水污染控制工程计算题

1、计算题1.1某小型污水处理站设计流量Q=400m3/h,悬浮固体浓度 SS=250mg/Lo设沉淀效率为55%.根据实验性能曲线查得U0=2.8m/h ,污泥的含水率为98%,试为处理站设计竖流式初沉池.设计参数：污水在中央管内的流速 V0=30mm/s=0.03m/s外表水力负荷q=U0=2.8m3/(m2 h)(1)估算竖流沉淀池直径,确定池数.设计沉淀池数为四只,池型为圆形,估算单池的直径约为 7m,符合要求单池流量 Q =Q/4=100m3/h(2)中央管的截面积和直径喇叭口直径 d1=1.35d=1.35x 1.1=1.5m(4)反射板直径=1.3d1=2.0m中央管喇叭口到反射板之

2、间的间隙高度h3.h3= QV 二 d1100/36000.02 3.14 1.5= 0.29 0.3m(取 v=0.02m/s).(6)沉淀区面积(7)沉淀池直径(8)沉淀区的深度：h2=vt=2.8X 1.3=3.64= 3.7m(设沉淀时间为1.3h)D/h2=7/3.7=1.89<3 符合要求(9)污泥斗的高度和体积取下部截圆锥底直径为 0.4m,贮泥斗倾角为55.,那么h5=(7/2-0.4/2)tg55 =4.7mV1=(R2+Rr+r2)加/3=(3.52+3.5 X 0.2+0.22) »4.7/3=64m2(10)沉淀池的总高度 HH=h1+h2+h3+h4+

3、h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m(11)污泥区的容积排泥周期按2d设计,那么污泥区容积在工程设计中还包括进水槽、出水槽、出水堰、排泥管等设计内容.1.2某城市污水处理厂,设计处理流量为30000m3/d,时变化系数为1.5,经沉淀后的BOD5为200mg/L,总氮为30mg/L ,总磷.飞: J1 Ff.为3mg/L,拟采用活性污泥法进行处理,希望处理后的出水BOD5为20mg/L.试计算与设计该活性污泥法处理系统 y、工、 (1.工艺流程的选择一一 一、,、200-20计算处理效率 E： E=X10O% =90%200根据提供的条件,采用传统推流式活性污泥法,曝气池采用

4、推流廊道式,运行时考虑阶段曝气法和生物吸附再生法运行的可能性,其流程如下：原废水 初沉池 曝气池 - 二沉池 处理出水| 回流污泥 .剩余污泥I*>2 .曝气池的计算与设计(1)污泥负荷确实定根据实验或经验以及所要求的处理效果,本曝气池采用的污泥负荷率(Ns)为：0.27kgBOD 5/kgMLSS-do (一般为 0.20.4kgBOD 5/kgMLSS -d)(2)污泥浓度确实定根据 Ns值,SVI值在80150之间,设计取SVI = 130,污泥回流比为35%,经计算曝气池污泥的污泥浓度X为：(3)曝气池容积确实定根据计算,曝气池有效容积V为：(4)曝气池停留时间的校核：曝气池停留

5、时间T ="父24 = 咽0父24= 8小时Q 30000(5)曝气池主要尺寸确实定：1)曝气池的面积：设计 2座曝气池(n=2),每座曝气池的有效水深(Hi)取4.0m,那么每座曝气池的面积(A,为：2)曝气池的宽度：设计曝气池的宽度B为6m,校合宽深比B/H = 6/4=1.5,在12之间,符合要求.3)曝气池的长度：L = A1/B=1250/6=208m ,设计取 210m校核长宽比L/B=210/6=35>10 ,符合要求.4)曝气池的总高度：设计取超高(保护高度 HJ为0.8m,那么曝气池的总高度 H = H+H2= 4.8m5)曝气池的平面形式：设计曝气池为3廊道

6、形式,那么每廊道长 L1=L/3=210/3=70m.那么曝气池的平面尺寸为：曝气池长L1=70m；曝气池宽 B1= BX 3=6X3= 18m.6)曝气池的进水方式：为使曝气池的能够按多种方式运行,将曝气池的进水与污泥回流安排在每一廊道的首端以及廊道的中间 局部.假设从曝气池的第一廊道首端进水并回流污泥,那么为传统推流方式运行；假设从曝气池的第一廊道的首端回流污泥,从第三廊道 的中间进水,那么为生物吸附再生方式运行；假设从曝气池的第一廊道回流污泥,而沿每一廊道的池长多点进水,那么为阶段曝气方式(逐步曝气)运行.3 .曝气系统的计算与设计；I采用直径为300mm的圆盘式微孔曝气释放器,安装在距

7、离曝气池的池底200mm处.根据第四节的计算,鼓风机的供气量为107.4m3/min,设计取110m3/min.根据计算,鼓风机房至最不利点的空气管道压力损失为1.735kPa,那么取微孔曝气盘及其配管的空气压力损失为4.9kPa.那么总压力损失为1.735+4.9=6.635kPa.取释放器出口剩余压力3kPa.鼓风机所需压力为 p = (4.0-0.2) X 9.8+ 6.635+3=46.9kPao设计采用风量为40m3/min,风压为49kPa的罗茨鼓风机4台,3用1备,常开3台,风量120m3/min ,顶峰时4台全开,风量 160m3/min,低负荷时可开 2台,风量80m3/mi

8、n.4 .二沉池的计算与设计二沉池采用幅流式沉淀池,用外表负荷法计算,设计取外表负荷q=1.0m3/m2 h(一般为0.751.5).(1)外表积：废水最大时流量：Qmax= 1.5XQ/24= 1.5X30000/24=1875m3/h沉淀池外表积 A = Qmax/q=1875/1.0=1875m 2设计选择4座沉淀池(n=4),那么每座二沉池的外表积 A1为：A1 = A/n=1875/4=468.75m 2:二沉池直径：D1 = FAT = 14X46875 4.4m,二 3.14每座二沉池的直径设计取 D1=25m.(3)有效水深：设计取别离澄清时间t为2小时(1.52.5h),那么

9、有效水深H1为：_ . H 1= Qmaxx t/A=1875 X 2/1875=2m.选用直径为25米的刮泥设备,取超高 300mm,缓冲区高度300mm.根据刮泥设备的要求设计二沉池池底及泥斗局部.5 .剩余污泥量的计算每日污泥的增长量(剩余污泥量)为： 取 =a Q(S -Se)-b V X根据实验或手册,取 a值为0.6, b值为0.075,那么剩余污泥量为：每天排放含水率为 99.2%的剩余污泥量为：217.5吨.6 .回流污泥系统的计算与设计采用污泥回流比35%,最大回流比为70%,按最大回流比计算：污泥回流量 Qr=RXQ = 0.70X 30000/24=875m3/h采用螺旋

10、泵进行污泥提升,其提升高度按实际高程布置来确定,本设计定为2.5m,根据污泥回流量,选用外径为700mm,提升量为300m3/h的螺旋泵4台,3用1备.7 .营养物的平衡计算(1) BOD 5= 30000X (0.2-0.02)=5400kg/d ;(2)氮(N)每日从废水中可获得的总氮量为：N1=0.03X 30000 = 900kg/d每日污泥所需要的氮量为：BOD5:N = 100:5;那么N=270kg/d每日随出水排除的 N量为：900-270 = 630kg/d,相当于21mg/L(3)磷(P)每日从废水中可获得的总磷量为：P1 = 0.003 X 30000= 90kg/d每日

11、污泥所需要的磷量为：BOD 5:P = 100:1 ；那么P=54kg/d每日随出水排除的 P量为：90-54 = 36kg/d ,相当于1.2mg/L废水中N和P营养源能够满足微生物生长繁殖需求,无需向废水中补充氮源和磷源,但出水中氮和磷的浓度不能满足废水一级排放标准的要求.1.3 处理污水量为21600m3/d,经沉淀后的 BOD5为250mg/L ,希望处理后的出水 BOD5为20mg/L.要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量.经研究,还确立以下条件：1.4 (1)污水温度为20 C；1.5 (2)曝气池中混合液挥发性悬浮固体( MLVSS )同混合液悬浮固体(MLSS)之比为0.8;1

12、.6 (3)回流污泥SS浓度为10000mg/L;1.7 (4)曝气池中 MLSS 为 3500mg/L ;1.8 (5)设计的6为10d;1.9 (6)出水中含有22mg/L生物固体,其中65%是可生化的；1.10 (7)污水中含有足够的生化反响所需的氧、磷和其他微量元素；1.11 (8)污水流量的总变化系数为2.51 .估计出水中溶解性 BOD5的浓度出水中总的8.口5=出水中溶解性的 BOD5十出水中悬浮固体的 BOD5确定出水中悬浮固体的BOD5：(1)悬浮固体中可生化的局部为 0.65X 22mg/L=14.2mg/L(2)可生化悬浮固体的最终 BOD l=0.65 X 22 X 1

13、.42mg/L=20.3mg/L(3)可生化悬浮固体的 BODL换算为BOD5 =0.68X20.3=13.8mg/L(4)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5,即Se20mg/L=Se+ 13.8mg/L,那么 Se= 6.2mg/L计算处理效率E： E =250-20 =92%250假设沉淀池能去除全部悬浮固体,那么处理效率可达：E =250 F2 =97 5%2502 .计算曝气池的体积3 .计算每天排除的剩余活性污泥量选计算 Yobs： YObs =-Y =05 =0.31251 KdH 1 0.06 10计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量：5计算排除的以SS计的污泥量： 8(ss

14、) =1645.7 父一kg/d =2057.1kg/d44 .计算回流污泥比R曝气池中VSS浓度=3500mg/L ,回流污泥 VSS浓度=8000mg/L一 、一 、 V 47025 .计算曝气池的水力停留时间：t = =d =0.217d = 5.2hQ 216006 .计算曝气池所需的空气量(1)曝气池所需的氧量计算1)生化反响中含碳有机物全部生化所需的氧量:2生化反响所需氧量所需氧量=7744-1.42 X 1645.7kg/d = 5407.1kg/d2根据所需的氧量计算相应的空气量1假设空气密度为1.201kg/m3,空气中含有的氧量为 23.2%,那么所需的理论空气量为：194

15、063332实际所需的空气量为：19406 m3/d =242.58m3/d =168m3/min0.08333设计所需的仝气重为：1.3父168m /min =218 m /min1.12 某小区生活污水处理厂设计处理流量为2500m3/d,废水的平均BOD5为150mg/L, COD为300mg/L ,拟采用生物接触氧化进行处理,希望处理后的出水BOD5为20mg/L.试计算与设计该生物接触氧化法处理系统1 .设计参数有机填料容积负荷 Nv=2.0kgBOD 5/m3 d ,采用组合填料,每片填料直径150mm,填料层高度2.5m,填料片连接成串,每串填料左右间隔160mm,串中每片填料上

16、下间隔 80mm,采用微孔曝气,气水比 20:1.2 .生物接触氧化池有效容积3 .生物接触氧化池总面积4 .确定生物接触氧化池的个数及每池的面积根据现场条件,拟采用一池三格,以推流形式运行.每一格的面积为：实际设计每一个池采用：BX L=4.0 X 6.0m5 .校核反响接触时间6 .确定生物接触氧化池的总高度7 .确定空气量空气量 O = 20X Q=20X 2500/24/60=35m3/min.选择风机二台一用一备,风压5mH2.,风量40m3/min.曝气系统的设计计算同活性污泥法.1.13 江南某城镇拟新建污水处理厂一座,近期规划人口 50000人,生活污水量综合排放定额为 180

17、L/人d,污水水质为：1.14 COD： 450mg/LBOD5: 185mg/L SS: 250mg/L TKN : 30mg/L TP： 5.0mg/L1.15 要求对该镇污水进行除磷脱氮处理,采用A2/O工艺且出水水质指标要求到达以下标准：1.16 COD<70mg/L BOD 5<20mg/L SS<20mg/LNH3-N<10mg/L TP <1.0mg/L1 .设计水量计算平均日设计水量：qv=180 X 50000 X l+10%/1000=9900m 3/d式中,10%为污水管网的地下水渗入系数,设计取平均日污水量10000m3, 一级处理构筑物设

18、计流量参照总变化系数kzkz=1.59,以提升泵房的提升泵最大组合出水量为设计流量,生化处理构筑物取最大日10h平均流量,此题取最大日10h变化系数为1.3.2 .一级处理构筑物计算略3 .二级生化处理构筑物设计设计两组平行系统,计算各池容积.3.1 进入生化处理构筑物水质指标确定设污水经过一级处理后,进入生化处理构筑物各水质指标浓度为：COD : 340mg/LBOD 5： 140mg/L SS: 125mg/LTKN : 28.5mg/L TP : 4.5mg/L3.2 设计参数确定最低平均温度T=15C活性污泥挥发性固体含量MLVSS/MLSS=0.720 时反硝化速率为 0.12kgN

19、O x-N/kgMLVSS d 内源呼吸速率Kd=0.04d-13.3 按反硝化速率和硝化菌比增长速率设计计算BOD5污泥负荷 NS=0.15kgBOD 5/kgMLVSS d污泥产率系数y=0.6kgVSS/kgBOD 5 d剩余污泥含水率99.2%a.厌氧池设计计算厌氧池通过回流二沉池的沉淀污泥,使在好氧池过度摄磷的活性污泥在厌氧他进行磷释放,由于影响释磷过程的因素很多,l-2h般应根据试验确定厌氧池的容积,目前厌氧池的容积通常根据经验停留时间来确定,一般为厌氧池平均停留时间 t庆=2.0h时,V庆=1.3 X (10000/24) X 2.0=1083(m3)回流污泥浓度10000mg/

20、L,相当于SVI=100污泥回流比取r=50%,那么混合液污泥浓度为:r 05：r =-10000 =3330(mg/L)1 r 1 0.5b.缺氧池设计计算缺氧池通过曝气池混合液内循环,使在好氧池中经硝化反响所产生的硝酸根离子和亚硝酸根离子回流至缺氧池进行反硝化反预设生化系统每天生成活性污泥(MLVSS) 300kg/d,活性污泥含氮量以10%计,那么用于生成活性污泥每天去除的氮为30kg/d进入缺氧池污水含 TN=26.2mg/L ,计算时取出水 TN为6mg/L,那么TN去除率为:26.2 -6_ _En =77.1%,那么由 En26.2得到:混合液回流比R=2.87=287%缺氧池容

21、积 V 缺为：V缺=l.3X 10000X(26.2-6)/(0.7 X 3330X0.12 X1.05(15-20)=1197 ( m3)缺氧池停留时间 t 缺为：t 缺=1197/(1.3 X 10000/24)=2.21(h)1反硝化时去除有机物量为：Sdn =；NO3-() 2.86 (1/ 0.68) =22mg/L1 Rc.好氧池设计计算据硝化菌的最大比增长速率,网max = 0.47e°.°98(t-15), t=15C时Wmax=0.47d-l那么稳定运行下硝化菌的比增长速率：JN =JN'N1N1Kn当 N1=l.0mg/L 时,KN=1.0mg/

22、L 时,得：m=0.231最小泥龄 8min=1/0.23=4.35d 取 K=1.3,平安系数 Sf=2.0,那么设泥龄：k4.35X 1.3X 2=11.3d由有机物去除负荷与泥龄关系n0=1/(8y)得出：n0=1/(11.3x 0.6)=0.15kgBOD 5/kgMLVSS d好氧池水力停留时间t好为：t好=一118 -20一=0.28(d)=6.8(h)0.15 0.7 3330好氧池容积 V 好=6.7X 1.3 X 10000/24=3629 (m3).A2/O 系统总容积 V 总=1083+1197+3629=5909(m3)T 总=10.9(h)3.4按污泥负荷设计计算a.

23、厌氧池设计计算(厌氧池设计计算同前).b. A/O池容积计算取污泥负荷为0.15kgBOD5/kgMLVSS -d,那么A/O池总容积为：Va/o=1.3X 10000X(140-20)/0.15 X 0.7 X 3330=4457(m3)tA/O=4457/(1.3 X 10000/24)=8.2(h)根据经验数据,缺氧段与好氧段的停留时间比=1 ： 3计算,那么缺氧段 V 缺=1114m3, t 缺=2.lh o好氧段 V 好=3342m3, t 好=6.lh.A2/O总容积V总及总停留时间t总为：V总=1083+4457=5540 (m3), "10.2(h)3.5 剩余污泥量

24、计算a.硝化菌生成污泥量：Wv1=1.3X 10000X (26.2-0) X0.1/1000=34(kg/d)式中硝化菌产率系数取0.1kgVSS/kgNH 3-N db,异氧菌生成污泥量：Wv2=1.3 X 10000X (140-20) X0.6/1000=936(kg/d)每天产生的挥发性剩余泥量为：Wv = Wv1+Wv2=970(kg/d)剩余污泥 VSS/SS=0.7,那么每天产生剩余污泥量：W=970/0.7=1386(kg/d)污泥含水率为99.2%时,剩余污泥体积为：V剩=1386/0.8 % =173 ( m3)3.6 除磷量校核本污水厂生化系统每天要求的除磷量为l.3

25、X 10000X (4.5-1.0)=45.5kg/d,而普通活性污泥法剩余污泥含磷约占污泥干重的1.5%,如果使用普通活性污泥法仍产生 970kg/d的污泥,那么由于同化合成作用而去除的磷为14.6kg/d,远不能到达要求,A2/O脱氮除磷系统的剩余污泥含磷量可达污泥干重的 5%,每天产生约970kg的污泥可除磷49kg/d左右.3.7 需氧量计算a.降解有机物需氧量：Oi=1.3X 10000 X (140-20)/(0.68 X 1000)=2294(kg/d)b,硝化氨氮需氧量：O2=4.57 X 1.3 X 10000 X (26.2-0)/l000=1574(kg/d)c.污泥氧当

26、量：O3=1.42X 970=1377kg/dd.反硝化过程提供化合态氧当量：O4=2.86 X 1.3X 10000 X (26.2-6)/1000=762kg/d共需氧量：O=2294+1574-1377-762=1729kg/d1.17 某城镇人口 80000人,排水量定额为100L/ 人d , B0D5为20g/ 人d.设有一座工厂,污水量为2000m3/d,其80135要求达至U 30mg/LBOD5为2200mg/L.拟混合采用回流式生物滤池进行处理,处理后出水的根本设计参数计量设在此不考虑初次沉淀池的计算生活污水和工业废水总水量:5=世1鬻0 m2000£公1000诵用生活污水和工业废水混合后的BOD5浓度：a =陋注丝誓"咨mg/L=600mg/L由于生活污水和工业废水混合后10000BOD5浓度较高,应考虑回流,设回流稀释后滤池进水B0D5为300mg/L ,回流比为:600qv 30qVr =300(qv qVr) rq1600 -300,1.1qv 300 -30生物滤池的个数和滤床尺寸计算设生物滤池的有机负荷率采用1.2kgBOD5/ m3-d,于是生物滤池总体积为:设池深为2.5m,那么滤池总面积为: