2. 格栅除污机选型与过栅流速校核

设计输入与计算基准

某市政污水处理厂粗格栅渠设计规模：平均流量 Q_avg = 1200 m³/h，总变化系数 K_z = 1.5，则设计流量 Q_max = 1800 m³/h = 0.5 m³/s。栅渠设 2 条并联渠道（一用一备，事故时同时运行），单渠设计流量 Q = 0.5 m³/s。栅条间隙 b = 20 mm，栅条厚度 s = 10 mm，安装倾角 α = 75°，栅前水深按高水位 h₁ = 1.0 m、低水位 h₁ = 0.6 m 两种工况校核。

过栅流速与水头损失计算

栅条阻塞系数按 k = 1.1（机械清渣，间隙 20 mm 取偏安全值）。栅条净间隙总面积由渠道宽度决定，先按经验取栅前流速 v₁ = 0.6 m/s 反算栅渠宽度：

B = Q / (v₁ · h₁) = 0.5 / (0.6 × 1.0) ≈ 0.83 m  → 取 B = 0.9 m
栅条根数 n = (B + s) / (b + s) - 1 = (900 + 10) / (20 + 10) - 1 ≈ 29 根
有效过水宽度 B_eff = n · b = 29 × 20 = 580 mm = 0.58 m

过栅流速按连续性方程计算（考虑阻塞系数）：

v = Q · k / (B_eff · h₁)
高水位：v = 0.5 × 1.1 / (0.58 × 1.0) ≈ 0.95 m/s
低水位：v = 0.5 × 1.1 / (0.58 × 0.6) ≈ 1.58 m/s

水头损失采用 Kirschmer 公式：

h_L = β · (s/b)^(4/3) · (v²/2g) · sinα
取 β = 1.79（矩形栅条），s/b = 0.5，sin75° ≈ 0.966
高水位：h_L = 1.79 × 0.5^(4/3) × (0.95²/19.62) × 0.966 ≈ 0.036 m
低水位：h_L = 1.79 × 0.5^(4/3) × (1.58²/19.62) × 0.966 ≈ 0.100 m

选型判断与规格匹配

由计算结果可知，高水位工况下过栅流速 0.95 m/s、水头损失 0.036 m，均处于合理区间；低水位工况流速 1.58 m/s 超限，说明低水位是控制工况。选型时需同时满足：

• 设备类型：渠宽 0.9 m、间隙 20 mm、安装角 75°，回转式格栅除污机耙齿间距与栅隙匹配度高，且对渠宽适应范围（0.5~2.0 m）覆盖良好；转鼓式虽可用于 ≤1.2 m 渠道，但鼓面过流面积需额外核算，且 75° 安装角非其典型布置，故优先回转式。
• 过流能力：设备额定过流能力应 ≥ 单渠设计流量 0.5 m³/s（1800 m³/h），并留 10%~20% 余量，即选 ≥ 2000 m³/h 规格。
• 栅前水位控制：低水位 0.6 m 时流速超限，运行上应将栅前低水位抬升至 ≥ 0.8 m（对应 v ≈ 1.19 m/s），或在该工况下切换为双渠同时运行以降低单渠流量。

校核结果汇总