排水工程公式汇编.doc

第6章 城市污水处理概论 1、 城市污水的组成：v 生活污水v 工业污（废）水v 初期雨水v 城市污水的污染指标：v 感观指标：浊、色、嗅、味、温v 物理化学指标：ph、ss、bod、cod、毒物指标v 生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒2、水体的物理性污染及危害（水温、色度、ss）v 水体的无机物污染及危害v 氮、磷污染与水体富营养化v 重金属污染及食物链的富集、迁移、转化v 水体的有机物污染及危害v 有机物污染微生物耗氧导致水质恶化v 油类污染油膜覆盖导致水生态恶化v 毒性有机物污染对人类和水生物的危害v 水体的病原微生物污染及危害3、城市污水的一级处理（物理处理）v 处理对象：悬浮物（ss）v 处理方法：筛滤截留，重力分离v 处理构筑物：v 格栅v 沉砂池v 沉淀池4、城市污水的二级处理（生物处理）v 处理对象：胶体和溶解性有机物（bod, cod）v 处理方法：好氧生物法v 处理构筑物：v 活性污泥法（传统法，氧化沟，sbr）v 生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）5、城市污水的三级处理（深度处理）v 处理对象：氮、磷、ss和有机物（bod, cod）v 处理方法：生物法，物化法v 处理构筑物：v 生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，mbrv 混凝沉淀过滤（cmf）v 活性炭吸附过滤v 电渗析，反渗透6、城市污水处理厂的污泥处理v 处理目的：减量，稳定，综合利用v 处理方法：物理法，化学法，生物法v 处理构筑物：v 浓缩池v 消化池v 污泥脱水机械v 沼气利用设备7、城市污水处理厂的设计水质、水量v 设计人口当量（as）：bod5：2035 g/人.dss：3550 g/人.dv 设计当量人口（）：nqsa/asv 平均日污水量：设计规模，成本计算，栅渣量、沉砂量、污泥量计算v 高日高时流量：管渠、物理处理构筑物v 高日均时流量：生物处理构筑物第7章 污水的物理处理 v 物理处理法的去除对象：v 粗大漂浮物v 悬浮物（ss）v 物理处理法常用工艺与设备v 筛滤截留格栅，筛网，过滤v 重力分离沉淀，上浮v 离心分离离心机，旋流分离器1、格栅的类型及构造特点 v 位置（泵前，泵后）v 作用（保护水泵，去除ss）v 间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）采用机械清除时为：1625mm，采用人工清除时为：2540mm，细格栅为：310mm（设计常采用），粗格栅为50100mm，中格栅为1040mmv 形状（平面，曲面）v 格栅倾角：宜采用450750，机械格栅倾角一般采用600700，有时为900，v 格栅渣量估算：栅条间隙宽度为1625mm，栅渣量为0.100.05m3/103m3栅条间隙宽度为2540mm，栅渣量为0.030.01m3/103m3 栅渣的含水率约为7080%；密度约为：750960kg/ m3v 清渣方式（手动，机械）每天栅渣量大于0.2 m3时，一般采用机械清除2、格栅的设计计算要点 1）、格栅宽度计算： b=s(n-1)+en n=qmax*sin /ehv 式中：b栅槽宽度 ， m s格条宽度，m,一般取s=0.01m e栅条间隙，粗格栅e =50100mm，中格栅e =1040mm，细格栅e =310mm（设计常采用） n格栅间隙数； qmax最大设计流量 ，m3/s h栅前水深，m v过栅流速，m/s -格栅倾角：宜采用450750， sin经验系数2）、过栅水头损失计算： h1=kh0 h0=*v2* sin/2g式中：h1-过栅水头损失，m h0计算水头损失，m k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数：一般k=3 阻力系数，与栅条断面形状有关，=（s/e）4/3当为矩形断面时：=2.42， 3）、栅槽总高度 h= h+ h1+h2,式中：h-栅槽总高度,m h栅前水深，mh1-过栅水头损失，m h2栅前渠道超高，m，一般采用0.3m 4）、栅槽总长度 l= l1+l2+1.0+0.5+h1/tg l1=（b-b1）/2 tg1 l2= l1/2 h= h +h2,式中：l-栅槽总长度,m h1栅前槽高，ml1进水渠道渐宽部分长度，mb1进水渠道宽度，m1-进水渠展开角，一般采用200 l2栅槽与出水渠的渐缩长度，m，5)、每日栅渣量计算： w=qmax*w1*86400/（k总*1000） 式中：w-每日栅渣量, m3/d; w1栅渣量 (m3/103m3),取0.10.01，粗格栅取小值，细格栅取大值，中格栅去中值k总生活污水总变化系数例题1：某污水处理厂qmax=0.3 m3/s，kz=1.4，栅条间隙e=20mm，过栅流速0.9m/s，栅前水深0.4m，安装倾角60度，栅渣量0.06 l/m3，求栅条间隙数n，每日栅渣量w ? a n=26，w=0.8 m3/d b n=39，w=1.11 m3/d c n=30，w=1.01 m3/d d n=32，w=1.04 m3/d 3、沉砂池的类型与设计计算 1）平流式沉砂池的设计应符合下列要求 最大流速应为0.3m/s, 最小流速应为0.15m/s； 最大流量时停留时间不应小于30s,一般为3060s 有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m；一般采用0.751.0m； 沉沙量的确定：生活污水按每人每天0.010.02l计，城市污水按10万方沉沙量为3m3计，沉沙含水率为60%，储沙量的容积按2d的沉沙量计，斗壁倾角为550600 沉沙池超高不宜小于0.3m.4、曝气沉砂池的设计与计算 1）、设计参数：a) 按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；b) 旋流速度控制在0.250.4m/sc) 选定沉砂池水力停留时间(13min)，计算总有效容积；d) 选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；e) 选定沉砂池有效水深(23m)，宽深比为(11.5)，长宽比可搭5，计算池长和总宽度；f) 根据宽深比要求(11.5)，确定池数或分格数；g) 处理每m3污水的曝气量为0.10.2m3空气或每m3池表面积35m3/h;h) 计算沉砂量(0.03l/m3)，沉沙含水率为60%，密度为1500kg/ m3,校核沉砂斗容积，选择排砂设备；i) 选定气水比(0.10.2)或曝气强度，计算曝气量；j) 设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置2)、计算公式：a、 总有效容积： v=60 qmaxt 式中： v总有效容积；m3 qmax最大设计流量 ，m3/s t最大设计流量时的停留时间，min b、池断面积： a=qmax/v 式中： a池断面积；m2 v最大设计流量时的平均流速，m/sc、池总宽度： b=a/h 式中： a池断面积；m2 b-池总宽度 m h有效水深，md、池长： l=v/a 式中： a池断面积；m2 l- 池长,m v总有效容积；m3f、所需曝气量： q=3600d qmax 式中： q所需曝气量；，m3/h d - 每m3污水所需曝气量 ，m3/ m3 v总有效容积；m3例题1：某污水处理厂曝气沉砂池，qmax1.0m3/s，停留时间t3min，水平流速v0.1m/s，水深2m，分两格，求池长、宽 a l=15m，b=3m b l=15m，b=2.5m c l=18m，b=3m d l=18m，b=2.5m 解：例题2：已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m3/s,总变化系数k=1.50，设计砂斗容积按不大于2天的沉砂量，城市污水的沉砂量为每104m3的污水沉砂30(0.3)m3，沉砂池的沉砂斗容积为（） m3. a 0.69 b 1.38 c 0.35 d 2.76 解：沉淀池的类型及构造特点 v 平流式沉淀池 【斜板（管）】：长深比8v 竖流式沉淀池：径深比99%，比重1.002-1.006v 活性污泥的组成：v 具有代谢功能活性的微生物群体（ma）v 微生物内源代谢、自身氧化的残留物（me） v 原污水带入的难降解惰性有机物（mi） v 原污水带入的无机物（mii） 1、活性污泥法的主要设计参数 v bod负荷 f/m（ns，nv）v 生物降解需氧量（r0）v 活性污泥增殖量（x ）v 污泥龄（c）生物固体停留时间v 污泥容积指数（svi）v 污泥浓度（x，xv，xr） v 污泥回流比（r）v 剩余污泥量（qw）2、 bod污泥负荷（kg bod5/kg mlss.d）q 设计流量 x 曝气池混合液污泥浓度v 曝气池容积 k2 有机物降解动力学常数t 水力停留时间 f mlvss/mlss0.75sa 进水bod浓度 bod去除率se 出水bod浓度3、有机污染物降解与需氧量o2活性污泥需氧量，kg/d；q污水设计流量，m3/d；sr去除的有机物（bod）浓度，kg/m3；v曝气池有效容积，m3；xv挥发性悬浮固体（mlvss）浓度，kg/m3；abod氧化分解需氧率，kg；b活性污泥自身氧化需氧率，kg4、有机污染物降解与活性污泥增殖x活性污泥增殖量，kg/d；q污水设计流量，m3/d；sr去除的有机物（bod）浓度，kg/m3；v曝气池有效容积，m3；xv挥发性悬浮固体（mlvss）浓度，kg/m3；a污泥产率(o.4 0.8)；yb活性污泥自身氧化率(0.04 0.075)。kd5、污泥龄c（d）生物固体停留时间(srt)x活性污泥增殖量，kg/d；v曝气池有效容积，m3； x混合液悬浮固体（mlss）浓度，kg/m3； xr回流污泥浓度，kg/m3； qw剩余污泥排放量，m3/d；r污泥回流比(25 100)。4、 bod负荷与污泥龄的关系低负荷一般负荷高负荷污泥负荷1.5污泥龄20305150.22.57、污泥容积指数svi（ml/g）svi污泥容积指数，一般应为120左右；sv（）曝气池混合液污泥30分钟沉降比；x曝气池混合液活性污泥浓度（mlss）v svi是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常活性污泥的svi应 在80150之间，一般应为120左右；v svi150，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；v 污泥负荷为1左右时，svi急剧增大，污泥极易膨胀，设计时应尽量避开这一负荷范围。8、污泥浓度（g/l，kg/m3）9、污泥回流比svi，x，xr，r 之间的关系svixr(mg/l)下列x值(mg/l)时的回流比(r)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.0010、剩余污泥量(m3/d)11、活性污泥法设计计算例题 例题1：一曝气池设计水量为50,000 m3/d,进水bod5 = 200 mg/l,混合液活性污泥浓度为 2500mg/l,污泥负荷为0.2 kgbod5/kgmlss.d,求曝气池容积。解：例题2：一曝气池设计水量为30,000 m3/d,进水bod5 = 200 mg/l,污泥负荷为0.25 kgbod5/kgmlss.d,混合液污泥浓度为 2g/l, 若bod5去除率为90%,求曝气池容积。解：例题3：某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，q50000m3/d，sa=220mg/l，se=20mg/l，v=14000m3，xv=2100mg/l，a=0.5，b=0.15，求需氧量。 v a 8400，b 9410，c 10400，d 11400； 解：例题4：某生活污水拟采用活性污泥法处理系统，污水设计流量为6000 m3/d，原污水bod5=200 mg/l,处理后的污水bod5=20 mg/l,设计参数：bod5-ss负荷率ns=0.3 kgbod5/（kgmlss.d）,混合液浓度mlss=2500 mg/l, mlvss=2000 mg/l,污泥龄=20d,污泥产率系数y=0.5,衰减系数kd=0.1,用污泥龄设计，曝气池需要的容积为（ ）m3解：例题5：某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，q50000m3/d，sa=220mg/l，se=20mg/l，v=14000m3，xv=2100mg/l，a=0.5，b=0.15，求需氧量。 v a 8400，b 9410，c 10400，d 11400； 解：例题6：某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，设计流量为10000m3d，曝气池容积为4000m3，曝气池内混合液污泥浓度x=3g/l.已知进水bod=220mgl，出水bod20mg/l，求每日活性污泥增殖量 （ ）。（a=0.5,b=0.05,f=0.7) a.580kg/d b.480kg/d c.680kg/d d.380kg/d 解：例题7：一完全混合曝气池的混合液浓度为2000mg/l，污泥沉降比为20 %，求svi，xr和r（r = 1.2）。 解：例题8：一完全混合曝气池的混合液含水率为 99.8%，污泥沉降比为 30%，求污泥指数 svi 并判断污泥性能解：例题9：已知普通曝气池入口处混合液浓度 x3000mg/l，污泥回流比r=0.5，求回流污泥浓度 xr=? mg/l。解：例题10：已知一普通曝气池混合液浓度mlss为 2500 mg/l，取该混合液注入500毫升量筒中，经30分钟沉淀后污泥体积为150毫升，求污泥沉降比sv、污泥指数svi、污泥含水率p和回流污泥浓度xr(r=1.2)。解：例题11：一曝气池，污水流量为q150000m3/d，曝气池出水bod5为se=30mg/l，进水sa=250mg/l，曝气池容积v31250m3，mlss（x）4g/l，f0.75，xr10g/l，y0.65，kd0.05，求每日剩余污泥量（m3/d）。a 1676.25，b 2200，c 2230，d 2235； 解：例题12：生活污水，设计流量q200m3/h，进水bod5= 200mg/l，经初沉去除20。拟采用完全混合曝气池处理。 已知：ns=0.4kgbod5/(kgmlss.d)， se20mg/l，x=4000mg/l， r=1.0kg o2/kgbod5; 求：曝气区容积，需氧量。 解：12、活性污泥法的曝气系统 v 曝气的作用供氧(0.7-1.2kgo2/kgbod5)，混合搅拌）v 双膜理论及影响氧转移效率的主要因素 v 曝气方式与曝气设备v 鼓风曝气（鼓风机，空气扩散装置）v 机械充氧（叶轮搅拌器，曝气转刷）v 衡量曝气设备技术性能的主要指标 v 动力效率（ep） v 氧利用效率（ea） v 氧转移效率（el）充氧能力鼓风曝气系统空气量计算 1. 需氧量计算：2、曝气池内溶解氧饱和度：3、标准状态下需氧量：4、实际供气量：生物膜法的典型工艺 v 生物滤池（滴洒滤池）v 生物转盘（回转式生物接触器）v 生物接触氧化（浸没式生物滤池）v 曝气生物滤池v 生物移动床v 生物流化床生物膜法的主要工艺特征 琰茞生物膜法活性污泥法起源土壤自净的人工化水体自净的人工化生长方式附着在填料表面，固定生长分散在水中，悬浮生长生物群体外观膜状覆盖絮状污泥 生物相种类多，食物链长，微生物生长不受世代时间限制 种类少，食物链短，微生物生长受泥龄限制 生物量1000060000 mg/l，抗冲击负荷能力强，单位池容处理能力大 20003000 mg/l，抗冲击负荷能力差单位池容处理能力低 摄食方式移动、接触、传递 分散、混合、接触 二沉池作用澄清 回收活性污泥 运行管理简单，能耗低 复杂，能耗高生物滤池的主要工艺特征 工艺特征普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池池体构造圆形，砖石砌筑圆形，砖石砌筑或钢筋混凝土结构圆形，矩形，钢筋混凝土结构滤料材料砾石，炉渣，焦炭砾石，炉渣，焦炭轻型塑料滤材波纹板蜂窝管粒径2540mm(工作层)4070mm(工作层)70100mm(承托层)70100mm(承托层)高度1.52.0 m2.0 m824 m布水方式固定喷嘴，间歇旋转布水器，连续固定或旋转供氧方式自然通风自然通风自然通风处理水回流不回流回流回流负荷特征低负荷高负荷高负荷容积负荷0.150.3 kg/m3.d0.51.2 kg/m3.d12 kg/m3.d水量负荷13 m3/m2.d1030 m3/m2.d80200 m3/m2.d高负荷生物滤池进水浓度的确定 物料衡算：两边除q：代入回流比：进水浓度： 高负荷生物滤池主要设计参数 bod容积负荷（kgbod5/m3.d)：0.51.2滤池表面水力负荷（m3污水/m2.d）：1030sa滤池进水bod5浓度se出水bod5浓度 浓度系数（一般取4.4）s0原水bod5浓度r回流比，稀释倍数（n）： 滤料容积：（bod容积负荷nv） 滤池面积：（水力负荷nq） 滤池高度： 辅助设备设计：布水装置 排水装置 通风装置 例题1：某城镇设计人口50000人,排水量标准为120l/人.d，bod5按30g/人.d计,拟采用高负荷生物滤池处理污水,处理后出水bod530mg/l,回流比r=1.2,滤池容积负荷为0.8 kg/m3.d,则滤料容积为( )m3？ a 1965 , b 2145 , c 2375 , d 2665解：例题2： 某城镇设计人口50000人,排水量标准为120l/人.d，bod5按30g/人.d计,拟采用高负荷生物滤池处理污水,处理后出水bod530mg/l,浓度系数a=4.4,滤池水力负荷为20m3/m2.d,则滤池面积为( )m2？ a 560 , b 600 , c 660 , d 700解： 生物转盘的设计计算v 负荷计算法：v bod负荷（na）：1040 gbod5/m2.d v 容积面积比（g）：59 l/m2 v 水力停留时间（t）：2.5 h v 经验公式计算法： v 经验图表计算法：（教材、设计手册） 生物转盘设计计算例题 例题1：某住宅小区生活污水量q500 m3/d，进水bod5150 mg/l，采用生物转盘进行处理，bod面积负荷na15 gbod/m2.d，盘片直径d2.5m，盘片总数为（）片？ a 480 , b 510 , c 550 , d 600解：生物接触氧化池的设计计算 1、 bod容积负荷（nw）：1.05.0 kgbod/m3.d 填料有效容积： 式中：q 日平均污水量，m3/d s0 原污水bod浓度，mg/l v 水力停留时间（hrt）：2.04.0 h 例题1：某城镇生活污水量q10000 m3/d，进水bod5200 mg/l，出水bod560 mg/l，采用生物接触氧化处理，bod容积负荷nw1.0kgbod/m3.d，填料有效容积为（）m3？ a 1000 , b 1200 , c 1400 , d 1600解：污水深度处理的对象、目标与技术处理目的处理对象水质指标主要处理技术排放水体再生回用有机物悬浮状态ss混凝沉淀、过滤溶解状态bodcodtoc膜生物反应器活性炭吸附臭氧氧化防止富营养化植物性营养盐类氮tnnh3n吹脱、折点氯化生物脱氮磷po4ptp混凝沉淀生物除磷再生回用微量成分溶解性无机物无机盐类电导率mg、ca、cl离子反渗透、电渗析离子交换微生物细菌、病毒氧化、消毒致病微生物的去除（消毒）污水消毒技术的优缺点比较及选择消毒方法优点缺点适用条件液氯效果可靠，设备简单，投量准确，价格便宜。余氯和氯化合物对水生物有毒害作用，部分氯化合物有致癌作用大、中型污水处理厂臭氧消毒效率高去除有机物、色、味投资大、成本高设备管理复杂卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠现场生产，直接投配，使用方便，易于控制。次氯酸钠发生器和投配设备设备管理复杂中、小型污水处理厂紫外线消毒效率高安全方便电能消耗大管网中再污染问题小型污水处理厂影响硝化反硝化反应过程的主要因素琰茞硝化反应反硝化反应细菌特征硝化菌是化能自养菌，生理活动不需要有机性营养物质反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在无氧条件下进行生命代谢活动反应机理从co2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量以硝酸氮为电子受体，以有机碳为电子供体，使硝酸盐还原碳源要求混合液中有机物含量不应过高，bod20mg/l混合液中有机物含量不应过低，bod/t-n 35，当碳源不足时，应考虑外加碳源（甲醇）溶解氧要求氧是硝化反应的电子受体，do1 mg/l反应器内溶解氧较高时，反硝化菌将利用氧进行呼吸，阻碍硝酸氮的还原，do 0.5mg/lph要求硝化菌对ph值变化敏感，最佳ph值：8.08.4反硝化菌对ph值变化敏感，最佳ph值：6.57.5，当ph值高于8或低于6时，反硝化速率降低温度要求适宜温度：2030，低于5时，硝化反应停止适宜温度：2040，低于15时，反硝化速率降低污泥龄增殖缓慢，污泥龄30d以上污泥龄无特殊要求第9章 污泥的处理v 污水处理过程中产生的污泥量大（城市二级污水处理厂产生的污泥量约占处理水量的0.3%0.5%，按含水率97计）、浓度高（含水率9995%）、成分复杂（有机物、无机物、细菌、病原微生物、重金属）、危害大（腐化发臭，二次污染），必须及时有效地进行处理和处置。v 污泥处理的目的是使污泥减量化、无害化及资源化。v 保证污水处理厂的正常运行；v 使易腐化发臭的有机物得到稳定处理并妥善处置； v 使有毒有害物质得到妥善处置；v 使有用物质得到回收或综合利用。 污泥处理的工艺流程 污泥-浓缩-机械脱水-最终处置污泥-浓缩-自然干化-堆肥-农肥污泥-浓缩-消化-自然干化-最终处置污泥-浓缩-消化-机械脱水-最终处置污泥-浓缩-消化-机械脱水-干燥焚烧-最终处置1、含水率的定义：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数（p）。物料衡算，污泥比重按1计计算公式：式中：v1，v2分别表示污泥浓缩前后的体积，m3w1，w2分别表示污泥浓缩前后的固体重量，kgc1，c2分别表示污泥浓缩前后的固体浓度，g/m3p1，p2分别表示污泥浓缩前后的含水率，% 2、湿污泥的比重与干污泥比重湿污泥的比重： =100s/(ps+(100-p) 简化式：=2500/(250p+ (100-p)* (100+1.5 pv) 式中：湿污泥的比重 p-湿污泥的含水率 % s-污泥中干固体物质的平均比重，计干污泥比重。湿污泥的比重： s=100iv/ (100v+pv (i-v) 简化式：=250/ (100+1.5 pv)式中： i无机物（即灰分）的比重 pv -有机物（即挥发性固体）所占百分比 % v有机物（即挥发性固体）的比重 s-污泥中干固体物质的平均比重，计干污泥比重。例题1:含水率为99.4 %的剩余污泥，经浓缩后污泥浓度增到24克/升，求浓缩后污泥体积为原体积的多少（污泥比重按1计）？ a 1/4 , b 1/3 , c 2/3 , d 1/2解:例题2:将50吨含水率为 99.2%的污泥和100吨含水率为 98%的污泥混合,求混合后污泥的含水率（）？ a 97.2，b 97.8，c 98.4，d 98.8 解:3、连续式污泥重力浓缩池 v 连续式污泥重力浓缩池的池型类同于污水处理中的二次沉淀池，一般采用竖流式或辐流式，适用于大型污水处理厂。 v 浓缩池高度：一般采用4m。v 浓缩池水力停留时间：一般采用1016小时。v 固体通量：3060 kg/m2.dv 水力负荷：0.2-0.4 m3/m2.h （剩余