水污染控制工程重點計算題示例

1、水污染控制工程（第三版，下冊）重點計算題示例Problem 1 沉砂池與沉淀池的設(shè)計計算1. 平流式沉淀池計算 Rectangular Sedimentation Tank平流沉淀池設(shè)計流量為1800m3/h。要求沉速等于和大于0.5mm/s的顆粒全部去除。試按理想沉淀條件，求：（1）所需沉淀池平面積為多少m2？（2）沉速為0.1mm/s的顆粒，可去除百分之幾？解：已知 Q=1800m3/h=0.5m3/s，u0=0.5mm/s，ui=0.1mm/s（1） 所需沉淀池平面積為（2） 沉速為0.1mm/s的顆粒的去除率為2. 輻流式沉淀池設(shè)計 Circular Sediementation Ta

2、nk計劃為居住人口45000人的城鎮(zhèn)設(shè)計一圓形徑向流沉淀池。假定廢水的流量為400L/人.d，平均流量下停留時間為2h。確定平均流量下的溢流速率為36m3/m2.d，求深度和直徑。解： Diameter=Depth=3. 曝氣沉砂池設(shè)計計算 Grit Chamber設(shè)計一只曝氣沉砂池，污水的最大流量為2.0 m3/s，有效深度為3m，寬深比為1.5:1，最大流量下停留時間為3.5min，曝氣速率為0.4m3/min.m池長，確定沉砂池的尺寸和空氣用量。解：（1） 池尺寸：（2） 空氣量：4. 曝氣沉砂池設(shè)計 Grit Chamber設(shè)計一曝氣沉砂池，廢水的平均流量為0.3m3/s，最大流量為1

3、.0m3/s。平均深度為3m，寬深比為1.5:1，高峰流量下停留時間為3.5min。曝氣速率為0.4m3/min.m池長，確定沉砂池的尺寸和空氣需求量。解：Problem 2 溶氣氣浮法計算5. 溶氣氣浮法計算 Dissolved Air Floation, DAF某造紙廠廢水量10000m3/d，懸浮物濃度平均為1,000mg/L，水溫20，采用回流式加壓溶氣氣浮法處理流程。溶氣水壓力為3kg/cm2（表壓），空氣飽和率為70%，取氣固比為=0.01，空氣比重1.164kg/m3；20時空氣在水中的溶解度Cs取18.7mg/L.。計算氣浮池中釋放出的空氣量、回流水量和回流比。(1) Diss

4、olved air pressure is 3kg/cm2 gauge;(2) Fraction of air saturation f=70%;(3) A/S ratio=0.01；(4) Specific weight of air = 1.164kg/m3;(5) Air Solubility Csat 20=18.7 mg/L解：（1） 總固體含量為S=SaQ，其中：Q為處理水量，10000m3/d；Sa為廢水中懸浮顆粒濃度，1 kg/m3故，氣體總含量為：A=(A/S)*S=S=0.01*1*10000=100 kg/d折合20下空氣體積為，以1m3處理水量為基準(zhǔn)：V=A/(Q)=1

5、00/(10000*1.164)=8.58*10-3(m3/m3)=8.58(L/m3水)（2） 壓力水回流量計算公式為其中：f，溶氣效率，即空氣飽和率，為70%；P，溶氣絕對壓力，單位為大氣壓。表壓為3kg/cm3=3atm，因此P=3+1=4(atm)，因此，回水流量為（3） 回流比，即回水流量占處理水量的百分比為6. 溶汽氣浮污泥濃縮池設(shè)計 Dissolved Air Floatation (DAF) of SludgeDesign a dissolved air flotation thickener without and with pressurized recycle to th

6、icken the solids in activated-sludge mixed liquor from 0.3 to about 4 percent. Assume that the following conditions apply:（1） Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg（2） Temperature=20（3） Air Solubility sa=18.7 mg/L（4） Recycle-system pressure=275 kPa（5） Fraction of saturation=0.5（6） Surface-loading rate=8 L/m2

7、.min（7） Sludge flow rate= 400 m3/dSolutions:1. Without a recycle(1)Compute the required pressure using Eq. 5-47(2)Determine the required surface area(3)Check the solids loading rate2. With recycle(1)Determine the pressure in atmospheres(2) Determine the requires recycle rate using Eq. 5-48(3)Determi

8、ne the required surface areaProblem 3 生化反應(yīng)器容積計算7. 生化反應(yīng)器容積計算 Volume of Bio-reactor已知廢水?dāng)M在完全混合反應(yīng)器中處理。假設(shè)反應(yīng)為不可逆的一級反應(yīng)（），反應(yīng)速率常數(shù)為0.15d-1，反應(yīng)器的體積為20m3，要求處理效率為98%時，試求反應(yīng)器所能處理的廢水量。如果要求處理效率為92%時，則處理上述廢水所需的反應(yīng)器體積為多少？解：（1）廢水處理量（2）效率為92%時的反應(yīng)器體積8. BOD5計算已知某一城市污水水樣的BOD3=200mg/L，BOD20=400mg/L，求BOD5=？解：由，對于生活污水k1=0.1；一般把

9、BOD20作為總生化需氧量BODu，9. BOD5與BOD20的關(guān)系在2d和8d分別測得污水的BOD值分別為125mg/L和225mg/L，試用一級速率模型求出BOD5。解：（1）按一級反應(yīng)速率計，（2）得BODL和k值，得10. BOD5的計算，溫度的影響廢水在20下的5d BOD為185mg/L時，它的最終BOD（UBOD）是多少？10 d的BOD是多少？假如BOD瓶是在33下培養(yǎng)的，廢水的5d BOD又是多少？k=0.23 d-1。解：（1），（2）（3）11. BOD5的計算三種不同水樣在20下的BOD5皆為350mg/L，而20下的k值分別為0.25 d-1, 0.35 d-1和0.

10、46 d-1。試求每種水樣的最終BOD（UBOD）.解：，UBODProblem 4 完全混合活性污泥法計算12. 完全混合活性污泥法計算 Complete-mix Activated Sludge用下列給出的三個不同完全混合活性污泥法反應(yīng)器的運行數(shù)據(jù)，求：（1）系統(tǒng)的SRT；（2）出水中可溶性COD的濃度為5mg/L，求所需的氧氣量，以kg/d計；（3）求穩(wěn)態(tài)條件下，曝氣池中氧的吸收速率，以mg/L.h表示。項目Item單位Unit反應(yīng)器, ReactorABC曝氣池內(nèi)MLVSSAeration tank MLVSSmg/L30004000曝氣池容積 Aeration tank volume

11、m310002000污水流量 Wastewater flow ratem3/d500010000剩余污泥流量 Waste sludge flow ratem3/d59120剩余污泥中VSS濃度 Waste sludge VSS concentrationmg/L80008000進水中可溶性COD濃度 Influent soluble COD concentrationmg/L400400解：（1）SRT（2）需氧量（3）OUR（1） 污泥泥齡計算：（2） 氧氣需要量（3） 氧的利用速率13. 活性污泥法設(shè)計計算 Activated Sludge Process采用普通活性污泥法處理城市污水，流

12、量為200000m3/d，原污水的BOD5為，初沉池的BOD5去除率為30%，要求處理后的最終出水的溶解性BOD5為20mg/L。試設(shè)計計算 (1)曝氣池的容積；(2)每天的剩余污泥產(chǎn)量；(3)曝氣池的回流比；(4)氧氣需要量；（5）處理效率。已知:c=10 d，y=0.5 mg/mg，kd=0.06d-1，曝氣池中MLVSS=3500mg/L；回流污泥濃度VSS=8000mg/L。解：（1） 曝氣池體積=3.4*104m3（2） 每天的剩余污泥量（3） 回流比計算（4） 需氧量為含碳化合物全部氧化需氧量與生成污泥折合需氧量之差。（5） 處理效率14. 普通曝氣池計算 Aeration Tan

13、k一傳統(tǒng)活性污泥法處理裝置，按SRT8d運行。反應(yīng)器的容積為8000m3，MLSS濃度為3000mg/L，求：（1）污泥產(chǎn)率；（2）由反應(yīng)器中排放污泥時，污泥的排放量。假定回流污泥中懸浮固體濃度為10000 mg/L，二沉池出水中的固體損失可忽略不計。解：15. 普通曝氣池計算 Aeration Tank某普通曝氣池有效容積V=5000m3，混合液中污泥濃度MLSS為3000mg/L，回流污泥濃度為10000mg/L。要求：（1）假設(shè)進水中MLSS濃度為100mg/L，計算回流比；（2）若污泥齡c=8天，求每日的干污泥增長量。解：根據(jù)進出曝氣池中懸浮物質(zhì)的物料平衡：（1）100*1+10000

14、*R=3000*(1+R)解得回流比R=0.414（2）因為每日的干污泥增長量每日排出的剩余干污泥量，即：QwXr 又c= 且X=MLSS=3000mg/l=3kg/m3;V=5000m3; c=8d 即：QwXr1875kg 所以每日的干污泥增長量為1875kg16. SVI的計算 Sludge Volume Index采用一臺2L沉降儀進行SVI試驗，得到MLSS濃度為3500mg/L，30min后污泥體積為840 mL，求SVI值。解：Problem 5 污泥的處理與處置17. 二沉池的計算 Secondary Clarifier兩座20m直徑的圓形二沉池，用于活性污泥的固液分離。MLS

15、S濃度為3000mg/L，活性污泥的回流比為50%。假設(shè)平均污泥負(fù)荷數(shù)據(jù)為4 kg/m2.h，求平均允許進水流量，以m3/h計，以及回流中的MLSS。解：（1）回流污泥濃度（2）進水流量18. 厭氧消化池計算 Anaerobic Digester厭氧消化池的COD負(fù)荷為500kg/d，污泥的利用率為75%，設(shè)y=0.10, Kd=0.02d-1，當(dāng)SRT為40d時，計算厭氧剩余污泥的產(chǎn)量、消化池的甲烷和沼氣產(chǎn)量。（沼氣中CH4濃度為65%，CH4產(chǎn)量以0.4m3/kgCOD.d計）。解：（1） 計算剩余污泥產(chǎn)生量（2） 計算甲烷產(chǎn)量（3） 計算沼氣產(chǎn)量Vbiogas=VCH4/65%=212.

16、56 m3/d19. 厭氧消化池計算 Anaerobic Digester消化池的COD負(fù)荷為300 kg/d。使用的污泥利用效率為75%，當(dāng)SRT40 d時，產(chǎn)氣量是多少？Y0.10，kd=0.02 d-1。解：（1）剩余污泥量（2）沼氣產(chǎn)量20. 污泥濃縮池計算 Sludge Thickener某二沉池的底泥含水率為98.5%，日排水量為3000噸。該底泥經(jīng)污泥濃縮處理后，含水率為95%。若溢流清水中的懸浮物含量可忽略不計，計算濃縮池每日排出的污泥量。解：根據(jù)底流中懸浮物質(zhì)的物料平衡，得：解得，Q600m3/d21. 污泥含水率和相對密度的計算 Volume Reduction of Sludge污泥的含水率從98%降到95%。假設(shè)污泥中含有相對密度為1.0的有機物70%和相對密度為2.0的無機物30%。用近似法和精確法，分別計算污泥體積縮小了百分之多少？污泥的含水率98%和95%時的相對密度是多少。解： （1）近似法（2）精