水污染控制工程计算题分析解析

1 计算题

1.1

已知某小型污水处理站设计流量Q=400m 3

/h ，悬浮固体浓度SS=250mg/L 。设沉淀效率为55％。根据实验性能曲线查得u 0=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： 污水在中心管内的流速v 0=30mm/s=0.03m/s

表面水力负荷q =u 0=2.8m 3

/(m 2·h)

(1)估算竖流沉淀池直径，确定池数。

22400143m 13.5m>10m 2.8Q f D q =

=====

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=100m 3

/h (2)中心管的截面积和直径

21000100/36000.93m (0.03m/s)0.03 1.08m 1.1m

Q f v v d '====

=≈取

(3)喇叭口直径d 1=1.35d=1.35×1.1=1.5m (4)反射板直径=1.3 d 1=2.0m

(5)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3 .3111100/3600

0.290.3m (=0.02m/s)0.02 3.14 1.5

Q h v v d π=

==≈⨯⨯取. (6)沉淀区面积

2110035.7m 2.8Q f q '=

== (7)沉淀池直径

6.8m 7m D =

=≈

(8)沉淀区的深度：h 2=vt =2.8×1.3=3.64≈3.7m(设沉淀时间为1.3h)

D /h 2=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°，则

h 5＝(7/2-0.4/2)tg55°=4.7m

V 1=(R 2+Rr +r 2)πh 5/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)π×4.7/3=64m2

(10)沉淀池的总高度H

H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=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，则污泥区容积

20024241000.250.55

233m 1000(100)10001(10.98)

w Q c V T p ηγ'⋅⋅⋅⋅⋅=

⋅=⋅=-⋅⋅-

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30000m 3

/d ，时变化系数为1.5，经沉淀后的BOD 5为200mg/L ，总氮为30mg/L ，总磷为3mg/L ，拟采用活性污泥法进行处理，希望处理后的出水BOD 5为20mg/L 。试计算与设计该活性污泥法处理系统 1. 工艺流程的选择

计算处理效率E ：20020

10090200

E -=

⨯％＝％ 根据提供的条件，采用传统推流式活性污泥法，曝气池采用推流廊道式，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：

2. 曝气池的计算与设计

(1)污泥负荷的确定 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(N s )为：0.27kgBOD 5/kgMLSS ·d 。（一般为0.2~0.4kgBOD 5/kgMLSS ·d ）

(2)污泥浓度的确定 根据N s 值，SVI 值在80~150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：

66

10107700mg/L

1300.35

77002000mg/L

(1)(10.35)

w w X SVI R X X R ====⨯=⨯++回流污泥度 曝气池污泥度 ＝浓浓

(3)曝气池容积的确定 根据计算，曝气池有效容积V 为：

30()30000(20020)

10000m 20000.27

e s Q S S V X N ⨯-⨯-=

==⨯⨯

(4)曝气池停留时间的校核：10000

2424830000

V T Q =⨯=⨯曝气池停留＝小时间时 (5)曝气池主要尺寸的确定：

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(H 1)取4.0m ，则每座曝气池的面积（A 1）为：

211100001250m 24

V A n H =

==⨯⨯

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1~2之间，符合要求。 3) 曝气池的长度：L ＝A 1/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H 2）为0.8m ，则曝气池的总高度H ＝H 1＋H 2＝4.8m 5) 曝气池的平面形式：

设计曝气池为3廊道形式，则每廊道长L 1=L /3=210/3=70m 。

则曝气池的平面尺寸为：曝气池长L 1=70m ；曝气池宽B 1＝B ×3＝6×3＝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部分。若从曝气池的第一廊道首端进水并回流污泥，则为传统推流方式运行；若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，则为生物吸附再生方式运行；若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，则为阶段曝气方式(逐步曝气)运行。

3. 曝气系统的计算与设计

采用直径为300mm 的圆盘式微孔曝气释放器，安装在距离曝气池的池底200mm 处。 根据第四节的计算，鼓风机的供气量为107.4m 3

/min ，设计取110m 3

/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 ，则取微孔曝气盘及其配管的空气压力损失为4.9kPa 。则总压力损失为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)×9.8＋6.635+3=46.9kPa 。

设计采用风量为40m 3

/min ，风压为49kPa 的罗茨鼓风机4台，3用1备，常开3台，风量120m 3

/min ，高峰时4台全开，风量160m3/min ，低负荷时可开2台，风量80m 3

/min 。

4. 二沉池的计算与设计

二沉池采用幅流式沉淀池，用表面负荷法计算，设计取表面负荷q =1.0m 3

/m 2

·h(一般为0.75~1.5)。 （1）表面积：废水最大时流量：Q max ＝1.5×Q /24＝1.5×30000/24=1875m 3/h

原废水