
解：格栅计算图见图3-1。设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，用中格栅，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角α=60°
图3-1 格栅计算图
1—栅条；2—工作平台
栅条间隙数：
栅槽宽度：
取栅条宽度S=0.01m
B=S（n-1）+en=0.01（26-1）+0.02×26=0.8（m）
进水渠道渐宽部分长度：
若进水渠宽B1=0.65m，渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为0.77m/s
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
过栅水头损失：
因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入得：
栅槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.7（m）
H=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.8（m）
栅槽总长度：
栅渣量：取W1=0.07m3/（103m3）
栅渣量大于0.2m3/d，所以采用机械清渣。
【例题3-2】 某废水流量变化见表3-1，求水量调节池的最小容积。
表3-1 废水流量变化
解：用图解法计算
用下式求出做调节池8h内的累积容积，做出累积流量曲线。
式中 qi——在t时段内废水的平均流量，m3/h；
ti——时段，h。
在周期T内废水平均流量Q（m3/h）为：
调节池流量计算表见表3-2。
表3-2 调节池流量计算表
所以此水量调节池的容积最小为：87.75+201=288.75m3。
【例题3-3】 某工厂生产周期为8h，废水水量和BOD浓度变化如表3-3所列，取样间隔时间为1h。求调节池停留时间为8h和4h时出水BOD的浓度。
解：从表3-3查得平均流量为4.63m3/min，停留时间为8h，调节池的容积为：
V=Qt=4.63×8×60=2223（m3）
表3-3 流量和进出水BOD浓度
废水流量累积曲线见图3-2。
图3-2 废水流量累积曲线
第一时间间隔后的出水浓度为：
其他时间间隔后的出水浓度列于表3-3中。
调节池出水最大浓度与最小浓度比P为：
同样，可算出停留时间为4h时，调节池的容积、各时间间隔后的出水浓度及出水的P值。调节池出水的P值应小于1.2。实际调节池采用8h。
【例题3-4】 已知某化工厂酸性废水的平均日流量为1000m3/d，废水流量及盐酸浓度列于表3-4中，求6h的平均浓度和调节池的容积。
解：从表3-4中的数据可以看出，废水流量和浓度较高的时段为12～18h。此6h废水的平均浓度为：
选用矩形平面对角线出水调节池，其容积为：
表3-4 某化工厂酸性废水浓度与流量的变化
【例题3-5】 污水悬浮物浓度C0=400mg/L，用沉淀试验方法试验的结果见表3-5，试求：①需去除u0=2.5mm/s（0.15m/min）的颗粒的总去除率；②需去除u0=1mm/s （0.06m/min）的颗粒的总去除率。
表3-5 沉淀试验记录
解：用图解法，根据表3-5，在直角坐标纸上，纵坐标为剩余量P0，横坐标为沉淀速度ut，作P0-ut关系曲线见图3-3。从图可知，utdP是一块微小面积（图3-3阴影部分），
是关系曲线与纵坐标所包围的面积，如把此包围的面积划分成很多矩形小块，便可用图解的方法求得去除率。
图3-3 P0-ut关系曲线
把图3-3划分为8个矩形小块（划分越多，结果越精确），累计面积计算结果，列于表3-6。
表3-6 图解计算值
①要求去除u0=2.5mm/s的颗粒的总去除率：从图3-3查得u0=2.5mm/s时，剩余量P0=0.56；沉淀速度ut<u0=2.5mm/s的颗粒的去除量=0.226（表3-6），总去除率为
即ut≥2.5mm/s的颗粒，可去除44%，ut<2.5mm/s的颗粒，可去除9%。
②要求去除沉淀速度u0=1.0mm/s的颗粒的总去除率：从图3-3查得，u0=1.0mm/s时，P0=0.5；沉淀速度ut<u0的颗粒的去除量=0.1234，总去除率为：
即ut≥u0=1.0mm/s的颗粒，可去除50%，ut<u0=1.0mm/s的颗粒，可去除12.3%。
【例题3-6】 絮凝沉淀试验是在一个直径为150～200mm，高度为2000～2500mm，在高度方向每隔500mm设取样口的沉淀筒内进行，见图3-4（a）。将已知悬浮物浓度为C0及水温的水样注满沉淀筒，搅拌均匀后开始计时，每隔一定时间间隔，如10min、20min、30min、…、120min，同时在各取样口取水样50～100mL，分析各水样的悬浮物浓度，并计算出各自的去除率η=
×100%，记录于表3-7。求沉淀时间为30min、深度2m处的总去除率。
图3-4 絮凝沉降曲线
表3-7 絮凝试验记录表
解：根据表3-7，在直角坐标纸上，纵坐标为取样口深度（m），横坐标为取样时间（min），将同一沉淀时间、不同深度的去除率标于其上，然后把去除率相等的各点连接成等去除率曲线，见图3-4（b）。从图3-4（b）可求出与不同沉淀时间、不同深度相对应的总去除率。
先计算沉淀时间t=30min，深度H=2m处的沉淀速度为：
故凡ut≥u0=0.067m/min的颗粒都可被去除，由图3-4（b）知，这部分颗粒的去除率为45%。ut<u0=0.067m/min的颗粒的去除率可用图解法求得。图解法的步骤：①在等去除率曲线45%与60%之间作中间曲线［见图3-4（b）上的虚线］，该曲线与t=30min的垂直线交点对应的深度为1.81m，得颗粒的平均沉淀速度为u1=
=0.06m/min=1.0mm/s；②用同样的方法，在60%与75%两条曲线之间作中间曲线，中间曲线与t=30min的垂直线交点对应的深度为0.5m，得这部分颗粒的平均沉淀速度为u1=
=0.017m/min=0.28mm/s。沉淀速度更小的颗粒可略去不计。故沉淀时间t=30min，H=2m深度处的总去除率为：
【例题3-7】 某工业区的工业废水量为100000m3/d，悬浮物浓度C0=250mg/L，沉淀水悬浮物浓度不超过50mg/L，污泥含水率97%。通过试验取得的沉淀曲线见图3-5。试设计一沉淀池。
图3-5 沉淀曲线
解：（1）设计参数的确定 根据题意，沉淀池的去除率应为
，由图3-5可查得，当η=80%时，应去除的最小颗粒的沉速为0.4mm/s （1.44m/h），即表面负荷q=1.44m3/（m2·h），沉淀时间t=65min。
为使设计留有余地，对表面负荷及沉淀时间分别除以1.5及乘以1.75的系数：
设计表面负荷
由于q0=u0，故
设计沉淀时间t0=1.75t=1.75×65=113.75（min）=1.9h
设计污水量
（2）沉淀区各部尺寸（计算图见图3-6）
图3-6 平流沉淀池计算图
采用20座沉淀池，每池表面积A1=217m2，每池的处理量为Q1=208.3m3/h
沉淀池有效水深：
每个池宽为b取6.0m，池长为
长宽比核算
=
>4∶1合格。
（3）污泥区尺寸 每日产生的污泥量：
每座沉淀池的污泥量：
污泥斗容积（用锥体体积公式）：
式中 f1——污泥斗上口面积，m2；
f2——污泥斗下底面积，m2；
h4——污泥斗的高度，m。
本题的f1=6×6=36m2，f2=0.4×0.4=0.16m2，污泥斗为方斗，α=60°，h4=2.8×1.732=4.8m（见图3-6）。
若每座沉淀池设两个污泥斗，每个污泥斗的容积为：
故每座沉淀池的污泥斗可储存2d的污泥量，满足要求。
（4）沉淀池的总高度 采用机械刮泥，缓冲层高h3=0.6m（含刮泥板），平底，故：
H=h1+h2+h3+h4=0.3+1.82+0.6+4.8=7.52（m）
（5）沉淀池总长度
L=0.5+0.3+36=36.8（m）
式中 0.5——流入口至挡板距离；
0.3——流出口至挡板距离。
（6） 出水堰长度复核
出水堰长度见图3-6。每池出水堰长度为6+8+8=22m，出水堰负荷为208.3×1000/3600=58L/s，58/22=2.64L/（s·m）<2.9合格。
【例题3-8】 某城市污水厂的最大设计流量Qmax=2450m3/L，设计人口N=34万，采用机械刮泥，设计辐流式沉淀池。
解：计算草图见图3-7。
图3-7 辐流式沉淀池计算图
（1）沉淀池表面积和池直径 设池数n=2，表面水力负荷q0=2m3/（m2·h）
（2）沉淀池有效水深（设沉淀时间 t=1.5h）
h2=q0t=2×1.5=3（m）
（3） 沉淀部分有效容积V'
V'=Qmaxt/n=2900×1.5/2=2175（m3）
（4）污泥部分所需的容积V 设每人每日产生的湿污泥量S=0.5L，取污泥清除时间间隔T=4h，则
（5）污泥斗容积V1 设中心泥斗的上口半径r1=2m，下口半径r2=1m，斗壁倾角α=60°，则污泥斗高度
（6）污泥斗以上池底污泥容积V2 设池底坡度为i=0.05，则泥斗以上池底积泥厚度
共可贮存污泥体积为V1+ V2=12.7+167.1=179.8m3 >14.2m3，足够
（7）沉淀池总高度H
取保护高h1=0.3m；
（8）校核径深比
D/h2=28/3=9.3（在6～12范围内，符合要求）
【例题3-9】 某城市的设计污水量为50000m3/d，曝气池回流污泥比为0.5，污水温度为20℃，计算周边进、出水辐流沉淀池。
解：用两座池，表面负荷取3m3/（m2·h），沉淀区面积为
（1）流入槽 设计流量应加上回流污泥量，即50000+0.5×50000=75000m3/d。设流入槽宽B=0.6m，水深为0.5m，流入槽流速
。取导流絮凝区停留时间为600s，Gm=20s-1，水温为20℃，v=1.06×10-6m2/s
孔径用Φ50mm，每座池流入槽内的孔数：
（2）导流絮凝区 导流絮凝区的平均流速
式中 n——池数。
核算Gm值：
Gm在10～30s-1，合格。
【例题3-10】 某城市污水最大秒流量为qmax=0.4m3/s，拟采用竖流式沉淀池作为初次沉淀池。
解：根据竖流式沉淀池的一般规定进行设计。
（1）中心管面积与直径
若用8座沉淀池，则每座池中心管面积为
（2）沉淀池的有效沉淀高度，即中心管高度
h2=3600vt=3600×0.0007×1.5=3.78m，取3.8m
（3）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度
（4）沉淀池总面积及沉淀池直径
每座沉淀池的沉淀区面积
每座池的总面积为
每座直径
（5）污泥斗及污泥斗高度 取α=60°，截头直径为0.4m，则
（6）沉淀池的总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.8+0.2+0.3+8.3=12.9（m）