水污染控制工程重點(diǎn)計(jì)算題示例

1、水污染控制工程（第三版，下冊(cè)）重點(diǎn)計(jì)算題示例Problem 1 沉砂池與沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 平流式沉淀池計(jì)算 Rectangular Sedimentation Tank平流沉淀池設(shè)計(jì)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?xiàng)l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, uo=O.5mm/s, Ui=0.1mm/s(1) 所需沉淀池平面積為QU00.50.5 10 31000m2（2）沉速為0.1mm/s的顆粒的去除率為ui0.1zE u。0.20

2、 20%0.52.輻流式沉淀池設(shè)計(jì) Circular Sediementation Tank計(jì)劃為居住人口 45000人的城鎮(zhèn)設(shè)計(jì)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(shí)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:As345000per 400L/per.d 0.001m /L40m3/m2.d2450m3V 45000per 400L/per.d 0.001m /L24h/d2h1500m3Depth=23.924m15002(/4)243.33.5m3. 曝氣沉砂池設(shè)計(jì)計(jì)算 Grit Chamber設(shè)計(jì)一只曝氣沉砂池，污水的最

3、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(shí)間為3.5min，曝氣速率為0.4m3/min.m池長(zhǎng)，確定沉砂池的尺寸和空氣用量。解：(1)池尺寸:V/Qmax 3.5minV 3.5 min 2m3 /s 60s/min420m3D 3mW 1.5 3 4.5m4203 4.531.2m(2)空氣量:Qair31.2m12.4m3/minmin .m4. 曝氣沉砂池設(shè)計(jì)Grit Chamber解：V設(shè)計(jì)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3m，寬深比為1.5:1，高峰流量下停留時(shí)間為 3.5min。 曝氣速率為0

4、.4m3/min.m池長(zhǎng)，確定沉砂池的尺寸和空氣需求量。Depth width3m1.5 34.5mlen gth21015.6m3 4.53.5minQ maxV 3.5min 1m3/s 60s/min 210m333Qair0.4m /m.min 15.6m 6.2m /minProblem 2溶氣氣浮法計(jì)算5. 溶氣氣浮法計(jì)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 C,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

5、1.164kg/m3; 20C時(shí)空氣在水中的溶解度 Cs取18.7mg/L.。計(jì)算氣浮 池中釋放出的空氣量、回流水量和回流比。(1) Dissolved air pressure is 3kg/cm2 gauge;(2) Fracti on of air saturati on f=70%; A/S ratio=0.01 ;(4) Specific weight of air = 1.164kg/m 3;(5) Air Solubility Csat 20 C =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/m

6、3故，氣體總含量為：A=(A/S)*S= S=0.01*1*10000=100 kg/d折合20C下空氣體積為，以1m3處理水量為基準(zhǔn)：V=A/(Q )=100心0000*1.164)=8.58*10-3(m3/m3)=8.58(L/m3 水)(2) 壓力水回流量計(jì)算公式為QSa 1000Cs(fP 1)70% ; P,溶氣絕對(duì)壓力，因此 P=3+1=4(atm)，因此,其中：f,溶氣效率，即空氣飽和率，為 單位為大氣壓。表壓為 3kg/cm3=3atm , 回水流量為R(3)回流比,1000QSaCs(fP 1)1000 10000 1 0.0118.7(70% 4 1)2967(m3/d)

7、即回水流量占處理水量的百分比為R100%Q2967100%29.7%100006.溶汽氣浮污泥濃縮池設(shè)計(jì)SludgeDissolved Air Floatation (DAF) ofDesign a dissolved air flotation thickener without and with pressurized recycle to thicken the solids in activated-sludge mixed liquor from 0.3 to about 4 percent. Assume that the following con diti ons apply:

8、(1) Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg(2) Temperature=20 C(3) Air Solubility Sa=18.7 mg/L(4) Recycle-system pressure=275 kPa(5) Fracti on of saturati on二 0.5(6) Surface-loading rate=8 L/m 2.min(7) Sludge flow rate= 400 m 3/dSolutio ns:1. Without a recycle (Compute the required pressure using Eq. 5-47A 1.

9、3Sa(fP 1) sSa0.008mL/ g1.3(18.7mg/ L)(0.5P 1)3000mg / L0.5P0.99 1P 3.98atmp 101.35101.35p 302kPa(2) Determi ne the required surface areaA (8：鸞隸:佇)34.7m2(3) Check the solids loading ratekg/m2.d34.6kg/m2(400m3/d)(3000g/m3)(34.7m2)(103g/kg)2. With recycle(1)Determi ne the pressure in atmospheres (2) De

10、term ine the requires recycle rate using Eq. 5-48P 3.73atm275 101.35101.35A 1.3Sa(fP 1)Rs S0.008mL / g1.3(18.7mg/L)(0.5* 3.73 1)R33000mg / L * 400m /d3R 461.9m /d(3) Determi ne the required surface areaA (8：常篇)幣鳥40-2Problem 3生化反應(yīng)器容積計(jì)算7. 生化反應(yīng)器容積計(jì)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(jí)反應(yīng)rk

11、C ），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(shí)，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(shí)，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QC0 QC ( kC)Vdt0 QCo QC kCVCC00.02QQ kVQQ 0.15 20Q 0.612m3/d(2) 效率為92%時(shí)的反應(yīng)器體積0.6120.080.6120.15 V3V 4.7m8. BOD 5計(jì)算已知某一城市污水水樣的BOD 3=200mg/L，BOD 2o=400mg/L，求BOD 5= ？解：由BODt Sa(1 10 tk1)，對(duì)于生活污水k1=0.1；

12、一般把BOD20作為總生化需氧量BODu,BOD 3 BODu(1 10 3 0.1) 0.5BOD u 200mg/L9. BOD 5與BOD 20的關(guān)系在2d和8d分別測(cè)得污水的 BOD值分別為125mg/L和225mg/L，試 用一級(jí)速率模型求出 BOD5。解：(1)按一級(jí)反應(yīng)速率計(jì)，ktBODt BODl(1 e )125 BODl(1 e 2k)225 BODl(1 e8t)(2)得BODl和k值，得BODt 236.9(1 e 0.375t)BOD5200.6mg/L10. BOD 5的計(jì)算，溫度的影響廢水在20C下的5d BOD為185mg/L時(shí)，它的最終 BOD (UBOD )

13、 是多少？ 10 d的BOD是多少？假如BOD瓶是在33C下培養(yǎng)的，廢 水的5d BOD又是多少？ k=0.23 d-1。解：(1)bod 5UBOD 1e k1.t，185 UBOD 1e 0.23 5 ， UBOD 270.7 mg/L(2)B0D 10270.71e k1.t270.7 1 e 0.2310243.6 mg/L(3)k1,33Ck (331,20C20)0.23 1.056(33 20)_10.467d1bod5,33c270.71 e“t 270.7 1 e 0.467 5268.2mg/L11. BOD 5的計(jì)算三種不同水樣在20C下的BOD5皆為350mg/L，而2

14、0C下的k值分 別為0.25 d-1, 0.35 d-1和0.46 d-1。試求每種水樣的最終 BOD( UBOD).解：bod 5 UBOD 1 e k1.t，UBOD =490.5mg/L1 eProblem 4完全混合活性污泥法計(jì)算12. 完全混合活性污泥法計(jì)算 Complete-mix Activated Sludge用下列給出的三個(gè)不同完全混合活性污泥法反應(yīng)器的運(yùn)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(jì)；(3)求穩(wěn)態(tài)條件下，曝氣池中氧的吸收速 率，以 mg/L.h解:(1) SRTPxT,VSSXTVSRTPXT,V

15、SS59 8000472000g/dXtV3000 1000SRIPXT ,VSS4720006.36d(2)需氧量RO Q(S0 S) 1.42PXt ,vss5000400 5 1.42 472000/1000 1304.5kg/d(3) OUR61304.8 10 mg1000 1000L 24h54.4mg / L.h(1)污泥泥齡計(jì)算:Px 120m3/d 8000g / m3960000g / dPxxVc4000g/m3 2000m3960000g/d8.33d(2)氧氣需要量項(xiàng)目Item單位Un it反應(yīng)器,ReactorABC曝氣池MLVSS Aerati on tank M

16、LVSSmg/L30004000曝氣池容積Aerati on tank volumem310002000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 concen trati onmg/L80008000進(jìn)水中可溶性COD濃度In flue nt soluble COD concen trati onmg/L400400Rd qv ( so s)1.42Px10000m3/d(400 5)g/m3 1.42 960000g/d/1000g/

17、kg 2586.8kg/d(3) 氧的利用速率6ro258638kg/d 10嚴(yán)/心 107.8mg/L.h1000m1000L/m24h/d13. 活性污泥法設(shè)計(jì)計(jì)算 Activated Sludge Process采用普通活性污泥法處理城市污水，流量為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(jì)計(jì)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：6 c=10 d ,y=0.5 mg/mg , kd=0.06d-1 ,曝氣池中MLVSS=35

18、00mg/L ;回流污泥濃度 VSS=8000mg/L。解：(1)(2)(3)曝氣池體積每天的剩余污泥量Px回流比計(jì)算qV y( S0x(1 Kd十3.4*10仃晉占 11800kg/d3500(qV r qV) 8000r qV 20000* 0r 0.78（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。O1 qV ( S0 S) /0.6855882 kg / dO2 1.42 Px16862 kg / dO（5）處理效率EO1 O2 39020 kg / d300*(130%)20300* (130%)190/21090.5%14. 普通曝氣池計(jì)算 Aeration T

19、ank一傳統(tǒng)活性污泥法處理裝置，按SRT = 8d運(yùn)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(shí)，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(jì)。解：PxtXTVSRTQW,1Pxt/XQW,2Pxt/X8d3000 80003000000g/d3000000/3000 1000m3/dr 3000000/10000 300m3/d15. 普通曝氣池計(jì)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

20、泥濃度為10000mg/L。要求：（1）假設(shè)進(jìn)水中MLSS 濃度為100mg/L，計(jì)算回流比；（2）若污泥齡 28天，求每日的干 污泥增長(zhǎng)量。解：根據(jù)進(jìn)出曝氣池中懸浮物質(zhì)的物料平衡:(1) 100*1 + 10000* R=3000*(1 + R) 解得回流比R=0.414（2）因?yàn)槊咳盏母晌勰嘣鲩L(zhǎng)量=每日排出的剩余干污泥量，即:QwXr又6C=VXQwXr且 X=MLSS=3000mg/l=3kg/m 3;V=5000m3; ec=8d即：QwXr = VX5000 3 = 1875kg8所以每日的干污泥增長(zhǎng)量為1875kg16. SVI 的計(jì)算 Sludge Volume Index采用一

21、臺(tái)2L沉降儀進(jìn)行SVI試驗(yàn)，得到MLSS濃度為3500mg/L , 30min后污泥體積為840 mL ,求SVI值。解：SVISV840/2mL/ LMLSS 3.5g/ L120mL/gProblem 5 污泥的處理與處置17. 二沉池的計(jì)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。MLSS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(jìn)水流量，以m3/h計(jì)，以及回流中的MLSS。解:(1)回流污泥濃度QrQXXr X1Xr/X0.5Xr/X 3Xr 3 30009000mg/L(2

22、)進(jìn)水流量SLR(Q .5Q)XASLR A 4 1256.6 0.001 241.5X1.5 3000/106326807 m /d18.厭氧消化池計(jì)算 An aerobic 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(shí)，計(jì)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(jì))。解：(1) 計(jì)算剩余污泥產(chǎn)生量Pqv y( S0 s)X(1 Kd c)(2) 計(jì)算甲烷產(chǎn)量0.1* 0.75* 500kg /d10.02*4020.83k

23、g/dVCH4 O.4O*(S0S)Q/1000 1.42Px0.40*(375 1.42*20.83)138.17m3/d(3)計(jì)算沼氣產(chǎn)量Vbiogas二Vch4/65%=212.56 m3/d19.厭氧消化池計(jì)算 An aerobic 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)SRT = 40 d 時(shí)，產(chǎn)氣量是多少？ Y= 0.10, kd=0.02 cT1。解：(1)剩余污泥量S0300kg/dS 30010.75 75kg / dS0 S 300 75225kg/dPx0.10 0.75 22510.02 409.4 kg / d(2)沼氣產(chǎn)量Vch4 0.40(S0 S)Q/1000 1.42Px84.7m3/d20. 污泥濃縮池計(jì)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