水污染控制工程计算题

根据实验或手册，取a值为0.6，b值为0.075，则剩余污泥量为：
每天排放含水率为99.2%的剩余污泥量为：217.5吨。
6.回流污泥系统的计算与设计
采用污泥回流比35％，最大回流比为70％，按最大回流比计算：
污泥回流量QR＝R×Q＝0.70×30000/24=875m3/h
采用螺旋泵进行污泥提升，其提升高度按实际高程布置来确定，本设计定为2.5m，根据污泥回流量，选用外径为700mm，提升量为300m3/h的螺旋泵4台，3用1备。
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
1.工艺流程的选择
计算处理效率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(Ns)为：0.27kgBOD5/kgMLSS·d。（一般为0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS·d）
2.生物接触氧化池有效容积
3.生物接触氧化池总面积
4.确定生物接触氧化池的个数及每池的面积
根据现场条件，拟采用一池三格，以推流形式运行。每一格的面积为：
实际设计每一个池采用：B×L=4.0×6.0 (m)
5.校核反应接触时间
6.确定生物接触氧化池的总高度
7.确定空气量
空气量O＝20×Q＝20×2500/24/60=35m3/min.
3.4按污泥负荷设计计算
a．厌氧池设计计算（厌氧池设计计算同前）。
b．A/O池容积计算
取污泥负荷为0.15kgBOD5/kgMLVSS·d，则A/O池总容积为：
VA/O=1.3×10000×(140-20)/0.15×0.7×3330=4457(m3)
tA/O=4457/(1.3×10000/24)=8.2(h)
（2）根据所需的氧量计算相应的空气量
1)若空气密度为1.201kg/m3,空气中含有的氧量为23.2％，则所需的理论空气量为：
2)实际所需的空气量为：
3)设计所需的空气量为：
1.4
1.设计参数
有机填料容积负荷Nv=2.0kgBOD5/m3·d，采用组合填料，每片填料直径150mm，填料层高度2.5m，填料片连接成串，每串填料左右间隔160mm，串中每片填料上下间隔80mm，采用微孔曝气，气水比20:1。
11.1Βιβλιοθήκη 设计参数：污水在中心管内的流速v0=30mm/s=0.03m/s
表面水力负荷q=u0=2.8m3/(m2·h)
(1)估算竖流沉淀池直径，确定池数。
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=100m3/h
(2)中心管的截面积和直径
(3)喇叭口直径d1=1.35d=1.35×1.1=1.5m
由有机物去除负荷与泥龄关系n0=1/(θ·y)得出：n0=1/(11.3×0.6)=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d
好氧池水力停留时间t好为：
好氧池容积V好=6.7×1.3×10000/24=3629（m3）。
A2/O系统总容积V总=1083+1197＋3629=5909(m3)
T总=10.9(h)
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40m3/min，风压为49kPa的罗茨鼓风机4台，3用1备，常开3台，风量120m3/min，高峰时4台全开，风量160m3/min，低负荷时可开2台，风量80m3/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=1.0m3/m2·h(一般为0.75~1.5)。
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L1=L/3=210/3=70m。
则曝气池的平面尺寸为：曝气池长L1=70m；曝气池宽B1＝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。
最低平均温度T＝15℃
活性污泥挥发性固体含量MLVSS/MLSS=0.7BOD5污泥负荷NS=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d
20℃时反硝化速率为0.12kgNOx-N/kgMLVSS·d污泥产率系数y=0.6kgVSS/kgBOD5·d
内源呼吸速率Kd=0.04d-1剩余污泥含水率99.2%
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107.4m3/min，设计取110m3/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。
回流污泥浓度10000mg/L，相当于SVI=100
污泥回流比取r=50%，则混合液污泥浓度为：
b．缺氧池设计计算
缺氧池通过曝气池混合液内循环，使在好氧池中经硝化反应所产生的硝酸根离子和亚硝酸根离子回流至缺氧池进行反硝化反应。
预设生化系统每天生成活性污泥（MLVSS）300kg/d，活性污泥含氮量以10％计，则用于生成活性污泥每天去除的氮为30kg/d。
反硝化时去除有机物量为：
c．好氧池设计计算
据硝化菌的最大比增长速率，μNmax＝0.47e0.098(t-15)，t=15℃时μNmax＝0.47d-l
则稳定运行下硝化菌的比增长速率：
当N1=l.0mg/L时，KN=1.0mg/L时，得：μN＝0.23d-l
最小泥龄θmin=1/0.23=4.35d取K=1.3，安全系数Sf=2.0，则设泥龄：θ=4.35×1.3×2=11.3d
7.营养物的平衡计算
（1）BOD5＝30000×(0.2-0.02)=5400kg/d；
（2）氮(N)
每日从废水中可获得的总氮量为：N1＝0.03×30000＝900kg/d
每日污泥所需要的氮量为：BOD5:N＝100:5；则N＝270kg/d
每日随出水排除的N量为：900-270＝630kg/d，相当于21mg/L
2.一级处理构筑物计算（略）
3.二级生化处理构筑物设计
设计两组平行系统，计算各池容积。
3.1进入生化处理构筑物水质指标确定
设污水经过一级处理后，进入生化处理构筑物各水质指标浓度为：
COD：340mg/LBOD5：140mg/LSS：125mg/LTKN：28.5mg/LTP：4.5mg/L
3.2设计参数确定
(4)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5，即Se
20mg/L＝Se＋13.8mg/L，则Se＝6.2mg/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
3.计算每天排除的剩余活性污泥量选
计算Yobs：
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：
（3）有效水深：设计取分离澄清时间t为2小时（1.5~2.5h），则有效水深H1为：
H1＝Qmax×t/A=1875×2/1875=2m。
选用直径为25米的刮泥设备，取超高300mm，缓冲区高度300mm。根据刮泥设备的要求设计二沉池池底及泥斗部分。
5.剩余污泥量的计算
每日污泥的增长量（剩余污泥量）为：
(4)反射板直径=1.3 d1=2.0m
(5)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3
. .
(6)沉淀区面积
(7)沉淀池直径
(8)沉淀区的深度：h2=vt=2.8×1.3=3.64≈3.7m(设沉淀时间为1.3h)
D/h2=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
h5＝(7/2-0.4/2)tg55°=4.7m
V1=(R2+Rr+r2)πh5/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)π×4.7/3=64m2
(10)沉淀池的总高度H
H=h1+h2+h3+h4+h5=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
4.计算回流污泥比R
曝气池中VSS浓度＝3500mg/L，回流污泥VSS浓度＝8000mg/L
5.计算曝气池的水力停留时间：
6.计算曝气池所需的空气量
（1）曝气池所需的氧量计算
1)生化反应中含碳有机物全部生化所需的氧量：
2)生化反应所需氧量
所需氧量＝(7744-1.42×1645.7)kg/d＝5407.1kg/d
3.3按反硝化速率和硝化菌比增长速率设计计算
a．厌氧池设计计算
厌氧池通过回流二沉池的沉淀污泥，使在好氧池过度摄磷的活性污泥在厌氧他进行磷释放，因为影响释磷过程的因素很多，一般应根据试验确定厌氧池的容积，目前厌氧池的容积通常根据经验停留时间来确定，一般为l~2h。
厌氧池平均停留时间t厌=2.0h时，V厌=1.3×(10000/24)×2.0=1083(m3)
（3）磷(P)
每日从废水中可获得的总磷量为：P1＝0.003×30000＝90kg/d