水污染控制工程重點計算題示例

1、水污染控制工程重點計算題示例水污染控制工程(第三版，下冊)重點計算題示例Problem1沉砂池與沉淀池的設計計算1.平流式沉淀池計算RectangularSedimentationTank平流沉淀池設計流量為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AQ0.51000m2U00.5103(2)沉速為0.1mm/s的顆粒的去除率為Ui0.1E0.2020%U

2、00.52 .輻流式沉淀池設計CircularSediementationTank計劃為居住人口45000人的城鎮(zhèn)設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2ho確定平均流量下的溢流速率為36m3/m2.d,求深度和直徑。解：As45000per400L/per.d0.001m3/L450m240m3/m2.dV45000per400L/per.d0.001m3/L2h1500m324h/d450Diameter=23.924m/41500Depth=(/4)2423.33.5m3 .曝氣沉砂池設計計算GritChamber2.0 m3 ,有效深度為 ， /

3、s3m寬深比為1.5:1 ,最大流量下停留時間為3.5min ,曝氣速率為設計一只曝氣沉砂池，污水的最大流量為0.4m3/min.m池長)確定沉砂池的尺寸和空氣用量。解：(1)池尺寸:V/Qmax3.5min3.5min2m3/s60s/min420m33m1.534.5m42031.2m34.5(2)空氣量:Qair0.4m331.2m12.4m3/minmin.m4.曝氣沉砂池設計Grit Chamber設計一曝氣沉砂池,廢水的平均流量為0.3m3/s,最大流量為1.0m3/s。平均深度為曝氣速率為3m,寬深比為 1.5:1 ,高峰流量下停留時間為3.5min 。0.4m 3/min.m

4、池長,確定沉砂池的尺寸和空氣需求量O解：V3.5 minQ maxV 3.5minDepth widthlength 1m 3 /s 60s/min3m1.5 3 4.5m21015.6m34.5210m 3Qair0.4m 3/m.min 15.6m6.2m 3 /minProblem 2溶氣氣浮法計算5.溶氣氣浮法計算DissolvedAirFloation,DAF某造紙廠廢水量10000m3/d,懸浮物濃度平均為1,000mg/L，水溫20C,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

5、c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) Dissolvedairpressureis3kg/cm Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg Temperature=20 Cgauge;(2) Fractionofairsaturationf=70%;A/Sratio=0.01;(4)Specificweightofair=1.164kg/m Air Solubility s a=18.7 mg/L Recycle-system pressure=275 kPa Fraction of saturation=0.5

6、Surface-loading rate=8 L/m 2.min;AirSolubilityCsat20c=18.7mg/L(1)總固體含量為S=Sa,其中：為處理水量，3；aQQ10000m/dS為廢水中懸浮顆粒濃度，1kg/m3故，氣體總含量為：A=(A/S)*S=S=0.01*1*10000=100kg/d折合20c下空氣體積為，以1m3處理水量為基準：V=A/(Q)=100/(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QSa1000RCs(fP1)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

7、壓。表壓為3kg/cm3=3atm,因此P=3+1=4(atm),因此)回水流量為1000QSa10001000010.013R2967(m/d)Cs(fP1)18.7(70%41)(3)回流比，即回水流量占處理水量的百分比為R100%2967100%29.7%Q100006 .溶汽氣浮污泥濃縮池設計DissolvedAirFloatation(DAF)ofSludgeDesignadissolvedairflotationthickenerwithoutandwithpressurizedrecycletothickenthesolidsinactivated-sludgemixedliqu

8、orfrom0.3toabout4percent.Assumethatthefollowingconditionsapply:7 7)Sludgeflowrate=400m3/dSolutions:1.Withoutarecycle(1)ComputetherequiredpressureusingEq.5-471.3sa(fP1)Sa1.3(18.7mg/L)(0.5P1)0.008mL/ g0.5PP 3.98atm3000mg / L0.991p 101.35101.35302kPa(2)DeterminetherequiredsurfaceareaA(400m3/d)(103L/m3)

9、34.7m With recycle(1)Determine the pressure in atmospheres275 101.35P 3.73atm101.35(2) Determine the requires recycle rate using Eq. 5-48_A1.3sa (fP 1)RSSa1.3(18.7mg / L)(0.5 * 3.73 1) R3000mg / L * 400m 3 / dR 461.9m3 / d(3)Determine the required surface areaA(461m3 / d )(103 L / m3 )40.1m2(8L / m2

10、 .min)(1440min/ d )(8L/m2.min)(1440min/d)(3)Checkthesolidsloadingrate2(400m3/d)(3000g/m3)2kg/m.d34.6kg/m0.008mL / g(34.7m2)(103g/kg)Problem3生化反應器容積計算7. 生化反應器容積計算VolumeofBio-reactor已知廢水擬在完全混合反應器中處理。假設反應為不可逆的一級反應(rkC),反應速率常數(shù)為0.15d-1,反應器的體積為20m3,要求處理效率為98%時，試求反應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器體積為多

11、少？解：(1)廢水處理量dCdfQCoQC(kC)V0QC0QCkCVCQCoQkVQ0.02Q0.1520Q0.612m3/d(2)效率為92%時的反應器體積0.080.6120.6120.15VV4.7m38. BOD5計算已知某一城市污水水樣的BOD3=200mg/L,BOD20=400mg/L,求BOD5=?解：由BODtSa(110tk1),對于生活污水k1=0.1;C一般把BOD20作為總生化需氧量BODu,BOD3BODu(11030.1)0.5BODu200mg/L9. BOD5與BOD20的關系在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

12、率模型求出BOD5。解：(1)按一級反應速率計,BODtBODl(1ekt)2k225BODl(1e8t)(2)得BODl和k值，得BODt236.9(1e0.375t)BOD5200.6mg/L10. BOD5的計算，溫度的影響廢水在20c下的5dBOD為185mg/L時，它的最終BOD(UBOD)多少？10d的BOD是多少？假如BOD瓶是在33c下培養(yǎng)的，廢水的5dBOD又是多少？k=0.23d-1。解:(1) BOD 5 UBOD 1ek1.t,185UBOD1e5,UBOD270.7mg/L(2) BOD io(3) c k1,33270.71ek1*270.71e0.2310243.

13、6mg/L(3320)(3320)-1k1,20c0.231.0560.467dBOD5c270.71ek1.t270.71e0.4675268.2mg/L,3311. BOD5的計算三種不同水樣在20c下的BOD5皆為350mg/L,而20c下的k值分別為0.25d-1,0.35d-1和0.46d-1。試求每種水樣的最終BOD(UBOD)解：BOD5UBOD1ek1.t,UBOD=350490.5mg/L1e0.25Problem4完全混合活性污泥法計算12. 完全混合活性污泥法計算Complete-mixActivatedSludge用下列給出的三個不同完全混合活性污泥法反應器的運行數(shù)據(jù)，

14、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反應器,ReactorABC曝氣池內(nèi)mlvssAerationtankMLVSSmg/L30004000曝氣池容積Aerationtankvolume3m10002000污水流量Wastewaterflowratem3/d500010000剩余污泥流量Wastesludgeflowratem3/d59120剩余污泥中一vss濃度WastesludgeVSSconcentrationmg/L80008000進水中

15、可溶在COD濃度InfhintuchihlaCCCnnnnntratinnmg/L400400解：(1)SRTXtVPxt,VSSSRTXt,vss8000472000g/dXtV30001000SRT6.36dPXt,vss472000(2)需氧量RoQ(SoS).xt,vss500040051.42472000/10001304.5kg/dOUR1 304.8106mgOUR54.4mg/L.h10001000L24h(1)污泥泥齡計算:Px120m3/d8000g/m3960000g/dXVPxc4000g/m32000m3c8.33d960000g/d(2)氧氣需要量叫(S 0s)1.

16、42Px10000m3 / d(400 5)g / m3 1.42 960000g / d /1000g / kg 2586.8kg / d(3)氧的利用速率2586.8kg / d 106 mg / kgro 107.8mg / L.h1000m 3 1000L / m3 24h / d13.活性污泥法設計計算Activated Sludge Process采用普通活性污泥法處理城市污水)流量為200000m 3/d,原污水的BOD 5為，初沉池的BOD 5去除率為30% ,要求處理后的最終出水的 溶解性BOD 5為20mg/L 。試設計計算(1)曝氣池的容積；(2)每天的剩余污泥產(chǎn)量；知：

17、0 c=10 d(3)曝氣池的回流比;(4)氧氣需要量；(5)處理效率。已)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VcqV y( s 0x (1 K ds) =3.4*104m3(2)每天的剩余污泥量PxqV y(1 KS011800 kg / d(3)回流比計算3500(q vr 0.78r qv ) 8000rqV 20000 * 0(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。O1qV(S0S)/0.6855882kg/dO21.42Px16862kg/dOO1

18、O239020kg/d(5)處理效率300*(130%)20E190/21090.5%300*(130%)14 .普通曝氣池計算AerationTank一傳統(tǒng)活性污泥法處理裝置，按SRT=8d運行。反應器的容積為8000m3,MLSS濃度為3000mg/L，求：（1）污泥產(chǎn)率；（2）由反應解：PX TQW ,1QW ,2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10000mg/L,二沉池出水中的固體損失可忽略不計。XtV300080003000000g/dSRT8dP3xt/X3000000/30001000m3/dP3XT/XR3000000/10000300m3/d15 .

19、普通曝氣池計算AerationTank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）假設進水中MLSS濃度為100mg/L,計算回流比；（2）若污泥齡9c=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*R=3000*（1+R）C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9c=且X=MLSS=3000mg/l=3kg/m3;V=5000m3;0c=8dQwXr即：wr=VX50003=1875kgQXc8所以每

20、日的干污泥增長量為1875kg16 .SVI的計算SludgeVolumeIndex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840mL,求SVI值。SV840/2mL/L解：svi120mL/gMLSS3.5g/LProblem5污泥的處理與處置MLSS 濃17 .二沉池的計算SecondaryClarifier兩座20m直徑的圓形二沉池，用于活性污泥的固液分離。度為3000mg/L,活性污泥的回流比為50%。假設平均污泥負荷數(shù)據(jù)為4kg/m2.h,求平均允許進水流量，以m3/h計，以及回流中的MLSS?；亓魑勰酀舛冉猓?1)QRQXr/XX

21、 R(2) 0.5Xr/X 13000 9000 mg / LSLR進水流量(Q 0.5Q) XA(1 K d c )1 0.02 * 40QSLRA41256.60.0012426807m3/d1.5X1.53000/10618 .厭氧消化池計算AnaerobicDigester厭氧消化池的COD負荷為500kg/d,污泥的利用率為75%,設y=0.10,Kd=0.02d-1,當SRT為40d時，計算厭氧剩余污泥的產(chǎn)量、消化池的甲CH4產(chǎn)量以烷和沼氣產(chǎn)量。（沼氣中CH4濃度為65%,0.4m3/kgCOD.d計）。解：(1)計算剩余污泥產(chǎn)生量20.83kg / dqvy(S0s)0.1*0.

22、75*500kg/dPx(2)計算甲烷產(chǎn)量Vch40.40*(S0S)Q/10001.42PX3(3)計算沼氣產(chǎn)量Vbiogas=VcH4/65%=212.56m3/d19 .厭氧消化池計算AnaerobicDigester消化池的COD負荷為300kg/d。使用的污泥利用效率為75%,當SRT=40d時，產(chǎn)氣量是多少？Y=0.10,kd=0.02d-1。解：(1)剩余污泥量So300kg/dS30010.7575kg/dSoS30075225kg/d0.100.75225Px9.4kg/d10.0240(2)沼氣產(chǎn)量Vch4O.4O(SoS)Q/10001.42Px84.7m3/d20 .污泥濃縮池計算SludgeThickener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