水污染控制工程計(jì)算題(共8頁(yè))

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(xiàn)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)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(fù)荷q=u0=2.8m3/(m2·h)(1)估算豎流沉淀池直徑，確定池?cái)?shù)。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(2)中心管的截面積和直徑(3)喇叭口直徑d1=1.35d=1.35×1.1=1.5m(4)反射板直徑=1.3 d1=2.0m(

2、5)中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h3.(6)沉淀區(qū)面積(7)沉淀池直徑(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=1.89<3符合要求(9)污泥斗的高度和體積取下部截圓錐底直徑為0.4m，貯泥斗傾角為55°，則h5(7/2-0.4/2)tg55°=4.7mV1=(R2+Rr+r2)h5/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)×4.7/3=64m2(10)沉淀池的總高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m(11)污泥區(qū)

3、的容積排泥周期按2d設(shè)計(jì)，則污泥區(qū)容積在工程設(shè)計(jì)中還包括進(jìn)水槽、出水槽、出水堰、排泥管等設(shè)計(jì)內(nèi)容。1.2 某城市污水處理廠(chǎng)，設(shè)計(jì)處理流量為30000m3/d，時(shí)變化系數(shù)為1.5，經(jīng)沉淀后的BOD5為200mg/L，總氮為30mg/L，總磷為3mg/L，擬采用活性污泥法進(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)該活性污泥法處理系統(tǒng)1. 工藝流程的選擇計(jì)算處理效率E：根據(jù)提供的條件，采用傳統(tǒng)推流式活性污泥法，曝氣池采用推流廊道式，運(yùn)行時(shí)考慮階段曝氣法和生物吸附再生法運(yùn)行的可能性，其流程如下：原廢水初沉池曝氣池二沉池處理出水剩余污泥回流污泥2. 曝氣池的計(jì)算與設(shè)計(jì)(1)污泥負(fù)荷的

4、確定 根據(jù)實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)以及所要求的處理效果，本曝氣池采用的污泥負(fù)荷率(Ns)為：0.27kgBOD5/kgMLSS·d。（一般為0.20.4kgBOD5/kgMLSS·d）(2)污泥濃度的確定 根據(jù)Ns值，SVI值在80150之間，設(shè)計(jì)取SVI130，污泥回流比為35，經(jīng)計(jì)算曝氣池污泥的污泥濃度X為：(3)曝氣池容積的確定 根據(jù)計(jì)算，曝氣池有效容積V為：(4)曝氣池停留時(shí)間的校核：(5)曝氣池主要尺寸的確定：1) 曝氣池的面積：設(shè)計(jì)2座曝氣池（n=2)，每座曝氣池的有效水深(H1)取4.0m，則每座曝氣池的面積（A1）為：2) 曝氣池的寬度：設(shè)計(jì)曝氣池的寬度B為6m，校合寬深

5、比B/H6/4=1.5，在12之間，符合要求。3) 曝氣池的長(zhǎng)度：LA1/B=1250/6=208m，設(shè)計(jì)取210m校核長(zhǎng)寬比L/B=210/6=35>10，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HH1H24.8m5) 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(zhǎng)L1=L/3=210/3=70m。則曝氣池的平面尺寸為：曝氣池長(zhǎng)L1=70m；曝氣池寬B1B×36×318m。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

6、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(zhǎng)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)采用直徑為300mm的圓盤(pán)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(pán)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3kP

7、a。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(kāi)3臺(tái)，風(fēng)量120m3/min，高峰時(shí)4臺(tái)全開(kāi)，風(fēng)量160m3/min，低負(fù)荷時(shí)可開(kāi)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/m2·h(一般為0.751.5)。（1）表面積：廢水最大時(shí)流量：Qmax1.5×Q/241.5×30000/24=1875m3/h沉淀池表面積AQmax/q=1875/1.0=1875m2設(shè)計(jì)選

8、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：（2）二沉池直徑：每座二沉池的直徑設(shè)計(jì)取D125m。（3）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為：H1Qmax×t/A=1875×2/1875=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(zhǎng)量（剩余污泥量）為：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：每天排放含水率為99.2%的剩余污泥量為：217.5噸。6. 回

9、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，按最大回流比計(jì)算：污泥回流量QRR×Q0.70×30000/24=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(lái)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(yíng)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：N10.03×30000900kg/d每日污泥所需要的氮量為：BOD5:N100:5；則N270kg/d每日隨出水排除的N量為：

10、900-270630kg/d，相當(dāng)于21mg/L（3）磷(P)每日從廢水中可獲得的總磷量為：P10.003×3000090kg/d每日污泥所需要的磷量為：BOD5:P100:1；則P54kg/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(yíng)養(yǎng)源能夠滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)繁殖需求，無(wú)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(mǎn)足廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.3 處理污水量為21600m3/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；（

11、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BOD5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) 可生化懸浮固體的最終BODL=0

12、.65×22×1.42mg/L=20.3mg/L(3) 可生化懸浮固體的BODL換算為BOD50.68×20.3=13.8mg/L(4) 確定經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性BOD5，即Se20mg/LSe13.8mg/L，則Se6.2mg/L計(jì)算處理效率E：若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達(dá)：2. 計(jì)算曝氣池的體積3. 計(jì)算每天排除的剩余活性污泥量選計(jì)算Yobs：計(jì)算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計(jì)的污泥量：計(jì)算排除的以SS計(jì)的污泥量：4. 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/L5. 計(jì)算曝氣池的水力停留時(shí)間：6. 計(jì)算

13、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：2) 生化反應(yīng)所需氧量所需氧量(7744-1.42×1645.7)kg/d5407.1kg/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：2) 實(shí)際所需的空氣量為：3) 設(shè)計(jì)所需的空氣量為：1.4 某小區(qū)生活污水處理廠(chǎng)設(shè)計(jì)處理流量為2500m3/d，廢水的平均BOD5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.

14、設(shè)計(jì)參數(shù)有機(jī)填料容積負(fù)荷Nv=2.0kgBOD5/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20:1。2.生物接觸氧化池有效容積3.生物接觸氧化池總面積4.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：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6.確定生物接觸氧化池的總高度7.確定空氣量空氣量O20×Q20×2500/24/60=35m3/min

15、.選擇風(fēng)機(jī)二臺(tái)（一用一備），風(fēng)壓5mH2O，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(chǎng)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/LBOD5：185mg/LSS：250mg/LTKN：30mg/LTP：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工藝且出水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：COD<70mg/LBOD5<20 mg/LSS<20 mg/LNH3-N<10 mg/LTP<1.0 mg/L1. 設(shè)計(jì)水量計(jì)算平均日設(shè)計(jì)水量：q

16、v=180×50000×(l+10%)/1000=9900m3/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(guò)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/LBOD5：140mg/LSS：125mg/LTKN：28.

17、5mg/LTP：4.5mg/L3.2設(shè)計(jì)參數(shù)確定最低平均溫度T15活性污泥揮發(fā)性固體含量MLVSS/MLSS=0.7BOD5污泥負(fù)荷NS=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d20時(shí)反硝化速率為0.12kgNOx-N/kgMLVSS·d污泥產(chǎn)率系數(shù)y=0.6kgVSS/kgBOD5·d內(nèi)源呼吸速率Kd=0.04d-1剩余污泥含水率99.2%3.3按反硝化速率和硝化菌比增長(zhǎng)速率設(shè)計(jì)計(jì)算a厭氧池設(shè)計(jì)計(jì)算厭氧池通過(guò)回流二沉池的沉淀污泥，使在好氧池過(guò)度攝磷的活性污泥在厭氧他進(jìn)行磷釋放，因?yàn)橛绊戓屃走^(guò)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)

18、驗(yàn)停留時(shí)間來(lái)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：b缺氧池設(shè)計(jì)計(jì)算缺氧池通過(guò)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：，則由得到：混

19、合液回流比R=2.87=287%缺氧池容積V缺為：V缺=l.3×10000×(26.2-6)/(0.7×3330×0.12×1.05(15-20)=1197（m3）缺氧池停留時(shí)間t缺為：t缺=1197/(1.3×10000/24)=2.21(h)反硝化時(shí)去除有機(jī)物量為：c好氧池設(shè)計(jì)計(jì)算據(jù)硝化菌的最大比增長(zhǎng)速率，Nmax0.47e0.098(t-15) ，t=15時(shí)Nmax0.47d-l則穩(wěn)定運(yùn)行下硝化菌的比增長(zhǎng)速率：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.

20、3，安全系數(shù)Sf=2.0，則設(shè)泥齡：=4.35×1.3×2=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/(11.3×0.6)=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d好氧池水力停留時(shí)間t好為：好氧池容積V好=6.7×1.3×10000/24=3629（m3）。A2/O系統(tǒng)總?cè)莘eV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）。bA/O池容積計(jì)算取污泥負(fù)荷為0.15kgBOD5/kgMLVSS·d，則A/O池

21、總?cè)莘e為：VA/O=1.3×10000×(140-20)/0.15×0.7×3330=4457(m3)tA/O=4457/(1.3×10000/24)=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eV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/

22、d)式中硝化菌產(chǎn)率系數(shù)取0.1kgVSS/kgNH3-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)性剩余泥量為：WvWv1+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(chǎng)生化系統(tǒng)每天要求的除磷量為l.3×10000×(4.5-1.0)=45.5kg/d，而普通活性污泥法剩余污泥含磷約占污

23、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，A2/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=1.3×10000×(140-20)/(0.68×1000)=2294(kg/d)b硝化氨氮需氧量：O2=4.57×1.3×10000×(26.2-0)/l000=1574(kg/d)c污泥氧當(dāng)量：O3=1.42×970=1377kg/dd反硝化過(guò)程

24、提供化合態(tài)氧當(dāng)量：O4=2.86×1.3×10000×(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），BOD5為20g/（人·d）。設(shè)有一座工廠(chǎng)，污水量為2000m3/d，其BOD5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：生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD5濃度：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：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/（m3·d），于是生物濾池總體積為