水污染控制工程計(jì)算題分析解析0001

1、1 計(jì)算題1.1 已知某小型污水處理站設(shè)計(jì)流量 Q=400m3/h，懸浮固體濃度 SS=250mg/L。設(shè)沉淀效率為 55。根 據(jù)實(shí)驗(yàn)性能曲線查得 u0=2.8m/h ，污泥的含水率為 98，試為處理站設(shè)計(jì)豎流式初沉池。設(shè)計(jì)沉淀池?cái)?shù)為四只，池型為圓形，估算單池的直徑約為7m，符合要求單池流量 Q=Q/4=100m3/h設(shè)計(jì)參數(shù)：污水在中心管內(nèi)的流速 v0=30mm/s=0.03m/s32表面水力負(fù)荷 q=u0=2.8m /(m h)(1)估算豎流沉淀池直徑，確定池?cái)?shù)。(2) 中心管的截面積和直徑Q 100 / 3600v00.030.93m2 (v0取0.03m/s)(3) 喇叭口直徑 d1=

2、1.35d=1.35 1.1=1.5m(4) 反射板直徑 =1.3 d1=2.0m(5) 中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h3Qv1 d1100/ 36000.02 3.14 1.50.29 0.3m( 取 v1 =0.02m/s) .(6) 沉淀區(qū)面積Q 100 2 f135.7m1 q 2.8D4( f1 f2)4(35.7 0.93)(7) 沉淀池直徑6.8m 7m(8) 沉淀區(qū)的深度： h2=vt=2.8 1.3=3.643.7m(設(shè)沉淀時(shí)間為 1.3h)D/h2=7/3.7=1.8910 ，符合要求。4) 曝氣池的總高度：設(shè)計(jì)取超高(保護(hù)高度H2)為 0.8m，則曝氣池的總高度 H

3、 H1 H2 4.8m5) 曝氣池的平面形式：設(shè)計(jì)曝氣池為 3 廊道形式，則每廊道長 L 1=L/3=210/3=70m 。則曝氣池的平面尺寸為：曝氣池長 L1=70m；曝氣池寬 B1B36318m。6) 曝氣池的進(jìn)水方式：為使曝氣池的能夠按多種方式運(yùn)行，將曝氣池的進(jìn)水與污泥回流安排在每一廊 道的首端以及廊道的中間部分。若從曝氣池的第一廊道首端進(jìn)水并回流污泥，則為傳統(tǒng)推流方式運(yùn)行；若 從曝氣池的第一廊道的首端回流污泥，從第三廊道的中間進(jìn)水，則為生物吸附再生方式運(yùn)行；若從曝氣池 的第一廊道回流污泥，而沿每一廊道的池長多點(diǎn)進(jìn)水，則為階段曝氣方式(逐步曝氣 )運(yùn)行。3. 曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)采用直徑

4、為 300mm 的圓盤式微孔曝氣釋放器，安裝在距離曝氣池的池底 200mm 處。根據(jù)第四節(jié)的計(jì)算，鼓風(fēng)機(jī)的供氣量為 107.4m3/min，設(shè)計(jì)取 110m3/min。 根據(jù)計(jì)算，鼓風(fēng)機(jī)房至最不利點(diǎn)的空氣管道壓力損失為1.735kPa，則取微孔曝氣盤及其配管的空氣壓力損失為 4.9kPa。則總壓力損失為 1.735+4.9=6.635kPa 。取釋放器出口剩余壓力 3kPa。鼓風(fēng)機(jī)所需壓力為 p(4.0-0.2)9.86.635+3=46.9kPa。設(shè)計(jì)采用風(fēng)量為 40m3/min ，風(fēng)壓為 49kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī) 4臺(tái)，3用 1備，常開 3 臺(tái)，風(fēng)量 120m3/min ， 高峰時(shí) 4 臺(tái)全

5、開，風(fēng)量 160m3/min ，低負(fù)荷時(shí)可開 2 臺(tái)，風(fēng)量 80m3/min 。4. 二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池采用幅流式沉淀池，用表面負(fù)荷法計(jì)算，設(shè)計(jì)取表面負(fù)荷q=1.0m3/m2h(一般為 0.751.5)。3(1) 表面積：廢水最大時(shí)流量： Qmax1.5Q/241.530000/24=1875m 3/h沉淀池表面積 AQmax/q=1875/1.0=1875m 2設(shè)計(jì)選擇 4 座沉淀池（ n=4），則每座二沉池的表面積 A1為： A1A/n=1875/4=468.75m2：每座二沉池的直徑設(shè)計(jì)取 D125m3）有效水深：設(shè)計(jì)取分離澄清時(shí)間t為 2小時(shí)（ 1.52.5h），則有效水深 H1

6、為：H1 Qmaxt/A=18752/1875=2m。選用直徑為 25 米的刮泥設(shè)備，取超高 300mm，緩沖區(qū)高度 300mm。根據(jù)刮泥設(shè)備的要求設(shè)計(jì)二沉池 池底及泥斗部分。5. 剩余污泥量的計(jì)算 每日污泥的增長量（剩余污泥量）為： X a Q（S0 Se） b V X 根據(jù)實(shí)驗(yàn)或手冊(cè)，取 a 值為 0.6，b 值為 0.075 ，則剩余污泥量為：X 0.6 30000 （200 20） 0.075 10000 2000 1740000g/d 1.74t/d 每天排放含水率為 99.2%的剩余污泥量為： 217.5 噸。6. 回流污泥系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)采用污泥回流比 35，最大回流比為 70，

7、按最大回流比計(jì)算：污泥回流量 QR RQ 0.7030000/24=875m3/h 采用螺旋泵進(jìn)行污泥提升，其提升高度按實(shí)際高程布置來確定，本設(shè)計(jì)定為2.5m，根據(jù)污泥回流量，選用外徑為 700mm，提升量為 300m3/h的螺旋泵 4臺(tái)，3用 1備。7. 營養(yǎng)物的平衡計(jì)算（1）BOD530000（0.2-0.02）=5400kg/d ；（2）氮 （N） 每日從廢水中可獲得的總氮量為： N1 0.0330000900kg/d 每日污泥所需要的氮量為： BOD 5:N 100:5；則 N270kg/d 每日隨出水排除的 N 量為： 900-270630kg/d ，相當(dāng)于 21mg/L（3）磷 （

8、P） 每日從廢水中可獲得的總磷量為： P1 0.003 30000 90kg/d 每日污泥所需要的磷量為： BOD 5:P100:1；則 P 54kg/d 每日隨出水排除的 P量為： 90-5436kg/d，相當(dāng)于 1.2mg/L 廢水中 N 和 P 營養(yǎng)源能夠滿足微生物生長繁殖需求，無需向廢水中補(bǔ)充氮源和磷源，但出水中氮和磷 的濃度不能滿足廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.3 處理污水量為 21600m 3/d ，經(jīng)沉淀后的 BOD5為 250mg/L ，希望處理后的出水 BOD5為 20mg/L。要 求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。經(jīng)研究，還確立下列條件：1）污水溫度為 20；2）曝氣池中混

9、合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS ）同混合液懸浮固體（ MLSS ）之比為 0.8；3）回流污泥 SS 濃度為 10000mg/L；4）曝氣池中 MLSS 為 3500mg/L ；5）設(shè)計(jì)的 c 為 10d；6）出水中含有 22mg/L 生物固體，其中 65是可生化的；7）污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需的氧、磷和其他微量元素；8）污水流量的總變化系數(shù)為 2.51. 估計(jì)出水中溶解性 BOD5 的濃度出水中總的 BOD 5出水中溶解性的 BOD5出水中懸浮固體的 BOD5 確定出水中懸浮固體的 BOD5：（1） 懸浮固體中可生化的部分為 0.65 22mg/L=14.2mg/L(2) 可生化懸浮固體

10、的最終 BOD L=0.65 221.42mg/L=20.3mg/L(3) 可生化懸浮固體的 BODL 換算為 BOD5 0.6820.3=13.8mg/L(4) 確定經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性 BOD5，即 Se 20mg/LSe13.8mg/L ，則 Se6.2mg/L計(jì)算處理效率 E： E 250 20 92%250若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達(dá)：250 6.225097.5%計(jì)算 Yobs： Yobs0.51 0.06 100.31252. 計(jì)算曝氣池的體積已知：C 10d，Q 21600m3 /d， Y 0.5mg/mg( 查表選定)，Se 6.2mg/L ，X 3500

11、mg/L ， Kd 0.06d 1(查表 選 定)CQY (S0 Se) 10 21600 0.5 250 6.2 3 3V C 0 e m3 4702m 3X (1 K d C )3500 1 0.06 10)3. 計(jì)算每天排除的剩余活性污泥量選BODLQ(S0 Se )0.6821600(250 6.2) 10 30.68kg/d 7744kg/d計(jì)算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計(jì)的污泥量：XV Yobs Q(S0 Se ) 0.3125 21600(250 6.2) 10 3kg/d 1645.7kg/d5計(jì)算排除的以 SS 計(jì)的污泥量： X(SS) 1645.7 計(jì)算曝氣池的水力停留時(shí)間：

12、t V 4702 d 0.217d 5.2hQ 21600 計(jì)算曝氣池所需的空氣量(1)曝氣池所需的氧量計(jì)算1) 生化反應(yīng)中含碳有機(jī)物全部生化所需的氧量：kg/d 2057.1kg/d44. 計(jì)算回流污泥比 R 曝氣池中 VSS濃度 3500mg/L ，回流污泥 VSS濃度 8000mg/LQ3500(Q QR) 8000QR, 得 RR 0.78R R Q2) 生化反應(yīng)所需氧量所需氧量 (7744-1.42 1645.7)kg/d 5407.1kg/d (2)根據(jù)所需的氧量計(jì)算相應(yīng)的空氣量1) 若空氣密度為 1.201kg/m3,空氣中含有的氧量為 23.2，則所需的理論空氣量為： 5407

13、 3 3m3 /d 19406 m3/d1.201 0.232194062) 實(shí)際所需的空氣量為：m3/d 242.58m3 /d 168m3 /min0.083) 設(shè)計(jì)所需的空氣量為： 1.3 168m3 /min 218 m 3 /min1.4 某小區(qū)生活污水處理廠設(shè)計(jì)處理流量為2500m3/d，廢水的平均 BOD 5為150mg/L ，COD為 300mg/L ，擬采用生物接觸氧化進(jìn)行處理，希望處理后的出水BOD5 為 20mg/L 。試計(jì)算與設(shè)計(jì)該生物接觸氧化法處理系統(tǒng)1.設(shè)計(jì)參數(shù)有機(jī)填料容積負(fù)荷 Nv=2.0kgBOD 5/m3d，采用組合填料，每片填料直徑 150mm，填料層高度

14、2.5m，填20:1。料片連接成串，每串填料左右間隔 160mm ，串中每片填料上下間隔 80mm，采用微孔曝氣，氣水比2. 生物接觸氧化池有效容積Q( s0 se) 2500 (0.15 0.02) 3V s0 se162.5m 3Nv2.03. 生物接觸氧化池總面積A V 162.5 65m2H 2.54. 確定生物接觸氧化池的個(gè)數(shù)及每池的面積根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，擬采用一池三格，以推流形式運(yùn)行。每一格的面積為：A 65 2 2A1 22m2 25m21n3實(shí)際設(shè)計(jì)每一個(gè)池采用： B L=4.0 6.0 (m)5. 校核反應(yīng)接觸時(shí)間4.0 6.0 2.5 32500 /241.73h 1.5h合理

15、6. 確定生物接觸氧化池的總高度H0 H H1 H 2 H3 2.5 0.5 0.5 1.0 4.5m7. 確定空氣量3 空氣量 O20 Q202500/24/60=35m3/min. 選擇風(fēng)機(jī)二臺(tái)(一用一備) ，風(fēng)壓 5mH 2O ，風(fēng)量 40m3/min 。 曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算同活性污泥法。1.5 江南某城鎮(zhèn)擬新建污水處理廠一座，已知近期規(guī)劃人口 50000 人，生活污水量綜合排放定額為 180L/( 人d)，污水水質(zhì)為：COD： 450mg/LBOD 5： 185mg/LSS： 250mg/L TKN ： 30mg/L TP：5.0mg/L要求對(duì)該鎮(zhèn)污水進(jìn)行除磷脫氮處理，采用A2/O 工

16、藝且出水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：COD70mg/L BOD 520 mg/L SS20 mg/LNH 3-N10 mg/L TP 1.0 mg/L1. 設(shè)計(jì)水量計(jì)算 平均日設(shè)計(jì)水量： qv=18050000 (l+10%)/1000=9900m 3/d 式中， 10為污水管網(wǎng)的地下水滲入系數(shù)，設(shè)計(jì)取平均日污水量10000m3，一級(jí)處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)流量參照總變化系數(shù) kz(kz=1.59)，以提升泵房的提升泵最大組合出水量為設(shè)計(jì)流量，生化處理構(gòu)筑物取最大日10h平均流量，本題取最大日 10h 變化系數(shù)為 1.3。2. 一級(jí)處理構(gòu)筑物計(jì)算(略)3. 二級(jí)生化處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)兩組平行系統(tǒng)，計(jì)算各

17、池容積。3.1 進(jìn)入生化處理構(gòu)筑物水質(zhì)指標(biāo)確定設(shè)污水經(jīng)過一級(jí)處理后，進(jìn)入生化處理構(gòu)筑物各水質(zhì)指標(biāo)濃度為：COD：340mg/LBOD 5：140mg/L4.5mg/L3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)確定 最低平均溫度 T 15 活性污泥揮發(fā)性固體含量 MLVSS/MLSS=0.7NS=0.15kgBOD 5/kgMLVSSd20時(shí)反硝化速率為 0.12kgNO x-N/kgMLVSSd 內(nèi)源呼吸速率 Kd=0.04d-13.3 按反硝化速率和硝化菌比增長速率設(shè)計(jì)計(jì)算SS：125mg/LTP ：BOD5污 泥 負(fù) 荷污泥產(chǎn)率系數(shù) y=0.6kgVSS/kgBOD 5d 剩余污泥含水率 99.2%TKN ： 28

18、.5mg/La厭氧池設(shè)計(jì)計(jì)算厭氧池通過回流二沉池的沉淀污泥，使在好氧池過度攝磷的活性污泥在厭氧他進(jìn)行磷釋放，因?yàn)橛绊?釋磷過程的因素很多，一般應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定厭氧池的容積，目前厭氧池的容積通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)停留時(shí)間來確 定，一般為 l2h 。厭氧池平均停留時(shí)間 t 厭=2.0h 時(shí)， V 厭=1.3(10000/24) 2.0=1083(m3)回流污泥濃度 10000mg/L ，相當(dāng)于 SVI=100污泥回流比取 r=50%，則混合液污泥濃度為：1r0.51 0.510000 3330(mg/L)b缺氧池設(shè)計(jì)計(jì)算 缺氧池通過曝氣池混合液內(nèi)循環(huán)，使在好氧池中經(jīng)硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的硝酸根離子和亞硝酸根離子回流

19、 至缺氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)。預(yù)設(shè)生化系統(tǒng)每天生成活性污泥( MLVSS )300kg/d，活性污泥含氮量以 10計(jì)，則用于生成活性污 泥每天去除的氮為 30kg/d 。進(jìn)入缺氧池污水含 TN=26.2mg/L ，計(jì)算時(shí)取出水 TN 為 6mg/L ，則TN 去除率為： EN 26.2 6 77.1% ，則由 ENr R 得到：N 26.2 N r R 1混合液回流比 R=2.87=287%缺氧池容積 V 缺為：V 缺=l.310000(26.2-6)/(0.733300.121.05(15-20)=1197(m3) 缺氧池停留時(shí)間 t 缺為： t 缺=1197/(1.3 10000/24)=2.

20、21(h)反硝化時(shí)去除有機(jī)物量為：1Sdn NO3 ( ) 2.86 (1/ 0.68) 22mg/L dn 3 1 Rc好氧池設(shè)計(jì)計(jì)算 據(jù)硝化菌的最大比增長速率，Nmax 0.47e0.098(t-15) ，t=15時(shí) Nmax 0.47d-l則穩(wěn)定運(yùn)行下硝化菌的比增長速率： NN max N1 1KN當(dāng) N1=l.0mg/L 時(shí)， KN=1.0mg/L 時(shí)，得：N0.23d-l最小泥齡 min=1/0.23=4.35d 取 K=1.3，安全系數(shù) Sf=2.0，則設(shè)泥齡： =4.35 1.32=11.3d 由有機(jī)物去除負(fù)荷與泥齡關(guān)系 n0=1/( y)得出： n0=1/(11.30.6)=0

21、.15kgBOD 5/kgMLVSSd好氧池水力停留時(shí)間 t 好為： t好0.28(d)=6.8(h)0.15 0.7 3330好氧池容積 V 好=6.7 1.310000/24=3629(m3)。A2/O系統(tǒng)總?cè)莘e V 總=1083+11973629=5909(m3)T 總 =10.9(h)3.4 按污泥負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算 a厭氧池設(shè)計(jì)計(jì)算(厭氧池設(shè)計(jì)計(jì)算同前) 。 b A/O 池容積計(jì)算 取污泥負(fù)荷為 0.15kgBOD 5/kgMLVSSd，則 A/O 池總?cè)莘e為：3 VA/O=1.310000(140-20)/0.150.73330=4457(m3) tA/O=4457/(1.310000/

22、24)=8.2(h) 按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺氧段與好氧段的停留時(shí)間比=13 計(jì)算，則缺氧段 V 缺 =1114m3， t 缺=2.lh。好氧段 V 好 =3342m3， t 好=6.lh。A2/O總?cè)莘e V總及總停留時(shí)間 t 總為：V總=1083+4457=5540(m3)，t總=10.2(h)3.5 剩余污泥量計(jì)算a硝化菌生成污泥量： Wv1=1.3 10000(26.2-0)0.1/1000=34(kg/d) 式中硝化菌產(chǎn)率系數(shù)取 0.1kgVSS/kgNH 3-N db異氧菌生成污泥量： Wv2=1.3 10000(140-20) 0.6/1000=936(kg/d) 每天產(chǎn)生的揮發(fā)性剩余泥量

23、為： Wv Wv1+Wv2=970(kg/d) 剩余污泥 VSS/SS=0.7，則每天產(chǎn)生剩余污泥量： W=970/0.7=1386(kg/d) 污泥含水率為 99.2時(shí)，剩余污泥體積為： V 剩=1386/0.8=173( m3)3.6 除磷量校核本污水廠生化系統(tǒng)每天要求的除磷量為l.310000（4.5-1.0）=45.5kg/d ，而普通活性污泥法剩余污泥含磷約占污泥干重的 1.5%，如果使用普通活性污泥法仍產(chǎn)生 970kg/d 的污泥，則由于同化合成作用而去除的 磷為 14.6kg/d，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求， A 2/O 脫氮除磷系統(tǒng)的剩余污泥含磷量可達(dá)污泥干重的5%，每天產(chǎn)生約970kg

24、的污泥可除磷 49kg/d 左右。3.7 需氧量計(jì)算a降解有機(jī)物需氧量： O1=1.310000（140-20）/（0.68 1000）=2294（kg/d） b硝化氨氮需氧量： O2=4.57 1.310000 （26.2-0）/l000=1574（kg/d） c污泥氧當(dāng)量： O3=1.42 970=1377kg/dd反硝化過程提供化合態(tài)氧當(dāng)量： O4=2.861.310000 （26.2-6）/1000=762kg/d 共需氧量： O=2294+1574-1377-762=1729kg/d1.6 已知某城鎮(zhèn)人口 80000人，排水量定額為 100L/ （人d）， BOD 5為 20g/（人

25、d）。設(shè)有一座工廠， 污水量為 2000m3/d，其 BOD 5為 2200mg/L 。擬混合采用回流式生物濾池進(jìn)行處理，處理后出水的 BOD5 要求達(dá)到 30mg/L基本設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)量（設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計(jì)算）生活污水和工業(yè)廢水總水量： qV 8000 100m3/d 2000m3/d 10000m3/dV 1000生活污水和工業(yè)廢水混合后的 BOD5濃度： S0 2000 2200 80000 20 mg/L 600mg/L10000由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD5 濃度較高，應(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進(jìn)水BOD5 為300mg/L ，回流比為：600qV30qVr300(qVqVr )r qqVr630000330001.1V Vr V Vr qV30030生物濾池的個(gè)數(shù)和濾床尺寸計(jì)算設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率采用 1.2kgBOD5/ （ m3d），于是生物濾池總體積為：35250m10000 (1.1 1) 300 3 Vm 1000 1.2設(shè)池深為 2.5m,則濾池總面積為： A 5250 m 2 2100m22.52100 2 2若采用 6 個(gè)濾