水污染控制工程重点计算题示例

1、水污染控制工程重点计算题示例水污染控制工程(第三版，下册)重点计算题示例Problem1沉砂池与沉淀池的设计计算1.平流式沉淀池计算RectangularSedimentationTank平流沉淀池设计流量为1800m3/h。要求沉速等于和大于0.5mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：(1)所需沉淀池平面积为多少m2?(2)沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？解：已知Q=1800m3/h=0.5m3/s,u0=0.5mm/s,ui=0.1mm/s(1)所需沉淀池平面积为AQ0.51000m2U00.5103(2)沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为Ui0.1E0.2020%U

2、00.52 .辐流式沉淀池设计CircularSediementationTank计划为居住人口45000人的城镇设计一圆形径向流沉淀池。假定废水的流量为400L/人.d,平均流量下停留时间为2ho确定平均流量下的溢流速率为36m3/m2.d,求深度和直径。解：As45000per400L/per.d0.001m3/L450m240m3/m2.dV45000per400L/per.d0.001m3/L2h1500m324h/d450Diameter=23.924m/41500Depth=(/4)2423.33.5m3 .曝气沉砂池设计计算GritChamber2.0 m3 ,有效深度为 ， /

3、s3m宽深比为1.5:1 ,最大流量下停留时间为3.5min ,曝气速率为设计一只曝气沉砂池，污水的最大流量为0.4m3/min.m池长)确定沉砂池的尺寸和空气用量。解：(1)池尺寸:V/Qmax3.5min3.5min2m3/s60s/min420m33m1.534.5m42031.2m34.5(2)空气量:Qair0.4m331.2m12.4m3/minmin.m4.曝气沉砂池设计Grit Chamber设计一曝气沉砂池,废水的平均流量为0.3m3/s,最大流量为1.0m3/s。平均深度为曝气速率为3m,宽深比为 1.5:1 ,高峰流量下停留时间为3.5min 。0.4m 3/min.m

4、池长,确定沉砂池的尺寸和空气需求量O解：V3.5 minQ maxV 3.5minDepth widthlength 1m 3 /s 60s/min3m1.5 3 4.5m21015.6m34.5210m 3Qair0.4m 3/m.min 15.6m6.2m 3 /minProblem 2溶气气浮法计算5.溶气气浮法计算DissolvedAirFloation,DAF某造纸厂废水量10000m3/d,悬浮物浓度平均为1,000mg/L，水温20C,采用回流式加压溶气气浮法处理流程。溶气水压力为3kg/cm2(表压)，空气饱和率为70%,取气固比为=0.01,空气比重1.164kg/m3；20

5、c时空气在水中的溶解度Cs取18.7mg/L.。计算气浮池中释放出的空气量、回流水量和回流比。(1) Dissolvedairpressureis3kg/cm Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg Temperature=20 Cgauge;(2) Fractionofairsaturationf=70%;A/Sratio=0.01;(4)Specificweightofair=1.164kg/m Air Solubility s a=18.7 mg/L Recycle-system pressure=275 kPa Fraction of saturation=0.5

6、Surface-loading rate=8 L/m 2.min;AirSolubilityCsat20c=18.7mg/L(1)总固体含量为S=Sa,其中：为处理水量，3；aQQ10000m/dS为废水中悬浮颗粒浓度，1kg/m3故，气体总含量为：A=(A/S)*S=S=0.01*1*10000=100kg/d折合20c下空气体积为，以1m3处理水量为基准：V=A/(Q)=100/(10000*1.164)=8.58*10-3(m3/m3)=8.58(L/m3水)(2)压力水回流量计算公式为QSa1000RCs(fP1)其中：f,溶气效率，即空气饱和率，为70%;P,溶气绝对压力，单位为大气

7、压。表压为3kg/cm3=3atm,因此P=3+1=4(atm),因此)回水流量为1000QSa10001000010.013R2967(m/d)Cs(fP1)18.7(70%41)(3)回流比，即回水流量占处理水量的百分比为R100%2967100%29.7%Q100006 .溶汽气浮污泥浓缩池设计DissolvedAirFloatation(DAF)ofSludgeDesignadissolvedairflotationthickenerwithoutandwithpressurizedrecycletothickenthesolidsinactivated-sludgemixedliqu

8、orfrom0.3toabout4percent.Assumethatthefollowingconditionsapply:7 7)Sludgeflowrate=400m3/dSolutions:1.Withoutarecycle(1)ComputetherequiredpressureusingEq.5-471.3sa(fP1)Sa1.3(18.7mg/L)(0.5P1)0.008mL/ g0.5PP 3.98atm3000mg / L0.991p 101.35101.35302kPa(2)DeterminetherequiredsurfaceareaA(400m3/d)(103L/m3)

9、34.7m With recycle(1)Determine the pressure in atmospheres275 101.35P 3.73atm101.35(2) Determine the requires recycle rate using Eq. 5-48_A1.3sa (fP 1)RSSa1.3(18.7mg / L)(0.5 * 3.73 1) R3000mg / L * 400m 3 / dR 461.9m3 / d(3)Determine the required surface areaA(461m3 / d )(103 L / m3 )40.1m2(8L / m2

10、 .min)(1440min/ d )(8L/m2.min)(1440min/d)(3)Checkthesolidsloadingrate2(400m3/d)(3000g/m3)2kg/m.d34.6kg/m0.008mL / g(34.7m2)(103g/kg)Problem3生化反应器容积计算7. 生化反应器容积计算VolumeofBio-reactor已知废水拟在完全混合反应器中处理。假设反应为不可逆的一级反应(rkC),反应速率常数为0.15d-1,反应器的体积为20m3,要求处理效率为98%时，试求反应器所能处理的废水量。如果要求处理效率为92%时，则处理上述废水所需的反应器体积为多

11、少？解：(1)废水处理量dCdfQCoQC(kC)V0QC0QCkCVCQCoQkVQ0.02Q0.1520Q0.612m3/d(2)效率为92%时的反应器体积0.080.6120.6120.15VV4.7m38. BOD5计算已知某一城市污水水样的BOD3=200mg/L,BOD20=400mg/L,求BOD5=?解：由BODtSa(110tk1),对于生活污水k1=0.1;C一般把BOD20作为总生化需氧量BODu,BOD3BODu(11030.1)0.5BODu200mg/L9. BOD5与BOD20的关系在2d和8d分别测得污水的BOD值分别为125mg/L和225mg/L,试用一级速

12、率模型求出BOD5。解：(1)按一级反应速率计,BODtBODl(1ekt)2k225BODl(1e8t)(2)得BODl和k值，得BODt236.9(1e0.375t)BOD5200.6mg/L10. BOD5的计算，温度的影响废水在20c下的5dBOD为185mg/L时，它的最终BOD(UBOD)多少？10d的BOD是多少？假如BOD瓶是在33c下培养的，废水的5dBOD又是多少？k=0.23d-1。解:(1) BOD 5 UBOD 1ek1.t,185UBOD1e5,UBOD270.7mg/L(2) BOD io(3) c k1,33270.71ek1*270.71e0.2310243.

13、6mg/L(3320)(3320)-1k1,20c0.231.0560.467dBOD5c270.71ek1.t270.71e0.4675268.2mg/L,3311. BOD5的计算三种不同水样在20c下的BOD5皆为350mg/L,而20c下的k值分别为0.25d-1,0.35d-1和0.46d-1。试求每种水样的最终BOD(UBOD)解：BOD5UBOD1ek1.t,UBOD=350490.5mg/L1e0.25Problem4完全混合活性污泥法计算12. 完全混合活性污泥法计算Complete-mixActivatedSludge用下列给出的三个不同完全混合活性污泥法反应器的运行数据，

14、求：(1)系统的SRT;(2)出水中可溶性COD的浓度为5mg/L,求所需的氧气量，以kg/d计；(3)求稳态条件下，曝气池中氧的吸收速率)以mg/L.h表示。项目Item单位|Unit反应器,ReactorABC曝气池内mlvssAerationtankMLVSSmg/L30004000曝气池容积Aerationtankvolume3m10002000污水流量Wastewaterflowratem3/d500010000剩余污泥流量Wastesludgeflowratem3/d59120剩余污泥中一vss浓度WastesludgeVSSconcentrationmg/L80008000进水中

15、可溶在COD浓度InfhintuchihlaCCCnnnnntratinnmg/L400400解：(1)SRTXtVPxt,VSSSRTXt,vss8000472000g/dXtV30001000SRT6.36dPXt,vss472000(2)需氧量RoQ(SoS).xt,vss500040051.42472000/10001304.5kg/dOUR1 304.8106mgOUR54.4mg/L.h10001000L24h(1)污泥泥龄计算:Px120m3/d8000g/m3960000g/dXVPxc4000g/m32000m3c8.33d960000g/d(2)氧气需要量叫(S 0s)1.

16、42Px10000m3 / d(400 5)g / m3 1.42 960000g / d /1000g / kg 2586.8kg / d(3)氧的利用速率2586.8kg / d 106 mg / kgro 107.8mg / L.h1000m 3 1000L / m3 24h / d13.活性污泥法设计计算Activated Sludge Process采用普通活性污泥法处理城市污水)流量为200000m 3/d,原污水的BOD 5为，初沉池的BOD 5去除率为30% ,要求处理后的最终出水的 溶解性BOD 5为20mg/L 。试设计计算(1)曝气池的容积；(2)每天的剩余污泥产量；知：

17、0 c=10 d(3)曝气池的回流比;(4)氧气需要量；(5)处理效率。已)y=0.5 mg/mg )kd=0.06d-1) 曝气池中MLVSS=3500mg/L ;回流污泥浓度 VSS=8000mg/L解：(1)曝气池体积VcqV y( s 0x (1 K ds) =3.4*104m3(2)每天的剩余污泥量PxqV y(1 KS011800 kg / d(3)回流比计算3500(q vr 0.78r qv ) 8000rqV 20000 * 0(4)需氧量为含碳化合物全部氧化需氧量与生成污泥折合需氧量之差。O1qV(S0S)/0.6855882kg/dO21.42Px16862kg/dOO1

18、O239020kg/d(5)处理效率300*(130%)20E190/21090.5%300*(130%)14 .普通曝气池计算AerationTank一传统活性污泥法处理装置，按SRT=8d运行。反应器的容积为8000m3,MLSS浓度为3000mg/L，求：（1）污泥产率；（2）由反应解：PX TQW ,1QW ,2器中排放污泥时，污泥的排放量。假定回流污泥中悬浮固体浓度为10000mg/L,二沉池出水中的固体损失可忽略不计。XtV300080003000000g/dSRT8dP3xt/X3000000/30001000m3/dP3XT/XR3000000/10000300m3/d15 .

19、普通曝气池计算AerationTank某普通曝气池有效容积V=5000m3,混合液中污泥浓度MLSS为3000mg/L,回流污泥浓度为10000mg/L。要求：（1）假设进水中MLSS浓度为100mg/L,计算回流比；（2）若污泥龄9c=8天，求每日的干污泥增长量。解：根据进出曝气池中悬浮物质的物料平衡：（1） 100*1+10000*R=3000*（1+R）C解得回流比R=0.414、（2）因为每日的干污泥增长量=每日排出的剩余干污泥量，即:QwXr又9c=且X=MLSS=3000mg/l=3kg/m3;V=5000m3;0c=8dQwXr即：wr=VX50003=1875kgQXc8所以每

20、日的干污泥增长量为1875kg16 .SVI的计算SludgeVolumeIndex采用一台2L沉降仪进行SVI试验，得到MLSS浓度为3500mg/L,30min后污泥体积为840mL,求SVI值。SV840/2mL/L解：svi120mL/gMLSS3.5g/LProblem5污泥的处理与处置MLSS 浓17 .二沉池的计算SecondaryClarifier两座20m直径的圆形二沉池，用于活性污泥的固液分离。度为3000mg/L,活性污泥的回流比为50%。假设平均污泥负荷数据为4kg/m2.h,求平均允许进水流量，以m3/h计，以及回流中的MLSS。回流污泥浓度解：(1)QRQXr/XX

21、 R(2) 0.5Xr/X 13000 9000 mg / LSLR进水流量(Q 0.5Q) XA(1 K d c )1 0.02 * 40QSLRA41256.60.0012426807m3/d1.5X1.53000/10618 .厌氧消化池计算AnaerobicDigester厌氧消化池的COD负荷为500kg/d,污泥的利用率为75%,设y=0.10,Kd=0.02d-1,当SRT为40d时，计算厌氧剩余污泥的产量、消化池的甲CH4产量以烷和沼气产量。（沼气中CH4浓度为65%,0.4m3/kgCOD.d计）。解：(1)计算剩余污泥产生量20.83kg / dqvy(S0s)0.1*0.

22、75*500kg/dPx(2)计算甲烷产量Vch40.40*(S0S)Q/10001.42PX3(3)计算沼气产量Vbiogas=VcH4/65%=212.56m3/d19 .厌氧消化池计算AnaerobicDigester消化池的COD负荷为300kg/d。使用的污泥利用效率为75%,当SRT=40d时，产气量是多少？Y=0.10,kd=0.02d-1。解：(1)剩余污泥量So300kg/dS30010.7575kg/dSoS30075225kg/d0.100.75225Px9.4kg/d10.0240(2)沼气产量Vch4O.4O(SoS)Q/10001.42Px84.7m3/d20 .污泥浓缩池计算SludgeThickener某二沉池的底泥含水率为98.5%,日排水量为3000吨。该底泥经污泥浓缩处理后，含水率为95%。若溢流清