水污染控制工程計算題

1、1 計算題1.1已知某小型污水處理站設(shè)計流量Q=400rr/h，懸浮固體濃度 SS=250mg/L設(shè)沉淀效率為 55 %。根據(jù)f2q4002= 143m2= 13.5m10m實驗性能曲線查得uo=2.8m/h，污泥的含水率為98%，試為處理站設(shè)計豎流式初沉池。設(shè)計參數(shù)：污水在中心管內(nèi)的流速 V0=30mm/s=0.03m/s表面水力負荷q=u=2.8m3/(m2 h)(1)估算豎流沉淀池直徑，確定池數(shù)。設(shè)計沉淀池數(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=100nVh中心管的截面積和直徑dQ 100/3600V00.03=0.93m2(V。取 0.03m/s)=

2、1.08m ： 1.1m(3) 喇叭口直徑 d1=1.35d=1.35 X 1.1=1.5m反射板直徑=1.3 d 1=2.0m(5)中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h3(6)盞dV0.29取02網(wǎng)沉淀區(qū)面積(7)4( f1 f2)4(35.7.93)=6.8m 汩mV ji沉淀區(qū)的深度：D/h2=7/3.7=1.8910，符合要求。4）曝氣池的總高度：設(shè)計取超高（保護高度H）為0.8m，則曝氣池的總高度 H= H+ H = 4.8m5）曝氣池的平面形式：設(shè)計曝氣池為3廊道形式，則每廊道長 L1=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 B = BX 3

3、= 6X 3 = 18m6）曝氣池的進水方式：為使曝氣池的能夠按多種方式運行，將曝氣池的進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水并回流污泥，則為傳統(tǒng)推流方式運行；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水，則為生物吸附再生方式運行；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進水，則為階段曝氣方式（逐步曝氣）運行。3. 曝氣系統(tǒng)的計算與設(shè)計采用直徑為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)的計算，鼓風機的供氣量為107.4m3/min，設(shè)計取110ni/min。根據(jù)計算，鼓風機房至最不利

4、點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。鼓風機所需壓力為 p = （4.0-0.2） X 9.8 + 6.635+3=46.9kPa。設(shè)計采用風量為40mF/min，風壓為49kPa的羅茨鼓風機4臺，3用1備，常開3臺，風量120ni/min， 高峰時4臺全開，風量160m3/min，低負荷時可開 2臺，風量80ni/min。4. 二沉池的計算與設(shè)計二沉池采用幅流式沉淀池，用表面負荷法計算，設(shè)計取表面負荷q=1.0m3/m2 h（ 一般為0.751.5）。（1

5、）表面積：廢水最大時流量：Qax= 1.5 X Q24 = 1.5 X 30000/24=1875m3/h沉淀池表面積 A= Qax/q=1875/1.0=1875m2設(shè)計選擇4座沉淀池(n=4),則每座二沉池的表面積 A為：A = An=1875/4=468.75m 2：(2) 二沉池直徑:D = 4 A =. 4 囂75 =24.4m每座二沉池的直徑設(shè)計取 D = 25m(3) 有效水深：設(shè)計取分離澄清時間t為2小時(1.52.5h ),則有效水深H為：H = QaxX t/A=1875 X 2/1875=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

6、要求設(shè)計二沉池池底及泥斗部分。5. 剩余污泥量的計算每日污泥的增長量(剩余污泥量)為：AX =a Q(S0Se) b V X根據(jù)實驗或手冊，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)的計算與設(shè)計采用污泥回流比35%，最大回流比為70%，按最大回流比計算：污泥回流量 Q= RX Q= 0.70 X 30000/24=875m3/h采用螺旋泵進行污泥提升，其提升高度按實際高程布置來確定，本設(shè)

7、計定為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，3用1備。7. 營養(yǎng)物的平衡計算(1) BOD= 30000 X (0.2-0.02)=5400kg/d;(2 )氮(N)每日從廢水中可獲得的總氮量為：N1= 0.03 X 30000= 900kg/d每日污泥所需要的氮量為：BODN = 100:5 ;_則N= 270kg/d每日隨出水排除的 N量為：900-270 = 630kg/d，相當于21mg/L(3 )磷(P)每日從廢水中可獲得的總磷量為：P1= 0.003 X 30000 = 90kg/d每日污泥所需要的磷量為：BODP = 100:1 ;_則

8、P= 54kg/d每日隨出水排除的 P量為：90-54 = 36kg/d，相當于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，無需向廢水中補充氮源和磷源，但出水中氮和磷 的濃度不能滿足廢水一級排放標準的要求。1.3 處理污水量為21600ni/d，經(jīng)沉淀后的BOD為250mg/L，希望處理后的出水 BOD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20C;(2) 曝氣池中混合液揮發(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 3500

9、mg/L;(5) 設(shè)計的B 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. 估計出水中溶解性BOD的濃度出水中總的BOD=出水中溶解性的 BOD+出水中懸浮固體的 BOD確定出水中懸浮固體的 BOD:(1)懸浮固體中可生化的部分為0.65 X 22mg/L=14.2mg/L(2) 可生化懸浮固體的最終 BOD=0.65 X 22X 1.42mg/L=20.3mg/L(3) 可生化懸浮固體的 BODL換算為BOD5= 0.68 X 20.3=13.8mg/L(4) 確定

10、經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性BOD,即Se20mg/L= S+ 13.8mg/L，貝U S = 6.2mg/L計算處理效率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：e = 256.2=97 5%2502. 計算曝氣池的體積已知： % =l0d , Q=21600m3/d, Y =0.5mg/mg(查表選定),Se =6.2mg/L , X =3500mg/L , Kd =0.06d(查表選定)6CQY(S0Se) 10X21600 0.5(250 6.2、 33V 二一 -m =4702mX (1 +Kd 幺)3500 (1 +0.06 X10)3.

11、計算每天排除的剩余活性污泥量選Y0 5計算 :冷s =1 kc =1 0.06 10 =0.3125計算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量:.Xv -Yobs Q(So -Se) =0.3125 21600(250 -6.2) 10kg/d =1645.7kg/d5計算排除的以SS計的污泥量：.X（ss）=1645.7 kg/d =2057.1kg/d44. 計算回流污泥比R曝氣池中VSS濃度=3500mg/L,回流污泥 VSS濃度=8000mg/L,口Qr3500（Q Qr） =8000Qr,得 R=0.785. 計算曝氣池的水力停留時間：t=V=0.217d =5.2hQ 216006. 計

12、算曝氣池所需的空氣量（1 ）曝氣池所需的氧量計算1）生化反應中含碳有機物全部生化所需的氧量：320。嚴=21600（250一6.2）10 kg/d =7744kg/d0.68 0.682）生化反應所需氧量所需氧量=（7744-1.42 X 1645.7）kg/d = 5407.1kg/d（2）根據(jù)所需的氧量計算相應的空氣量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：540733m3/d =19406 m3/d1.201 0.2322）實際所需的空氣量為：19406 m3/d = 242.58m3/d = 168m3/min0.083）設(shè)計所需的

13、空氣量為：1.3 168m3/min =218 m3/min1.4 某小區(qū)生活污水處理廠設(shè)計處理流量為25mi/d，廢水的平均BOD為150mg/L, COD為300mg/L，擬采用生物接觸氧化進行處理，希望處理后的出水BOD為20mg/Lo試計算與設(shè)計該生物接觸氧化法處 理系統(tǒng)1. 設(shè)計參數(shù)有機填料容積負荷 2=2.0kgBOD/m3 d,采用組合填料，每片填料直徑150mm填料層高度2.5m，填料片連接成串，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20:12. 生物接觸氧化池有效容積w _Q(o Ae) _2500x(0.150.02) _162 5m3-

14、NV-20 一3. 生物接觸氧化池總面積162.52.5= 65m24. 確定生物接觸氧化池的個數(shù)及每池的面積根據(jù)現(xiàn)場條件，擬采用一池三格，以推流形式運行。每一格的面積為:A 65 cc 2 CL 2A = = =22m 25mn 3實際設(shè)計每一個池采用：BX L=4.0 x 6.0 (m)5. 校核反應接觸時間VT =-Q4.0 6.0 2.5 32500/24=1.73h1.5h 合理6. 確定生物接觸氧化池的總高度H。=H H1 H2 H3 =2.5 0.5 0.5 1.0=4.5m7. 確定空氣量空氣量 0= 20 X Q= 20 X 2500/24/60=35m 3/min.選擇風機

15、二臺（一用一備），風壓5mHQ風量40m7min 曝氣系統(tǒng)的設(shè)計計算同活性污泥法。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/L BOD 185mg/L SS: 250mg/L TKN 30mg/LTP: 5.0mg/L要求對該鎮(zhèn)污水進行除磷脫氮處理，采用A2/0工藝且岀水水質(zhì)指標要求達到下列標準：COD70mg/L BOE20 mg/L SS20 mg/LNN10 mg/L TP 1.0 mg/L1. 設(shè)計水量計算平均日設(shè)計水量： qv=180 X 50000 X （l+10%）/1000=

16、9900m 3/d式中，10%為污水管網(wǎng)的地下水滲入系數(shù)，設(shè)計取平均日污水量10000m，級處理構(gòu)筑物設(shè)計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. 一級處理構(gòu)筑物計算（略）3. 二級生化處理構(gòu)筑物設(shè)計設(shè)計兩組平行系統(tǒng)，計算各池容積。3.1進入生化處理構(gòu)筑物水質(zhì)指標確定設(shè)污水經(jīng)過一級處理后，進入生化處理構(gòu)筑物各水質(zhì)指標濃度為：COD 340mg/LBOD: 140mg/LSS:4.5mg/L3.2設(shè)計參數(shù)確定最低平均溫度T= 15C活性污泥揮發(fā)性固體含量 MLVSS/MLS

17、S=0.720C時反硝化速率為 0.12kgNOx-N/kgMLVSS- d 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)計計算125mg/LTKN 28.5mg/LTPBOD污泥負荷 NS=0.15kgBOD/kgMLVSS d 污泥產(chǎn)率系數(shù)y=0.6kgVSS/kgBOD d 剩余污泥含水率99.2%a. 厭氧池設(shè)計計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行磷釋放，因為影響 釋磷過程的因素很多，一般應根據(jù)試驗確定厭氧池的容積，目前厭氧池的容積通常根據(jù)經(jīng)驗停留時間來確 定，一般為l2h。厭氧池平均停留時間 t厭=2.0h時，V厭=

18、1.3 X (10000/24) X 2.0=1083(m3)回流污泥濃度10000mg/L，相當于SVI=100污泥回流比取r=50%則混合液污泥濃度為：p= R =_x：ioooo = 333O(mg/L)1 +r 1+0.5b. 缺氧池設(shè)計計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)硝化反應所產(chǎn)生的硝酸根離子和亞硝酸根離子回流 至缺氧池進行反硝化反應。預設(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，則用于生成活性污泥每天去除的氮為30kg/d。進入缺氧池污水含 TN=26.2mg/L，計算時取出水 TN為6mg/L，貝UTN去除率為：En二262

19、6 =77.1%，則由En r 得到：26.2r R 1混合液回流比R=2.87=287%缺氧池容積 V缺為：V缺=1.3 X 10000X (26.2-6)/(0.7X 3330 X 0.12 X 1.05 (15-20) =1197 (ni)缺氧池停留時間 t 缺為：t 缺=1197/(1.3 X 10000/24)=2.21(h)1反硝化時去除有機物量為：Sdn =NO3-() 2.86 (1/ 0.68) =22mg/L1 +Rc. 好氧池設(shè)計計算據(jù)硝化菌的最大比增長速率，卩Nmax= 0.47 e098( t-15)，t=15C時卩Nmax= 0.47d當 N=.0mg/L 時，K=

20、1.0mg/L 時，得: 最小泥齡 e min=1/0.23=4.35d由有機物去除負荷與泥齡關(guān)系則穩(wěn)定運行下硝化菌的比增長速率:卩 n= 0.23d -11820t好0.28(d)=6.8(h)0.15 0.7 333010000/24=3629 (用)。好氧池水力停留時間t好為:取 K=1.3，安全系數(shù) S=2.0，則設(shè)泥齡：e =4.35 X 1.3 X 2=11.3dri0=1/( e y)得出：n0=1/(11.3 X 0.6)=0.15kgBOD 5/kgMLVSS- d好氧池容積 V好=6.7 X 1.3 XAlO 系統(tǒng)總?cè)莘e V 總=1083+1197 + 3629=5909(

21、m3)T 總=10.9(h)3.4按污泥負荷設(shè)計計算a. 厭氧池設(shè)計計算(厭氧池設(shè)計計算同前)。b. A/O池容積計算取污泥負荷為0.15kgBOD5/kgMLVSS- d，_KU A/O池總?cè)莘e為:VA/o=1.3 X 10000 X (140-20)/0.15 X 0.7 X 3330=4457(m3)t a/o=4457/(1.3 X 10000/24)=8.2(h)按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，缺氧段與好氧段的停留時間比=1 : 3計算，則缺氧段 V缺=1114ni， t 缺=2.h。好氧段 V 好=3342ni， t 好=6.h。A2/。總?cè)莘eV總及總停留時間t總為：V總=1083+4457=554

22、0 (m)，t總=10.2(h)3.5剩余污泥量計算a.硝化菌生成污泥量：W=1.3 X 10000X (26.2-0) X 0.1/1000=34(kg/d)式中硝化菌產(chǎn)率系數(shù)取b.異氧菌生成污泥量：0.1kgVSS/kgNH3-N dW=1.3 X 10000X (140-20) X 0.6/1000=936(kg/d)每天產(chǎn)生的揮發(fā)性剩余泥量為：WW= W+W=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，剩余污泥體積為：V 剩=1386/0.8 % =173 (ni)3.6除磷量校核本污水廠生化

23、系統(tǒng)每天要求的除磷量為1.3 X 10000 X (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 ,遠不能達到要求，A2/O脫氮除磷系統(tǒng)的剩余污泥含磷量可達污泥干重的5%每天產(chǎn)生約970kg的污泥可除磷49kg/d左右。3.7需氧量計算a 降解有機物需氧量：0=1.3 X 10000 X (140-20)/(0.68 X 1000)=2294(kg/d)b .硝化氨氮需氧量：Q=4.57 X 1.3 X 10000 X (26.2-0)/l000=157

24、4(kg/d)c. 污泥氧當量： O=1.42 X 970=1377kg/dd .反硝化過程提供化合態(tài)氧當量：O=2.86 X 1.3 X 10000 X (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為20g/ (人 d)。設(shè)有一座工廠，污水量為2000mi/d，其BOD為2200mg/L。擬混合采用回流式生物濾池進行處理，處理后出水的 BOD要求達到30mg/L基本設(shè)計參數(shù)計量(設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計算)生活污水和工業(yè)廢水總水量：8000 10

25、0333qvm /d 2000m /d = 10000m /d1000生活污水和工業(yè)廢水混合后的2000 2200 80000 20BOD儂度：somg/L =600mg/L10000由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD濃度較高，應考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進水 BOD為300mg/L，回流比為：600qv +30qv =3000 5) r =竺=600 -300 =1.1 rrqv300 30生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算設(shè)生物濾池的有機負荷率采用 1.2kgBOD5/ ( m3- d)，于是生物濾池總體積為:3=5250m10000 (1.11) 3003Vm1000 M.2設(shè)池深為2.5m,則濾池總面積為：5250m2100m22.5