水污染控制工程計算題分析解析

1、計算題31.1已知某小型污水處理站設(shè)計流量Q=400m /h，懸浮固體濃度SS=250mg/L。設(shè)沉淀效率為55%。根據(jù)實驗性能曲線查得 uo=2.8m/h，污泥的含水率為 98%，試為處理站設(shè)計豎流式初沉池。設(shè)計參數(shù)：污水在中心管內(nèi)的流速 Vo=3Omm/s=O.O3m/s表面水力負(fù)荷 q=uo=2.8m3/(m2 h)(1) 估算豎流沉淀池直徑，確定池數(shù)。f2 =Q =型=143m2 D = J4 漢143 =13.5m>10mq 2.8'二 '二設(shè)計沉淀池數(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=100m/h中心管的截面積和直徑Q

2、 100/3600=0.93m2 (V0取 0.03m/s)v00.03d°=1.08m r1.1m(3)喇叭口直徑 d1=1.35d=1.35 X 1.1=1.5m反射板直徑=1.3 d1=2.0m(5) 中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h3.怡 Q 100/36000.29 ,0.3m (取V1=0.02m/s).V兀 d10.02X3.14X1.5(6)沉淀區(qū)面積f11002.8=35.7m2(7)沉淀池直徑4(35.7 0.93)兀=6.8m 7m(8) 沉淀區(qū)的深度：h2=vt=2.8X 1.3=3.64 - 3.7m(設(shè)沉淀時間為1.3h)D/h2=7/3.7=1.89

3、<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)掃引3=(3.52+3.5 X 0.2+0.22) X4.7/3=64m2(10) 沉淀池的總高度HH=h1+h2+ha+h4+h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m(11) 污泥區(qū)的容積24Q C01000 (100 p。)排泥周期按2d設(shè)計，則污泥區(qū)容積一 24 100 0.25 四 2沁21000 1 (1 0.98)在工程設(shè)計中還包括進(jìn)水槽、岀水槽、岀水堰、排泥管等設(shè)計內(nèi)容。31.2某城市

4、污水處理廠，設(shè)計處理流量為30000m/d，時變化系數(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試計算與設(shè)計該活性污泥法處理系統(tǒng)1. 工藝流程的選擇計算處理效率E： E二200 20 100% = 90%200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2.曝氣池的計算與設(shè)計(1) 污泥負(fù)荷的確定0.27kgBOD5/kgMLSS d(2) 污泥濃度的確定算曝氣池污泥的污泥濃度回流污泥濃度XVn H

5、1100002 4=1250m2(Ns)為:根據(jù)實驗或經(jīng)驗以及所要求的處理效果，本曝氣池采用的污泥負(fù)荷率(一般為 0.20.4kgBOD "kgMLSS d)根據(jù)Ns值，SVI值在80150之間，設(shè)計取SVI = 130,污泥回流比為35%，經(jīng)計X為：10 107700mg/LSVI 130曝氣池污泥 濃度X R Xw 0357700= 2000mg/L(1+R)(1+0.35)(3)曝氣池容積的確定根據(jù)計算，曝氣池有效容積 V為：(4)曝氣池停留時間的校核：曝氣池停留時間T=q 24 = 30000 24=8小時(5)曝氣池主要尺寸的確定:1)曝氣池的面積：設(shè)計(At)為:2座曝氣

6、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根據(jù)計算，鼓風(fēng)機(jī)房至最不利點的空氣管道壓力損失為1.735kPa，則取微孔曝氣盤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3kPa。鼓風(fēng)機(jī)所需壓力為 p = (4.0-0.2) X 9.8 + 6.635+3=46.9kPa。設(shè)計采用風(fēng)量為40m3/min，風(fēng)壓為49kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī)4臺，3用1備，常開3臺，風(fēng)量120m3/min , 高峰時4臺全開，風(fēng)量160m3/min，低負(fù)荷時可開2臺，風(fēng)量80m3/min。4. 二沉池的計算與設(shè)計二沉池采用幅流

7、式沉淀池，用表面負(fù)荷法計算，設(shè)計取表面負(fù)荷q=1.0m3/m2 h(般為0.751.5)。(1) 表面積：廢水最大時流量：Qmax= 1.5 X Q/24 = 1.5 X 30000/24=1875m3/h 沉淀池表面積 A= Qmax/q=1875/1.0=1875m2設(shè)計選擇4座沉淀池(n=4)，則每座二沉池的表面積A1為：A1= A/n=1875/4=468.75m2:(2) 二沉池直徑：旋耳24.4m:、3.14每座二沉池的直徑設(shè)計取 D1 = 25m。(3) 有效水深：設(shè)計取分離澄清時間t為2小時(1.52.5h)，則有效水深H1為：H1= Qmaxx t/A=1875 X 2/18

8、75=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)計二沉池 池底及泥斗部分。5. 剩余污泥量的計算每日污泥的增長量(剩余污泥量)為： AX =a Q(S0 -Se) -b V X根據(jù)實驗或手冊，取 a值為0.6，b值為0.075，則剩余污泥量為：X=0.6 30000 (200 -20)-0.075 10000 2000 =1740000g/d =1.74t/d每天排放含水率為 99.2%的剩余污泥量為：217.5噸。6. 回流污泥系統(tǒng)的計算與設(shè)計采用污泥回流比35%，最大回流比為70%，按最大回流比計算：污泥回流量 Qr= RX Q = 0

9、.70 X 30000/24=875m3/h采用螺旋泵進(jìn)行污泥提升，其提升高度按實際高程布置來確定，本設(shè)計定為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，3用1備。7. 營養(yǎng)物的平衡計算(1) BOD 5= 30000 X (0.2-0.02)=5400kg/d ;(2 )氮(N)每日從廢水中可獲得的總氮量為：2 = 0.03 X 30000 = 900kg/d每日污泥所需要的氮量為：BOD5：n = 100:5;則N = 270kg/d每日隨出水排除的 N量為：900-270 = 630kg/d，相當(dāng)于21mg/L(3 )磷(P)每日從廢水中可獲得的總

10、磷量為：P1= 0.003X 30000= 90kg/d每日污泥所需要的磷量為：BOD5：p= 100：1 ；則P= 54kg/d每日隨出水排除的 P量為：90-54 = 36kg/d，相當(dāng)于1.2mg/L廢水中N和P營養(yǎng)源能夠滿足微生物生長繁殖需求，無需向廢水中補(bǔ)充氮源和磷源，但出水中氮和磷 的濃度不能滿足廢水一級排放標(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 BODs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20C;(2) 曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體( MLVSS )同混合液懸

11、浮固體(MLSS )之比為0.8;(4) 曝氣池中 MLSS 為 3500mg/L ;(5) 設(shè)計的a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估計出水中溶解性 B0D5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 :懸浮固體中可生化的部分為0.65 x 22mg/L=14.2mg/L(2) 可生化懸浮固體的最終BOD l=0.65 x 22 x 1.42mg/L=20.3mg/L(3) 可生化懸

12、浮固體的 BODL換算為BOD5 = 0.68 x 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/L = Se+ 13.8mg/L，貝U Se= 6.2mg/L計算處理效率E： E =25° 一2° =92%250若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達(dá)：e = 25°-6.2=97 5%2502. 計算曝氣池的體積已知：tic =10d , Q=21600m3/d, Y =0.5mg/mg(查表選定),Se =6.2mg/L , X =3500mg/L , Kd =0.06d(查表選定)dcQY(S。Se)X(1 K

13、C)10 21600 0.5 2506.233m = 4702m 3500 10.06 10)3. 計算每天排除的剩余活性污泥量選計算 Yobs： YobsY1 Kc0.51 0.06 10= 0.3125計算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量:-Xv 二Yobs Q(S°Se) =0.3125 21600(250 -6.2) 10°kg/d =1645.7kg/d5計算排除的以SS計的污泥量：.X(ss)=1645.7 -kg/d =2057.1kg/d44.計算回流污泥比R曝氣池中VSS濃度=3500mg/L，回流污泥 VSS濃度=8000mg/L3500(Q Qr) =

14、8000Qr,得只=空=0.785. 計算曝氣池的水力停留時間：t =V 4702 d =0.217d =5.2hQ 216006. 計算曝氣池所需的空氣量(1 )曝氣池所需的氧量計算1)生化反應(yīng)中含碳有機(jī)物全部生化所需的氧量：BODlQ(S -SQ_ 0.68_21600(2506.2) 10J- 068kg/d =7744kg/d2）生化反應(yīng)所需氧量所需氧量=（7744-1.42 X1645.7）kg/d = 5407.1kg/d（2）根據(jù)所需的氧量計算相應(yīng)的空氣量1）若空氣密度為1.201kg/m生物接觸氧化池總面積,空氣中含有的氧量為23.2%，則所需的理論空氣量為:540733m /

15、d = 19406 m /d1.201 0.2322）實際所需的空氣量為：19406 m3/d =242.58m3/d =168m3/min0.08333）設(shè)計所需的空氣量為：1.3 168m /min = 218 m /min1.4某小區(qū)生活污水處理廠設(shè)計處理流量為2500m3/d ,廢水的平均BOD 5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。試計算與設(shè)計該生物接觸氧化法處理系統(tǒng)1. 設(shè)計參數(shù)有機(jī)填料容積負(fù)荷 Nv=2.0kgBOD 5/m3d，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

16、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Q（化0化）右00"0.150.02） 5m3162.52.5=65m2Nv2.04. 確定生物接觸氧化池的個數(shù)及每池的面積根據(jù)現(xiàn)場條件，擬采用一池三格，以推流形式運(yùn)行。每一格的面積為:A 6522A = = =22m <25m n 3實際設(shè)計每一個池采用：B X L=4.0 X 6.0 （m）5. 校核反應(yīng)接觸時間VT =一Q4.0 6.0 2.5 32500/24=1.73h1.5h 合理6. 確定生物接觸氧化池的總高度H。=H H! H2 H3 =2.

17、5 0.5 0.5 1.0=4.5m7. 確定空氣量空氣量 o = 20 X Q = 20 X 2500/24/60=35m3/min.選擇風(fēng)機(jī)二臺（一用一備），風(fēng)壓5mH2O，風(fēng)量40m3/min。 曝氣系統(tǒng)的設(shè)計計算同活性污泥法。1.5 江南某城鎮(zhèn)擬新建污水處理廠一座，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/LBOD 5： 185mg/L SS: 250mg/L TKN : 30mg/L TP： 5.0mg/L要求對該鎮(zhèn)污水進(jìn)行除磷脫氮處理，采用a2/o工藝且岀水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn):COD<70mg/L BOD

18、5<20 mg/L SS<20 mg/LNH3-N<10 mg/L TP<1.0 mg/L1. 設(shè)計水量計算平均日設(shè)計水量：qv=180 X 50000 X (l+10%)/1000=9900m 3/d式中，10 %為污水管網(wǎng)的地下水滲入系數(shù)，設(shè)計取平均日污水量10000m3, 一級處理構(gòu)筑物設(shè)計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. 一級處理構(gòu)筑物計算(略)3. 二級生化處理構(gòu)筑物設(shè)計設(shè)計兩組平行系統(tǒng)，計算各池容積。3.1進(jìn)入生化處理構(gòu)筑物水質(zhì)

19、指標(biāo)確定設(shè)污水經(jīng)過一級處理后，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 : 28.5mg/LTP 4.5mg/L3.2設(shè)計參數(shù)確定 最低平均溫度T = 15CBOD5 污 泥 負(fù) 荷污泥產(chǎn)率系數(shù)y=0.6kgVSS/kgBOD 5 d剩余污泥含水率99.2%活性污泥揮發(fā)性固體含量 MLVSS/MLSS=0.7Ns=0.15kgBOD 5/kgMLVSS -d20C時反硝化速率為 0.12kgNOx-N/kgMLVSS -d 內(nèi)源呼吸速率Kd=0.04d-13.3按反硝化速率和硝化菌比增長速率設(shè)計計算a. 厭氧池設(shè)計計算厭

20、氧池通過回流二沉池的沉淀污泥，使在好氧池過度攝磷的活性污泥在厭氧他進(jìn)行磷釋放，因為影響 釋磷過程的因素很多，一般應(yīng)根據(jù)試驗確定厭氧池的容積，目前厭氧池的容積通常根據(jù)經(jīng)驗停留時間來確 定，一般為l2h。厭氧池平均停留時間 t厭=2.0h時，V厭=1.3 X (10000/24) X 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:0.51 - 0.510000 =3330(mg/L)當(dāng) N1=|.0mg/L 時，KN=1.0mg/L 時，得：型0.23d-b. 缺氧池設(shè)計計算缺氧池通過曝氣池混合液內(nèi)循環(huán)，使在好氧池中經(jīng)硝化

21、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，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，計算時取出水 TN為6mg/L，貝U反硝化時去除有機(jī)物量為：1Sdn = NO3() 2.86 (1/0.68) =22mg/L1 R禺max= 0.47e°.°98(t-15)，t=15C 時 PNmax= 0.47dc.好氧池設(shè)計計算 據(jù)硝化菌的最大比增長速率,TN去除率為：En 一 26.2 一"1%，則由 En 一R

22、1得到：混合液回流比R=2.87=287%缺氧池容積 V 缺為：V 缺=1.3 X 10000X (26.2-6)/(0.7 X 3330X 0.12 X 1.05(15-20)=1197 ( m3) 缺氧池停留時間 t 缺為：t 缺=1197/(1.3 X 10000/24)=2.21(h)則穩(wěn)定運(yùn)行下硝化菌的比增長速率:最小泥齡 Bmin=1/0.23=4.35d 取 K=1.3，安全系數(shù) Sf=2.0,則設(shè)泥齡： 44.35 X 1.3 X 2=11.3d 由有機(jī)物去除負(fù)荷與泥齡關(guān)系 no=i/( 9 y)得出：no=1/(11.3 X 0.6)=0.15kgBOD 5/kgMLVSS

23、d 好氧池水力停留時間t好為：t好11* 一200.28(d)=6.8(h)0.15x0.7x3330好氧池容積 V 好=6.7X 1.3X 10000/24=3629 (m3)。A2/O 系統(tǒng)總?cè)莘e V 總=1083+1197 + 3629=5909(m 3T 總=10.9(h)3.4按污泥負(fù)荷設(shè)計計算a. 厭氧池設(shè)計計算(厭氧池設(shè)計計算同前)。b. A/O池容積計算取污泥負(fù)荷為0.15kgBOD 5/kgMLVSSd，則A/O池總?cè)莘e為：Va/o=1.3 X 10000X (140-20)/0.15 X 0.7X 3330=4457(m3)tA/O=4457/(1.3 X 10000/24

24、)=8.2(h)按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，缺氧段與好氧段的停留時間比=1 : 3計算，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總及總停留時間t總為：V總=1083+4457=5540 (m3)，t總=10.2(h)3.5剩余污泥量計算a.硝化菌生成污泥量：WV1=1.3X 10000X (26.2-0) X 0.1/1000=34(kg/d)式中硝化菌產(chǎn)率系數(shù)取 0.1kgVSS/kgNH 3-N db 異氧菌生成污泥量：Wv2=1.3 X 10000 X (140-20) X 0.6/1000=936(kg/d)每天產(chǎn)生的揮發(fā)性剩

25、余泥量為：Wv= Wv1+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，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生化系統(tǒng)每天要求的除磷量為1.3 X 10000 X (4.5-1.0)=45.5kg/d，而普通活性污泥法剩余污泥含磷約占污泥干重的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

26、的污泥可除磷 49kg/d左右。3.7需氧量計算a. 降解有機(jī)物需氧量： O1=1.3X 10000 X (140-20)/(0.68 X 1000)=2294(kg/d)b. 硝化氨氮需氧量：02=4.57X 1.3X 10000 X (26.2-0)/l000=1574(kg/d)c. 污泥氧當(dāng)量：03=1.42 X 970=1377kg/dd. 反硝化過程提供化合態(tài)氧當(dāng)量：04=2.86 X 1.3X 10000X (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

27、d), BOD5為20g/ (人d)。設(shè)有一座工廠，污水量為2000m /d，其BOD 5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)計參數(shù)計量(設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計算)生活污水和工業(yè)廢水總水量：qV =8000 100m3/d 2000m3/d =10000m3/d1000生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD 5濃度：二0二2000 2200 80000 20 mg/L二600mg/L10000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qvr600 - 300300mg/L，回流比為：60

28、0qv 30qvr =300（qv - qvr） r -1.1qV300-30生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算設(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：10000 （1.1 1） 300 33Vm = 5250m1000 x1.2設(shè)池深為2.5m,則濾池總面積為：A =525°m2 =2100m22.5若采用6個濾池，每個濾池面積：A nm2 =350m26濾池直徑為:校核濾率100001.1 12100m/d =10m/d經(jīng)過計算，采用6個直徑21m、高2.5m的高負(fù)荷生物濾池2 綜合題2.1 用框圖表示混凝法處理廢水（或原水）的工藝流程，并說明各部分的作用2.2 試設(shè)計苦咸水（高含鹽量水，含鹽量幾千1萬mg/L ）淡化除鹽的工藝流程。2.3 從水中去除某些離子（例如脫鹽），可以用離子交換和膜分離法。當(dāng)含鹽濃度高時，應(yīng)采用哪種方法，為什么？2.4 水處理的方法有哪些，各用于處理什么種類的污染物？2.5 生活污水處理方法有哪三級。各有哪些處理設(shè)施。2.6 試設(shè)計苦咸水（高含鹽量水，含鹽量幾千1萬mg/L ）淡化除鹽的工藝流程。2.7 試設(shè)計生產(chǎn)純凈水的工藝流程。2.8 某化工廠排出含汞廢水（Hg : 510mg/L，pH： 24），試設(shè)計一處理工藝，要求處理后的廢水達(dá)標(biāo)排放。2.9 含汞廢水處理方法有哪些，各有何特點（使用