水污染控制工程计算题归纳

⽔污染控制⼯程计算题归纳
第九章
1、计划在河边建⼀座⼯⼚，该⼚将以2.83m 3/s 的流量排放污⽔，污⽔中总溶解固体（总可滤残渣和总不可滤残渣）浓度为1300mg/L ，该河流平均流速v 为0.457m/s ，平均河宽W 为13.73m ，平均⽔深h 为0.61m ，总溶解固体浓度c h 为310mg/L ，问该⼯⼚的污⽔排⼊河流完全混合后，总溶解固体的浓度是否超标（设标准为500mg/L ）?
解：将河流简化为矩形，则河流横截⾯积为：
S=Wh=13.73×0.61=8.38m 2 Q h =vS=8.38×0.457=3.83m 3/s
c h =310mg/L c w =1300mg/L Q w =2.83m 3/s 所以：
2、向⼀条河流稳定排放污⽔，污⽔排放量Q p =0.2 m 3/s ，BOD 5浓度为30 mg/L ，河流流量Q h =5.8 m 3/s ，河⽔平均流速v =0.3 m/s ，BOD 5本底浓度为0.5 mg/L ，BOD 5降解的速率常数k 1=0.2 d -1，纵向弥散系数D =10 m 2/s ，假定下游⽆⽀流汇⼊，也⽆其他排污⼝，试求排放点下游5 km 处的BOD 5浓度。

解：（1）污⽔排⼊河流后排放⼝所在河流断⾯初始浓度可⽤完全混合模型计算；
（2）计算考虑纵向弥散条件下的下游5km 处的浓度；
（3）计算忽略纵向弥散条件下的下游5km 处的浓度；
由本例，在稳态情况下，忽略弥散的结果与考虑弥散的结果⼗分接近。

3、⼀个改扩⼯程拟向河流排放污⽔，污⽔量Q h =0.15m 3/s ，苯酚浓度为c h =30mg/L ，河流流量Q p =5.5m 3/s ，流速v x =0.3m/s ，苯酚背景浓度c p =0.5mg/L ，苯酚的降解系数k=0.2d -1，纵向弥散系数D x =10m 2/s 。

求排放点下游10km 处的苯酚浓度。

解：完全混合后的初始浓度为
L mg c /28.115
.05.55
.05.53015.00=+?+?=
500mg/L 730.68mg/L 3.832.83 3.833102.831300h
w h h w w >=
+?+?=++=Q Q Q c Q c c
考虑纵向弥散条件下，下游10km 处的浓度为：
()L mg /19.1100003.010*******.041110
23.02=
+-?
忽略纵向弥散时，下游10km 处的浓度为
L mg c /19.1864003.0100002.0exp 28.1=
-
=
由此看来，在稳态条件下，忽略弥散系数与考虑纵向弥散系数时，结果差异很⼩，因此常
可以忽略弥散系数.
4、某⼯⼚的排污断⾯上，假设废⽔与河⽔瞬间完全混合，此时BOD 5的浓度为65 mg/L ，DO 为7 mg/L ，受纳废⽔的河流平均流速为1.8 km/d ，河⽔的耗氧系数K 1＝0.18 d -1, 复氧系数K 2=2 d -1，河流饱和溶解氧浓度为7 mg/L 求：排污断⾯下游1.5 km 处的BOD 5和DO 的浓度；
第⼗章
1、格栅的设计计算
2、平流式沉砂池的设计计算
（7）贮砂⽃尺⼨计算
（9）沉砂室⾼度计算设池底坡度i=0.06，坡向砂⽃，则：
m
l h h m
b b L l 66.106.0232.622
.0284.129222'33'
22=?+==-?-=
--=
（10）池总⾼度：设沉砂池超⾼h3=0.3m ，则：
m h h h H 79.266.183.03.0321=++=++=
（11）最⼩流速核算：最⼩流速是只⽤⼀格⼯作，则：
满⾜要求
272.0)(3
1
贮砂⽃实际容积)8(284.15.05556.02552则贮砂⽃上⼝宽56.0，⽃⾼55⽃壁倾⾓为,5.0设贮砂⽃底宽013
2121'311'32'31V V m S S S S h V m tg b tg h b m h m b >∴=+ +==+?=+===
符合要求
/15.0/3.0498
.0115
.01
498.083.06.0min 1min min 122min s m s m A n Q v n m h b A >=?====?=?=
3、曝⽓池沉砂池的设计计算
已知某城市污⽔处理⼚平均流量Q=0.5m 3/s,总变化系数K z =1.38。

试进⾏曝⽓沉沙池的⼯艺
设计计算。

（取停留时间3min ，⽔平流速0.1m/s ，有效⽔深2.5 m ，曝⽓量0.1m 3/m 3污⽔）
4、平流式沉淀池的设计计算
已知某城镇污⽔处理⼚设计平均流量Q=20000m3/d，服务⼈⼝100000⼈，初沉池⼲污泥量按25g/(⼈·d），污泥含⽔率按97%计算，请为该⼚设计平流沉淀池。

解：（1）沉淀区表⾯积A：
（2）沉淀部分有效⽔深h2：
（3）沉淀区有效容积V
（4）沉淀池长度L：
（5）沉淀池总宽度B：
（6）沉淀池个数n：设每个沉淀池宽度b=3.86m,则：
（7）校核尺⼨⽐例：
（8）污泥部分所需容积Vw：
每⼈每⽇产⽣⼲污泥量为25g/⼈d，含⽔率为97%，取排泥时间间隔为2天，换算成湿污泥量S：
（9）每个沉淀池污泥量V’w：
（10）污泥⽃尺⼨计算：
（12）沉淀池总⾼度H：
沉淀池超⾼取0.3m，缓冲层⾼度取0.5m，则：
5、已知某平流式沉淀池的污⽔最⼤设计流量为1200 m3/h，⽔平流速为5 mm/s。

进⽔悬浮物浓度为200 mg/L，沉淀后出⽔的悬浮物不超过60 mg/L。

下图为试验获得的沉淀性能曲线。

根据沉淀性能曲线，按照理想沉淀池条件，试求：
（1）求沉淀区的总表⾯积
（2）确定沉淀区的有效⽔深和总有效容积
（3）确定每个沉淀池的长宽和沉淀池的数量（要求每个沉淀池长与池宽⽐不宜⼩于4）
6、竖流式沉淀池设计计算
已知某⼩型污⽔处理站设计流量Q=400 m3/h，悬浮固体浓度SS=250 mg/L。

设沉淀效率为55%。

根据试验性能曲线查得
u0=2.8 m/h，污泥的含⽔率为98%，试为该处理站设计竖流式初沉池。

第⼗⼀章
1、莫诺特⽅程
设在完全混合反应器内进⾏了连续流微⽣物⽣长试验，反应温度为20℃，实验结果如下：试根据实验结果定出Ks和µmax值，以及µ－ρS 关系式。

1 1
解：根据莫诺特⽅程式µ－ρS的关系式为：
或
据以上整理的实验结果，作关系图，得：
图中直线⽅程为：
第⼗⼆章
1、例如某城市污⽔处理⼚⽔⼒停留时间为3h，则污泥龄⼤致应为多少？
2、⼀个城市污⽔处理⼚，设计流量Q＝10000 m3/d，⼀级处理后出⽔BOD5＝150 mg/L，采⽤活性污泥法处理，处理后出⽔BOD5⼩于15mg/L。

求曝⽓池的体积、⼆沉池基本尺⼨，剩余污泥量和空⽓量。

已知（1）⽔温T=25 0C，此温度下⽔中的饱和溶解氧浓度分别为8.38 mg/L；
（2）曝⽓池中污泥浓度（MLSS）为4000 mg/L，VSS/SS=0.8；
（3）污泥龄为5 d，回流悬浮固体浓度为12000 mg/L;
（4）⼆沉池出⽔中含有10 mg/L总悬浮物，其中VSS占70%；
（5）⼆沉池中表⾯⽔⼒负荷取0.8 m3/(m2·h)，⽔⼒停留时间为3 h，污泥在⼆沉池的浓缩时间为2 h；
（6）采⽤微孔曝⽓盘作为曝⽓装置，混合液中溶解氧要求不⼩于2mg/L，曝⽓盘安装在⽔下4.5m处。

有关参数为：E
A=10%，a’=0.5，b’=0.1，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，曝⽓设备堵塞系数为0.8。

3、流量200m3/h，曝⽓池进⽔BOD150mg/L, 出⽔要求为15mg/L，采⽤阶段曝⽓法，求曝⽓池容积。

阶段曝⽓法经验去除率：85%~90％
污泥负荷：0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS·d
MLSS:1500~3000mg/L
取污泥负荷为0.3 kgBOD5/kgMLSS·d，MLSS为2400 mg/L,则曝⽓池容积：
解：
4、流量200m3/h，曝⽓池进⽔BOD浓150mg/L, 出⽔要求为15mg/L，采⽤阶段曝⽓法，求曝⽓池容积。

阶段曝⽓法经验去除率：85%~90％
容积负荷：0.4～1.2 kgBOD5/m3·d
取停污泥负荷0.8 kgBOD5/m3·d ，则曝⽓池容积：
解：
5、流量200m3/h，曝⽓池进⽔BOD5为150mg/L, 出⽔要求为15mg/L，采⽤阶段曝⽓法，求曝⽓池容积。

阶段曝⽓经验去除率：85%~90％
经验停留时间：3~5h
取停留时间为4.5 h，则曝⽓池容积：
解：
6、已知进⼊⼆沉池的混合液流量为Q=500m3/h，污泥浓度为3000 mg/L,经沉淀浓缩后要求达到回流污泥浓度X r=12000
mg/L。

对该混合液所做的单个沉淀柱试验所得数据为：起始⾼度H0=0.40 m，沉淀浓缩⾄污泥浓度为X r所需的时间为t=29 min，成层沉降速度v0=0.88 m/h。

请确定⼆沉池的基本尺⼨。

解：
7、某污⽔⼚处理污⽔量为21600 m3/d，经沉淀后的BOD5为250mg/L，希望处理后的出⽔BOD5⼩于20mg/L。

要求确定曝⽓池的体积、⽔⼒停留时间、排泥量、回流⽐和空⽓量。

经研究，还确⽴下列条件：
（1）污⽔温度为20℃；
（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；（3）回流污泥悬浮固体浓度为10000mg/L；
（4）曝⽓池中MLSS为3500 mg/L；
（5）设计的θc为10d；
（6）出⽔中含有22 mg/L总悬浮固体，其中65％是可⽣化的；
（7）污⽔中含有⾜够⽣化反应所需的氧、磷和其他微量元素；
解：1.估计出⽔中溶解性BOD5的浓度
确定出⽔中悬浮固体的BOD5 ：
(a)悬浮固体中可⽣化的部分为0.65×22 mg/L =14.2mg/L
(b)可⽣化悬浮固体的最终BOD L ＝0.65×22×1.42 mg/L ＝20.3mg/L
(c)可⽣化悬浮固体的BOD L换算为BOD5＝0.68×20.3 mg/L＝13.8mg/L
(d)确定经曝⽓池处理后的出⽔溶解性BOD5 ，即S e
20 mg/L＝Se＋13.8 mg/L Se＝6.2 mg/L
计算处理效率E ：
若沉淀池能去除全部悬浮固体，则处理效率可达
2. 计算曝⽓池的体积（A. 污泥负荷法）
已知：
则：
曝⽓池容积可取6100m3
3.计算曝⽓池的⽔⼒停留时间
对于完全混合法⼀般t=3～5h,
对于传统推流法⼀般t=4～8h
4. 计算每天排除的剩余活性污泥量（A. 产率系数法）
计算y obs
计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量
计算排除的以SS计的污泥量
计算排放的湿污泥量，污泥含⽔率按99%计算
5.计算回流污泥⽐R
曝⽓池中MLSS浓度＝3500mg/L，回流污泥浓度＝8000mg/L
6.计算曝⽓池所需的空⽓量
⾸先计算曝⽓池所需的氧量
(1)⽣化反应中含碳有机物全部氧化所需的氧量:
(2)⽣化反应所需氧量:
所需氧量O2＝=(7744-1.42×1775.2) kg/d ＝5223.2 kg/d 再计算曝⽓池所需的空⽓量
如果采⽤⿎风曝⽓，设有效⽔深为6m,扩散器安装距池底为0.3m,α取0.7，β取0.95，ρ=1，F=0.8, E A =18%, h d =4 kPa ，C s =9.17 mg/L 7.计算⿎风机出⼝风压
若管路压⼒损失h f =5.5 kPa ，扩散器压⼒损失h d =4kPa ，安全余量取3 kPa ，则出⼝风压：
8、采⽤完全混合活性污泥法处理城市污⽔，流量为Q =10000 m 3/d ，进⽔溶解性BOD 5为200 mg/L ，要求出⽔溶解性BOD 5≤6 mg/L 。

有关设计参数为：污泥回流⽐为0.3，K =0.1 L/mg·d ，K d =0.1 d -1，Y=0.5，SVI=96。

试计算污泥龄，污泥回流浓度和曝⽓池所需的容积。

3
061335)1()(曝⽓池容积：/24043
.0110417
3.0曝⽓池污泥浓度：)1(/1041796
10回流污泥浓度：5污泥龄：
2.01.061.05.01
m K X S S YQ V L
mg X R
X R X L mg X d K YKS c d c
e R R
c d e c
=+-==+?=
=+====-=-=θθθθ
9、⼀个城市污⽔处理⼚，设计流量Q ＝10000 m3/d ，⼀级处理后出⽔BOD5＝150 mg/L ，采⽤活性污泥法处理，处理后出⽔BOD5⼩于15mg/L 。

求曝⽓池的体积、⼆沉池基本尺⼨，剩余污泥量和空⽓量。

已知（1）⽔温T=25 0C ，此温度下⽔中的饱和溶解氧浓度分别为8.38 mg/L ；
（2）曝⽓池中污泥浓度（MLSS）为4000 mg/L，VSS/SS=0.8；
（3）污泥龄为5 d，回流悬浮固体浓度为12000 mg/L;
（4）⼆沉池出⽔中含有10 mg/L总悬浮物，其中VSS占70%；
（5）⼆沉池中表⾯⽔⼒负荷取0.8 m3/(m2·h)，⽔⼒停留时间为3 h，污泥在⼆沉池的浓缩时间为2 h；
（6）采⽤微孔曝⽓盘作为曝⽓装置，混合液中溶解氧要求不⼩于2mg/L，曝⽓盘安装在⽔下4.5m处。

有关参数为：E
A=10%，a’=0.5，b’=0.1，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，曝⽓设备堵塞系数为0.8。