水质工程学计算实例
水质工程学(一)课程设计计算说明书
水质工程学（一）课程设计说明书学院：环境科学与工程学院系名：市政工程系专业：给水排水工程姓名：学号：班级：指导教师：指导教师：2016年12 月09 日目录第一章设计基本资料和设计任务........................................................................... 错误!未定义书签。
1.1 设计基本资料............................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2 设计任务 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
第二章水厂设计规模的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。
2.1 近、远期规模 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
2.2 水厂设计规模.............................................................................................. 错误!未定义书签。
第三章水厂工艺方案的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。
武汉理工大学水质工程学I课设
1.设计任务及资料1.1设计原始资料长垣镇最高日设计用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天，规划建造水厂一座。
已知城区地形平坦，地面标高为21.00米；水源采用长江水；取水构筑物远离水厂，布置在厂外。
管网最小服务水头为28.00米；二级泵站采用二级供水到管网系统，其中最大一级供水量占全天用水量的百分数为5.00%，时间为早上6：00～晚上10：00，此时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为11.00米；另一级供水时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为5.00米。
常年主导风向：冬季为东北风、夏季为东南风。
水厂大门朝向为北偏西15°。
1.2设计任务1、设计计算说明书1本。
内容包括任务书、目录、正文、参考资料、成绩评定表等，按要求书写或打印并装订成册。
其中正文内容主要包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、设计计算过程、尺寸和结构形式、各构筑物设计计算草图、人员编制、水厂平面高程设计计算和布置情况以及设计中尚存在的问题等。
2、手工绘制自来水厂平面高程布置图1张（1号铅笔图，图框和图签按标准绘制）。
要求：比例选择恰当，图纸布局合理，制图规范、内容完整、线条分明，字体采用仿宋字书写。
2. 设计规模及工艺选择2.1设计规模根据所提供的已知资料：最高日用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天。
d Q=Q αα为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，取α =1.07，则水厂生产水量近期：Q 0=1.07Q d =1.07×50000=53500m 3/d=2229.2m 3/h远期：Q 0=1.07Q d =1.07×100000=107000 m 3/d=4458.3m 3/h水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。
2.2水厂工艺流程选择2.2.1概述给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。
某净水厂供水量计算实例
一、设计依据:给排水设计册(1)达西公式: 沿程水力损失gV d L h f 22λ= —摩阻系数d —管子的计算内径 0.7238mV —平均水流速度g —重力加速度 为9.81㎡/s对于各种材料的塑料管(硬聚乙烯管,聚丙烯管,聚乙烯管等),摩阻系数定为: 226.0Re 25.0=λRe 式中—雷诺数νVd=Re式中 —液体的运动粘滞系数(㎡/s) 为1.3×10-6㎡/s(2)伯努利方程i f z h h gP g V H +++=ρ22式中V —水流平均速度P —压强—水的密度1000kg/m 3=沿程水力损失=局部水力损失 (约为沿程水力损失的20%)g —重力加速度 为9.81㎡/s水量 V d Q ⨯=24π二、计算内容在D800管径下，钦北水厂所能得到的供水量三、计算过程净水厂出水口高程为84.7，钦北水厂高程为26.9高差为57.8从取水口到净水厂的取水管长为40592m ，把摩阻系数代入雷诺数226.0226.0226.0)(25.0)(25.0Vd Vd ννλ⨯== 代入达西公式=f h g V d L Vd 2)(25.02226.0226.0⨯⨯⨯ν81.92829527.040592)103.1(25.081.92)4(40592)103.1(25.02)4(25.02)(25.0387.2226.06774.1613.0226.06774.0226.1226.02226.0226.0⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=--V V VQ g V V Q L g V d L Vd ππννi f z h h gP g V H +++=ρ22 到净水厂，静压能为0 即得387.22387.2226.062387.2226.0622224916.68688.113281.92829527.040592)103.1(25.02.181.929.267.8481.92829527.040592)103.1(25.02.122.122V V V V V g V H h gV H h h gV H f i f +=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=+=++=--上式为元多次方程，设有最大值V 1跟最小值V 2 12V V V <<212124916.68688.1132V V +=387.22387.2224916.68688.1132V V +=解得V 1=1.284845897 V 2=1.233681974 分别代入公式Vd VQ d V d Q 14.35787037.04442⨯==⨯=ππ d 1 = 0.75747 d 2=0.773d 2< d< d 1四、计算结果即当管径为0.773至0.75747之间时可以满足每天十万吨的取水量。
水处理工程计算题。
解：
1. 生物转盘的BOD负荷量N1：
1g 1000 L 200mg/L ( ) 500m 3 /d 1000mg 1m 3 N1 20[g(BOD)/(m 2 (盘片) d)] 5000m 2
2. 单位面积盘片去除的BOD量
N1 < 30 g/(m2•d):
Mr = 1.146N10.9043 = 1.146 * 200.9043
1mol 112.4g [Cd2 ]0 20 g/m 3 1.78104 m ol/ L L 3 1000 1m 1m3 20g
Cd 2 2OH Cd (OH )2
K sp 4.0 1014 [Cd 2 ][OH ]2 [Cd 2 ][104 ]2 [Cd 2 ] 4.0 106 M
log H O2 750 0.914 1.718 273 12
H O 10 1.718 0.0192 atm l mg 1
2
pi 0.2095 0.8) 0.168atm (
0.168 cs 8.7 mg / l 0.0192
例题： 一个城市污水处理厂，设计流量Q＝10000m3/d，一 级处理出水BOD5＝150mg/l，采用活性污泥法处理， 处理水BOD515mg/l。采用中微孔曝气盘作为曝气装 置。曝气池容积V＝3000m3，XV=2000mg/l，EA=10%,曝 气池出口处溶解氧c =2mg/l，水温T=25◦C，曝气盘安 装在水下4.5m处。 有关参数为：a’=0.5, b’= 0.1, =0.85, =0.95，=1.0, F=0.8 求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min） (2)采用表面机械曝气器时的充氧量Os(kgO2/h)
水质工程学计算实例
水质工程学计算实例3 物理处理单元工艺设计计算3.1格栅格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。
3.1.1 设计参数及其规定○1水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。
○2污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm；(b)人工清除16～25mm；(c)最大间隙40mm。
污水处理厂亦可设置两粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm。
○3如水泵前格栅间隙不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。
○4栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm，0.10～0.06m3/103m3(栅渣/污水)；(b)格栅间隙30～50mm，0.03～0.01m3/103m3(栅渣/污水)。
栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。
○5在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。
○6机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。
○7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
○8格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m/s。
○9格栅倾角一般采用45º～75º。
国内一般采用60º～70º。
○10通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m。
○11格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。
工作台上应有安全设施和冲洗设施。
○12格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。
工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于1.2m (b) 机械清除不应小于1.5m。
○13机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。
○14设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。
○15格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。
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4.6 每日栅渣量
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W=
86400QW1 86400 3.24 0.05 = =14m3/d>0.2m3/d 1000 1000
W——每日栅渣量，m3/d； W1——每日每 103m3 污水的栅渣量，m3/103m3 污水，一般采用 0.04～0.06 m3/103m3 污水，设计中取 0.05m3/103m3 污水。 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣， 采用机械栅渣打包机 将栅渣打包，汽车运走。 式中
2.3 污泥处理方案比较
1.污泥浓缩 污泥浓缩方法的选择： 污泥浓缩的主要目的就是减少污泥体积， 从而降低后续处理构筑物和设备的 负荷， 减少处理费用。 常用的浓缩方法有重力浓缩法、 气浮浓缩法和离心浓缩法。 各种方法的优点为： 重力浓缩法：浓缩池构造简单，操作方便；动力消耗小，运行费用低；贮存 污泥能力强。
4.7 进水与出水渠道
格栅进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉 砂池，进水渠道宽度 B1=B=2.4m，渠道水深 h1=h=0.8m。 采用回转式机械格栅。 计算各部分尺寸示意图如图 1 所示。
图1
5 平流式沉砂池
5.1 沉砂池长度
L=vt=0.28×50=14.0m 式中 L——沉砂池的长度，m。 v——设计流量时的流速，m/s，一般采用 0.15～0.30m/s，设计中取 0.28m/s。 t——设计流量时的流行时间，s，一般采用 30～60s，设计中取 50s。
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SCU水质工程学课程设计(排水部分)
1.任务书及原始资料1.1设计目的根据设计任务书中所给予的原始资料，对某小镇的污水处理厂进行设计。
通过设计学会运用原始资料，确定污水处理方案的一般原则，熟悉有关构筑物的计算方法和了解设计步骤及规律，使学到的基本知识，基本理论和基本技能得到一次综合性的训练。
1.2设计内容(1) 根据所提供的原始资料，确定污水所需的处理程度，并选择处理方法。
(2) 根据污水处理程度结合污水厂的地形条件，选择污水、污泥的处理流程和处理构筑物。
(3) 对所选择的处理构筑物进行工艺设计计算，确定其型式和主要尺寸。
(4) 绘制污水厂的总体布置(包括平面布置和高程图)。
(5) 编写说明书。
1.3设计原始资料(1) 某小镇污水厂附近地形图一张，见附录二。
该镇人口数为5万人。
(2) 污水流量：日平均流量Q=7500m3/d。
日变化系数和时变化系数分别为K d=1.2，K h=1.33。
污水水质：平均水温为23°C。
处理前BOD5=250mg/L，SS=300mg/L。
污水经过二级处理后DO=2mg/L，处理后的污水排入附近河流。
(3) 水文及地质资料a.污水厂附近最高洪水位260m，该河95%保证率的枯水量为1.5m3/s，河水流速为0.8m/s，夏季河水平均温度17°C，河水中溶解氧为7mg/L，河水中原有BOD5为2mg/L，悬浮物含量为49mg/L。
b.污水厂址地下水位距地表15m左右，土壤为砂质粘土，抗压强度在1.5公斤/cm2以上。
土壤年平均温度12°C，最低温度2°C。
(4) 气象条件夏季主导风向为西南风，气压为730.2mm汞柱，年平均气温为15.1°C，冬季最低月平均温度为8°C。
(5) 其它资料a.厂区附近无大片农田。
b.拟由省建筑公司施工，各种建筑材料均能供应。
c.电力供应充足。
2.确定污水处理程度本设计设计出水水质达到一级B 标处理程度按如下公式计算：100%-⨯=处理前处理后处理前L L L η%92%100250202505=⨯-=BOD η %33.93%10030020300=⨯-=SSη选择处理程度高的η=93.33%作为本课程设计中污水厂的处理程度3.污水、污泥处理工艺流程4.各污水处理构筑物的计算4.1格栅4.1.1设计参数最大设计流量Q max =0.14m 3/s ，设栅前水深h=0.4m ，过栅流速v=1m/s ，采用中格栅，栅条间距e=20mm ，格栅安装倾角α=60º。
水质工程学课程设计附图
摘要根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑需脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用传统A/O工艺。
该工艺污水处理流程为：中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→A/O反应池→消毒池→出水排放。
污泥处理流程为：污泥→集泥井→污泥浓缩池→贮泥池→污泥脱水机房→泥饼外运。
通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。
设计中对整个水处理流程的各主要构筑物如格栅、平流沉砂池、A/O反应池、沉砂池池等进行了系统、详细的设计计算和说明。
理论上给出了这个流程中BOD、COD、SS的去除率及脱氮除磷的效率。
关键字：污水处理厂 A/O工艺设计AbstractAccording to the city location and scale of sewage treatment plant, and considering the demand of denitrification and dephosphorization, city sewage treatment plant design using traditional A/O process. The process of sewage treatment process: in the grid to upgrade pumping stations, the fine grid to sink sand pool, A/O reaction tank, disinfection pool, water discharge. The sludge treatment process for sewage sludge, mud collecting well: to sludge concentration tank, sludge storage tanks, sludge dewatering room, sludge cake sinotrans. Through this process, the effluent quality will reach the "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard" (GB18918-2002) level of B standard.In the design of the whole water treatment process of each of the main structures such as the grille and horizontal flow grit chamber, A/O reaction tank, contact tank were systematically, detailed calculation and design. Presented the process of BOD, COD, SS removal efficiency and rate of nitrogen and phosphorus removal.Key words: sewage treatment plants, the A/O process, the design目录摘要 (1)1设计说明书 (4)1.1. 工程概况 (4)1.2. 污水处理厂工业设计 (7)1.2.1工业流程选择与布置 (7)1.2.2处理构筑物设计 (8)1.2.3污泥处理设计 (12)2设计计算书 (7)2.1格栅 (13)2.1.1中格栅 (13)2.1.2集水池 (15)2.1.3细格栅 (15)2.2污水提升泵房设计计算 (17)2.2.1泵房设计计算 (17)2.2.2沉砂池 (17)2.2.3沉砂池高度(H) (18)2.3A/O池 (19)2.3.1有效容积(V) (19)2.3.2缺氧池与好氧池的体积 (20)2.3.3污水停留时间 (20)2.3.4污泥龄 (21)2.3.5曝气系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．222.4二沉池 (24)2.4.1沉淀池面积（A） (24)2.4.2沉淀池直径(D) (244)) (24)2.4.3有效水深为(h1) (24)2.4.4沉淀区有效容积(V12.4.5贮泥斗容积 (24)2.4.6二沉池总高度 (25)2.4.7校核堰负荷 (26)2.4.8辐流式二沉池计算草图如下 (26)2.5消毒池 (26)2.5.1. 设计依据 (26)3污泥处理构筑物设计计算 (28)3.1污泥泵房 (28)3.1.1设计说明 (28)3.1.2贮泥池 (29)3.1.3污泥浓缩池 (29)4污水处理厂平面布置与高程布置 (32)4.1.1设计说明 (32)4.1.2水头损失计算 (33)4.1,3各处理构筑物高程确定 (344)参考文献 (35)1设计说明书1.1工程概况（1）地理位置永丰县位于江西省中部，吉安地区的东北面。
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1 工程概况
该工程为某城镇污水处理厂工艺初步设计， 包括根据污水水质及污水厂规模 选择处理工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个污水厂的规划布局 以及各构筑物间高程的确定。 该污水厂的设计规模为 280000m3/d，污水水质分析结果如下： COD：550mg/L SS：260mg/L BOD5：220mg/L 要求出水水质： COD：600mg/L SS：20mg/L BOD5：20mg/L 该污水厂所处地区气象条件： 全年极端最高温度：39.4°C 全年极端最低温度：2°C 全年主导风向：西南风 该污水厂所处位置工程地质条件： 地震烈度：8 度 最大冻土深度：55cm 地基承载能力：110t/m2 该污水厂所处位置水文地质条件： 地下水位埋深：7m 污水处理后排入某河流，污水处理厂据此河流 670m，河流最高洪水位为 65.5m。 污水处理厂设计地面标高为 68.3m。 市政污水引入管管底标高为 63.2m。 根据污水水质，设置传统活性污泥法污水处理工艺流程，主要包括格栅、沉 砂池、 初沉池一级处理， 生物曝气池、 二沉池二级处理， 消毒接触池等工艺单元。 再对整个水厂的平面布置做出规划，然后具体计算每个工艺所需构筑物的个数、 详细尺寸等，计算各构筑物内以及构筑之间的水头损失，确定各构筑物之间的高 差以及水泵的扬程，最后绘制水厂总平面图以及水厂高程布置图。
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2 工艺流程
2.1 污水处理方案比较
1.传统活性污泥法 传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的 运行方式。原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的污泥同步注入。 污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流式流动至池的末端， 流出池外进入二 次沉淀池，在这里处理后的污水与活性污泥分离，部分污泥回流曝气池，部分污 泥则作为剩余污泥排出系统。 本工艺具有如下特征： 有机物在曝气池内的降解， 经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过 程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼 吸期的完全生长周期。 由于有机污染物浓度沿池长逐渐降低， 需氧速度也是沿池长逐渐降低。 因此， 在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低，甚至可能是不足的，沿池长逐渐增 高，在池末端溶解氧含量就已经很充足了，一般能够达到规定的 2mg/L 左右。 传统活性污泥法系统对污水的处理效果极好，BOD 去除率可达 90%以上，适 于处理净化程度和稳定程度要求高的污水。 经多年运行实践证明，传统活性污泥法处理系统存在着下列各项问题： （1）曝气池首段有机污染物负荷高，耗氧速度也高，为了避免由于缺氧形 成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高，因此曝气池容积大，占用的土地较多， 基建费用高。 （2）耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，在池 前段可能出现耗氧速度高于供氧速度的现象， 池后段又可能出现溶解氧过剩的现 象，对此，采用渐减供氧方式，可在一定程度上解决这一问题。 （3）对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化 的影响。 2.氧化沟 氧化沟，又称循环曝气池，是于 50 年代由荷兰的 Pasveer 所开发的一种污 水生物处理技术，属活性污泥法的一种变种。 与传统活性污泥法曝气池相较，氧化沟具有下列各项特征： （1）在构造方面的特征 氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至 百米以上。沟深取决于曝气装置，自 2m 至 6m。 单池的进水装置比较简单，只要伸入一根进水管即可，如双池以上平行工作 时，则应设配水井，采用交替工作系统时，配水井内还要设置自动控制装置，以 变换水流方向。 出水一般采用溢流堰式，宜于采用可升降式的，以调节池内水深。采用交替 工作系统时，溢流堰应能自动启闭，并与进水装置相呼应以控制沟内水流方向。 （2）在水流混合方面的特征 在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。 污水在沟内的流速 v 平均为 0.4m/s，氧化沟总长为 L，当 L 为 100～500m， 污水完成一个循环所需时间约为 4～20min，如水力停留时间定为 24h，则在整个
水质工程学(Ⅰ)例题、思考题、习题答案
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1?m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大，在水中不稳定，常常悬浮于水流中。
当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉，因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm）,具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。
胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。
溶解物与水成均相，透明。
但可能产生色、臭、味。
是某些工业用水的去除对象，需要特殊处理。
有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点。
（数值可不记）江河水：易受自然条件影响，浊度高于地下水。
江河水年内浊度变化大。
含盐量较低，一般在70～900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大，水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给，水质类似河水，但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味。
湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7.5～43.0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83.7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水。
计算举例
计算举例地表水1、某监测断面三天水质监测得到一组COD数据：21mg/L、28mg/L、23mg/L、24mg/L、18 mg/L、23mg/L。
请计算。
（1）极大值；（2）算术平均值；（3）内梅罗平均值4）评价水体COD污染状况解析：最大值：28mg/L算术平均值：22.8mg/L内梅罗平均值：25.5mg/L2、上游来水codcr(p)=14.5mg/l，qp=8.7m3/s；污水排放源强codcr(e)=58mg/l，qe=1.0m3/s。
如忽略排污口至起始断面间的水质变化，且起始断面的水质分布均匀，则：采用完全混合模式计算得到其浓度是多少？答案：19.0mg/l。
2、某河段的上断面处有一岸边排放口稳定地向河流排放污水，其污水排放特征为：qp=4.5m3/s，bod5(p)=60mg/l；河流水环境特征参数为qh=25.0m3/s，bod5(h)=2.6mg/l。
假设污水一进入河流就与河水均匀混合，试计算在排污口断面处bod5的浓度？采用完全混合模式计算得到其浓度为11.4mg/l。
3、一河段的上断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其污水特征为：qe=19440m3/d，bod5(e)=81.4mg/l。
河流水环境参数值为：qp＝6.0 m3/s，bod5(p)＝6.16mg/l，b＝50.0m，h＝1.2m，u＝0.1m/s，j＝0.9‰，k1=0.3/d。
试计算混合过程段（污染带）长度。
如果忽略污染物质在该段内的降解和沿程河流水量的变化，在距完全混合断面10km的下游某断面处，河水中的bod5浓度是多少？qe=0.225m3/s，bod5（0）=8.88mg/l，t=1.1574dbod5（10km）＝bod5（0）exp（-k1•t）＝6.28mg/l4、一河段的上断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其污水特征为：qe=19440m3/d，codcr(e)=100mg/l。
水质工程学课程设计计算说明书
2013至2014学年第1学期水质工程学（上）课程设计设计题目：某城市净水厂工艺设计专业：给水排水工程**：***学号：**********完成日期：2013年12月****：***浙江科技学院目录1工程概况 (4)1.1设计规模 (4)1.2水源水质 (4)2混合 (4)2.1加药系统 (4)2.2溶液池设计及计算 (4)2.3溶解池设计及计算 (4)2.4混合设备 (5)3絮凝 (6)3.1絮凝形式选用 (6)3.2折板絮凝池的设计 (6)3.3第一段絮凝区 (7)3.4第二段絮凝区 (10)3.5第三段絮凝区 (12)3.6絮凝的总GT值 (12)4沉淀 (12)4.1参数确定 (12)4.2设计池体尺寸 (13)4.3进水穿孔墙 (13)4.4指形槽 (13)4.5出水渠 (14)4.6排泥设施 (14)4.6沉淀池水力条件复核 (14)5过滤 (14)5.1滤池选择 (14)5.2滤池设计参数确定 (14)5.3滤池池体设计 (14)6消毒 (23)6.1消毒剂选择 (23)6.2加氯计算 (23)7清水池 (23)7.1清水池的布置 (23)7.2清水池容积计算 (24)7.3清水池平面尺寸 (24)7.4清水池各管管径的确定 (24)8设计说明书 (25)1.工程概况工程位于浙江省某市，该市有一蓄水量较大的水库可作为水源，水库水质为一类地表水，符合生活饮用水水源要求。
出厂水质为一类水司标准。
主要任务为净水厂工艺及总平设计。
1.1设计规模设计日产水量为17万m 3 ，水厂自用水量为8%，Q d =170000×1.08=183600m 3/d1.2水源水质浊度：10-50度 PH 值：6.9-7.3 色度：10度（铂钴标准计） 氨氮（以N 计）：0.5mg/L 总硬度（以CaCO3计）：100-120mg/L 细菌总数：400个/mL 总大肠菌群数：2000个/L该厂采用混合→絮凝→ 沉淀→过滤的常规处理流程，具体的工艺流程如下所示。
《水质工程学1》(给水处理)课程设计计算说明书
《水质工程学 1》课程设计计算说明书
第 1 页 共 27 页
1 工程概述
该工程为某市净水厂工艺初步设计，包括根据原水水质及水厂规模选择处理 工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个水厂的规划布局以及各构筑 物间高程的确定。
该水厂的设计规模为 940000m3/d，水源水质分析结果如下： 水的臭和味：无 最低温度：0°C 最高温度：38°C 浊度（NTU）：10～3000 色度：10～30 度 pH 值：6.5～7.5 碱度：48 度 高锰酸盐指数：5.5～7.5mg/L 溶解氧：8mg/L 细菌总数：280～7300 个/mL 大肠菌群：740～9600 个/mL
7.3 溶解池容积
W2=（0.2～0.3）W1 式中 W2——溶解池容积（m3）；
W1——溶液池容积（m3）。 设计中取 W2=0.28W1 W2=0.28×26.30=7.36m3， 溶解池尺寸 L×B×H=2.2×2.2×2.1m，高度中含超高 0.3m，底部沉渣高 0.2m。为操作方便，池顶高出地面 0.8m。采用两个溶解池，一用一备。 溶解池实际有效容积 W2’=2.2×2.2×2.1=7.74m3，满足要求。 溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设 0.02 坡度，设 DN100mm 排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径 DN80mm，按 10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。
=186.60m2，
设置 6 个格网，每个格网需要的面积为 31.10m2，设计中采用进水部分尺寸 为 B1×H1=5.1m×6.1m，平板格网尺寸选用 B×H=5200mm×6300mm。
兰州理工大学 土木工程学院 给水排水工程
2009 年 7 月 10 日
水量水质及去除率计算范例参考
水量水质及去除率计算范例参考在进行水处理和水污染控制时，水量水质及去除率的计算是非常重要的。
通过对水量水质的准确测量和计算，可以有效评估水体的污染程度，并确定适当的水处理方法。
本文将介绍水量水质及去除率的计算方法，并给出范例参考。
一、水量计算方法水量计算是评估水体处理需求的基础。
常见的水量计算方法包括日出水量计算和小时出水量计算。
1. 日出水量计算日出水量计算是指在每日特定时间段内，出水的总量。
计算公式如下：出水量（m³） = 水流速度（m/s） ×出水时间（s）×例如，某污水处理厂24小时内的出水量为每秒10立方米，则日出水量计算如下：出水量（m³） = 10（m³/s） × 24（h） × 3600（s/h）= 864000（m³）2. 小时出水量计算小时出水量计算是指在每小时特定时间段内，出水的总量。
计算公式如下：小时出水量（m³/h） = 水流速度（m/s） ×出水时间（s）×例如，某污水处理厂每小时的出水量为每秒5立方米，则小时出水量计算如下：小时出水量（m³/h） = 5（m³/s） × 3600（s/h）= 18000（m³/h）二、水质计算方法水质计算是评估水体中污染物浓度的重要手段。
根据水样的采集和分析结果，可以计算出水体中的各种污染物的浓度。
常见的水质计算方法包括污染物质量计算和污染物浓度计算。
1. 污染物质量计算污染物质量计算是指在特定时间段内，污染物的总质量。
计算公式如下：污染物质量（kg） = 污染物浓度（mg/L） ×水量（m³）例如，某水体中某种污染物的浓度为20mg/L，水量为5000m³，则污染物质量计算如下：污染物质量（kg） = 20（mg/L） × 5000（m³）/ 1000（mg/kg）= 100（kg）2. 污染物浓度计算污染物浓度计算是指在特定时间点上，污染物的浓度。
水质工程学计算实例
3 物理处理单元工艺设计计算3.1格栅格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。
3.1.1 设计参数及其规定○1水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。
○2污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm；(b)人工清除16～25mm；(c)最大间隙40mm。
污水处理厂亦可设置两粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm。
○3如水泵前格栅间隙不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。
○4栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm，0.10～0.06m3/103m3(栅渣/污水)；(b)格栅间隙30～50mm，0.03～0.01m3/103m3(栅渣/污水)。
栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。
○5在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。
○6机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。
○7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
○8格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m/s。
○9格栅倾角一般采用45º～75º。
国内一般采用60º～70º。
○10通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m。
○11格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。
工作台上应有安全设施和冲洗设施。
○12格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。
工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于1.2m (b) 机械清除不应小于1.5m。
○13机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。
○14设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。
○15格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。
水质工程学计算题
1、现有一种直径、高均为1cm的圆柱体颗粒在静水中自由沉淀，已知该种颗粒密度=1.8g/cm3，水的密度=1g/cm3，则这种颗粒在水中自由沉淀时最小沉速为多少?（重力加速度为980cm/S2，绕流阻力系数）;提示：由题义可得，这种颗粒在水中自由沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗粒垂直方向投影面积的大小.最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取得。
2、在实验室内做氯气消毒试验.已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0。
85min-1求细菌被灭活99。
5℅时，所需消毒时间为多少分钟？提示：由一级反应方程式可得：lgC A = lgC A0– o.4343kt而C A =（1—99。
5%) C AO，k=0。
85min—1得t = (lgC A0— lgC A）/0。
4343k=6.23（min)3、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为，且属于一级反应，k=2h-1水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？(注：—进水中i初始浓度；—出水中i浓度）提示:1)由CSTR一级反应方程式可得：t=（C0/C e-1）/k=(10—1)/2=4.5h2）由PF一级反应方程式可得：t=(㏑C0—㏑C e）/k=1。
15h4、题3中若采用4只CSTR型反应器串联，其余条件同上。
求串联后水流总停留时间为多少?提示：由CSTR二级反应方程式可得：C2/C0=(1/(1+kt))2得t=1.08（h)所以T=4t=4.32（h）5、液体中物料i浓度为200mg/L，经过2个串联的CSTR型反应器后，i的浓度降至20mg/L。
液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0。
8h-1。
求每个反应器的体积和总反应时间.提示：由CSTR二级反应方程式可得：C2/C0=(1/（1+kt））2得t=2。
2(h)所以T=2t=5。
4（h）V=Qt=5000×2。
7=13500(m3）6、河水总碱度0。
水量、水质及去除率计算范例参考
162280
=240.34（mg/L）
3.3 生活污水和工业废水混合后污水的 NH4+-N 浓度
2
C NH4 -N
Q平1 C1N Q平工 C工N Q平
（1-5）
式中
CNH4 N ——污水的 NH4+-N 浓度（mg/L）； Q平1 ——各区的平均生活污水量（m3/d）；
Q平工 ——工厂平均工业废水量（m3/d）；
（5）求 5.12 ℃时的 LeBOD5 的值
LeBOD5
Q河
L5ST 10-k1t
L5河
L5ST 10-k1t
式中： LeBOD5 —处理后污水允许排放的 BOD5 浓度 mg / L ；
Q河 —污水排入河流最小流量时流量 m3 / s ； Q —污水平均平均流量 m3 / s ；
C1BOD5 ——不同分区生活污水的 BOD5 浓度（mg/L）；
C工BOD5 ——火车站和不同工厂工业废水的 BOD5 浓度（mg/L）；
C
BOD5
=
456000
32 417000 162280
32
+
9800 350 7500 350 5900 320 7300 260 3500 350
t 50 1000 0.45(d ) 24 3600 1.3
（4）将 18 ℃标准下河流的 BOD5 值 L5 河和河流任一时段最高允许的 BOD5
值 L5ST 的数值换算成 5.12 ℃时的数值
L5ST L0 1 10k117t
(1-13)
6
式中： L5ST —18 ℃时河流任一时段最高允许的 BOD5 值，设计中采用
162280
=24.85（mg/L）
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3 物理处理单元工艺设计计算3.1格栅格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。
3.1.1 设计参数及其规定○1水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。
○2污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm ；(b)人工清除16～25mm ；(c)最大间隙40mm 。
污水处理厂亦可设置两粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm 。
○3如水泵前格栅间隙不大于25mm ，污水处理系统前可不再设置格栅。
○4栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm ，0.10～0.06m 3/103m 3(栅渣/污水)；(b)格栅间隙30～50mm ，0.03～0.01m 3/103m 3(栅渣/污水)。
栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m 3。
○5在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m 3)，一般应采用机械清渣。
○6机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。
○7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s 。
○8格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m/s 。
○9格栅倾角一般采用45º～75º。
国内一般采用60º～70º。
○10通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m 。
○11格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m 。
工作台上应有安全设施和冲洗设施。
○12格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m 。
工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于 1.2m (b) 机械清除不应小于1.5m 。
○13机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。
○14设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。
○15格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。
3.1.2 格栅的计算【例题】 已知某城市污水处理厂的最大污水量Q max =0.2m 3/s ，总变化系数K z =1.50，求格栅各部分尺寸。
【解】(1) 栅条的间隙数(n)设栅前水深h=0.4m ，过栅流速v=0.9m/s ，栅条间隙宽度b=0.021m ，格栅倾α=60º。
max 260.0210.40.9Q n bhv ==≈⨯⨯(个)(2) 栅槽宽度(B)设栅条宽度S=0.01m 。
B=S(n-1)+bn=0.01×(26-1)+0.021×26=0.8(m)(3) 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道B 1=0.65m ，其渐宽部分展开角度α1=20º(进水渠道内的流速为0.77m/s)。
110.80.650.22220220B B l tg tg --==≈o o(m) (4) 栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度(l 2)120.220.1122l l ==≈(m) (5) 设栅条断面为锐边矩形断面。
4/34/32210.010.9sin 2.42sin 6030.09720.02119.6S v h k b g βα⎛⎫⎛⎫=⋅=⨯⨯⨯⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭o (m) (6) 栅后槽总高度(H)设栅前渠道超高h 2=0.3m 。
H=h+h 1+h 2=0.4+0.097+0.3≈0.8(m)(7) 栅槽总长度(L)1120.40.30.5 1.00.220.110.5 1.0 2.2460H L l l tg tg α+=++++=++++=o(m) (8) 每日栅渣量(W)在格栅间隙21mm 的情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产0.07m 3。
max 186400864000.20.070.810001000 1.50z Q W W K ⨯⨯===⨯(m 3/d)因W>0.2m 3/d ，所以宜采用机械清渣。
3.2沉砂池沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。
它一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。
沉砂池的类型是，按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。
3.2.1 沉砂池设计计算一般规定○1城市汗水处理厂一般均应设置沉砂池。
○2沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm 以上的砂粒设计。
○3设计流量应按分期建设考虑；(a)当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；(b)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算 (c)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
○4沉砂池个数或分格数不应少于2，并宜按并联系列设计。
当污水量较小时，可考虑1格工作。
1格备用。
○5城市污水的沉砂量可按10m 3污水沉砂30m 3计算，其含水率为60%，容重为1500kg/m 3；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。
○6砂斗容积应按不大于2d 的沉砂量计算，斗壁与不平面的倾角不应小于55º。
○7除砂一般宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。
采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm 。
○8当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。
○9沉砂池的超高不宜小于0.3m 。
3.2.2 平流式沉砂池平流式沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。
平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。
它具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。
(1) 设计参数○1最大流速为0.3m/s ，最小流速为0.15m/s 。
○2最大流量时停留时间不小于30s ，一般采用30～60s 。
○3有效水深应不大于1.2m ，一般采用0.25～1m ；每格宽度不宜小于0.6m 。
○4进水头部应采取消能和整流措施。
○5池底坡度一般为0.01～0.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。
【例题】已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m 3/s ，最小设计流量为0.1m 3/s ，总变化系数Kz=1.50，求沉砂池各部分尺寸。
【解】(1) 长度(L) 设v=0.25m/s ，t=30s ，则L=vt=0.25×30=7.5(m)(2) 水流断面积(A)2max 0.20.8()0.25Q A m v === (3) 池总宽度(B) 设n=2格，每格宽b=0.6m ，则B=nb=2×0.6=1.2(m)(4) 有效水深(h 2)20.80.67()1.2A h mB === (5) 沉砂斗所需容积(V) 设T=2d ，则max 66864000.2302864000.6910 1.5010z Q XT V K ⨯⨯⨯⨯===⨯⨯(m 3)(6) 每个沉砂斗容积(V 0) 设每一分格有2个沉砂斗，则00.690.1722V ==⨯(m 3) (7) 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a 1=0.5m ，斗壁与水平面的倾角55º，斗高'3h =0.35m ，沉砂斗上口宽：'31220.350.5 1.05555h a a tg tg ⨯=+=+=o o(m) 沉砂斗容积：'22230110.35(222)(21210.520.5)0.266h V a aa a =++=⨯+⨯⨯+⨯=(m 2)(8) 沉砂室高度(h 3) 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，则'3320.060.350.06 2.650.51h h l =+=+⨯=(m)(9) 池总高度(H) 设超高h 1=0.3m ，则H=h 1+h 2+h 3=0.3+0.67+0.51=1.48(m)(10) 验算最小流速(v min ) 在最小流量时，只用1格工作(n 1=1)min min 1min 0.10.25(/)0.15(/)10.60.67Q v m s m s n ω===>⨯⨯3.2.3 竖流式沉砂池竖流式沉砂池是污水由中心管进入池内后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。
(1) 设计参数○1最大流速为0.1m/s ，最小流速为0.02m/s ； ○2最大流量时停留时间不小于20s ，一般采用30～60s ； ○3进水中心管最大流速为0.3m/s 。
3.2.4 曝气沉砂池曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小；同时，还对污水起预曝气作用。
(1) 设计参数○1旋流速度应保持0.25～0.3m/s ； ○2水平流速为0.06～0.12m/s ； ○3最大流量时停留时间为1～3min ； ○4有效水深为2～3m ，宽深比一般采用1～2； ○5长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板； ○61m 3污水的时曝气量为0.2m 3空气； ○7空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6～0.9m ，送气管应设置调节气量的闸门； ○8池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板； ○9池子的进口和出口布置应防止发生短跑，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板；○10池内应考虑设消泡装置。
【例题】已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.8m 3/s ，求曝气沉砂池的各部分尺寸。
【解】(1) 池子总有效容积(V) 设t=2min ，则V=Q max t ×60=0.8×2×60=7.5(m 3)(2) 水流断面积(A) 设v 1=0.1m/s ，则2max 10.88()0.1Q A m v ===(3) 池总宽度(B) 设h 2=2m ，则2842A B h ===(m) (4) 每格池子宽度(b) 设h 2=2m ，则42()2B b m n === (5) 池长(L)96128V L A ===(m) (6) 每小时所需空气量(q) 设d=0.2m 3/m 2，则q=dQ max ×3600=0.2×0.8×3600=576(m 3/h)沉砂室计算同平流式沉砂池。
3.2.5 旋流沉砂池涡流沉砂池利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，以达到除砂目的。
(1) 设计参数○1最大速度为0.1m/s ，最小流速为0.02m/s ； ○2最大流量时，停留时间不小于20s ，一般采用30～60s ； ○3进水管最大流速为0.3m/s 。