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污水处理基本计算公式

水处理公式是我们在工作中经常要使用到的东西，在这里我总结了几个常常用

到的计算公式，按顺序分别为格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统

，由于篇幅较长，大

以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式家可选择有目的性的观看。

格栅的设计计算

、格栅设计一般规定

1、栅隙

（1）水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。

（2）废水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：

最大间隙40mm，其中

人工清除25~40mm，机械清除16~25mm。

废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙50〜100mm。

（3）大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。

（4）如泵前格栅间隙不大于25mm，废水处理系统前可不再设置格栅。

2、栅渣

（1）栅渣量与多种因素有关，在无当地运行资料时，可以采用以下资料。

3（栅渣/废水）

格栅间隙16〜25mm；0.10~0.05m3/103m

格栅间隙30~50mm；0.03~0.01m3/103m

⑵栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3

采用机械清渣。

3、其他参数

（1）过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。

（2）格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

⑶格栅倾角一般采用45。

〜75。

，小角度较省力，但占地面积大。

（4）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。

（5）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。

（6）大中型格栅间内应安装吊运设备，以进行设备的检修和栅渣的日常清除。

二、格栅的设计计算

1、平面格栅设计计算

（1）栅槽宽度B

B=S（n-l）+frn（21-1）

_Qntajtsina

nbhv

式中，S为栅条宽度，m;n为栅条间隙数，个；b为栅条间隙，m;为最大

设计流量，m3/s；a为格栅倾角，（。

）;h为栅前水深，m，不能高于来水管

（渠）水深；v为过栅流速，m/s。

（2）过栅水头损失如

hi=h^k

Ao=fg-

式中，h0为计算水头损失，m;k为系数，格栅堵塞时水头损失增大倍数，一

般采用3;Z为阻力系数，与栅条断而形状有关，按表2-1-1阻力系数Z计算

公式计算；g为重力加速度，m/s2。

（3）榭后槽总高H

（4）栅槽总长L

L=l\+氐十1*05

iz=^~

Ht=h+ht

（5）每日栅渣量W

（24-5）

式中，W1为栅渣量，

m3/103m3废水，格栅间隙为16~25mm时，

W1=0.10~0.05;格栅间隙为30~50mm时，W1=0.03~0.01;Kz为城市生活污水流量总变化系数。

污泥池计算公式

、地基承载力验算

1、基底压力计算

（1）水池自重Gc计算

顶板自重G仁180.00kN

池壁自重G2=446.25kN

底板自重G3=318.75kN

水池结构自重Gc=G1+G2+G3=945.00kN

（2）池内水重Gw计算

池内水重Gw=721.50kN

（3）覆土重量计算

池顶覆土重量Gt1=0kN

池顶地下水重量Gs1=0kN

底板外挑覆土重量Gt2=279.50kN

底板外挑地下水重量Gs2=45.50kN

基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=279.50kN

基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=45.50kN

（4）

活荷载作用Gh

（5）基底压力Pk

基底压强:

Pk=（Gc+Gw+Gt+Gs+Gh）/A

=（945.00+721.50+279.50+45.50+119.00）/42.500=49.66kN/m2

2、修正地基承载力

rm=[1.000X（20.00-10）+2.000X18.00]/3.000

=15.33kN/m3

考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3

（3）根据基础规范的要求，修正地基承载力:

fa=fak+叶b丫（b-3）+nd丫m（d-0.5）

=100.00+0.00X10.00X（5.000-3）+1.00X15.33X（3.000-0.5）

=138.33kPa

3、结论

Pk=49.66vfa=138.33kPa,地基承载力满足要求。

二、抗浮验算

抗浮力Gk二Gc+Gt+Gs=945.00+279.50+45.50=1270.00kN

浮力F=（4.500+2X0.250）X（8.000+2X0.250）X1.000X10.0X1.00=425.00kN

Gk/F=1270.00/425.00=2.99>Kf=1.05,抗浮满足要求。

三、荷载计算

1、顶板荷载计算:

池顶板自重荷载标准值：

P1=25.00X0.200二5.00kN/m2

池顶活荷载标准值：

Ph=1.50kN/m2

池顶均布荷载基本组合：

Qt=1.20XP1+1.27XPh=7.91kN/m2

池顶均布荷载准永久组合：

Qte=P1+0.40XPh=5.60kN/m2

2、池壁荷载计算:

池外荷载：

主动土压力系数Ka=0.33

侧向土压力荷载组合（kN/m2）:

1部位］标高）

土压力标笊

值

合

宿永夂组

合

地面盘唤

0.00

O.CO

3.33

3.S1

1.33

池壁柬端（-0.300）

0.00

S.33

2.E3

地下水位逾

卜比000）

12.00

0.00

比33

LE.05

1锚、」刁面1U

14.33

7.00

九33-

30.90

22.G?

池内底部水压力：

标准值二25.00kN/m2,基本组合设计值=31.75kN/m2

3、底板荷载计算（池内无水，池外填土）:

基础底面以上活载标准值

Gh=119.00kN

水池结构自重标准值Gc=945.00kN

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

（945.00X1.20+279.50X1.27+45.50X1.27+119.00X1.27X

0.90）/42.500=39.59kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe=（945.00+279.50+45.50X1.00+1.50X36.000X0.40+10.00X6.500X

0.40）/42.500=31.00kN/m2

板底均布净反力基本组合

Q=39.59-0.300X25.00X1.20二30.59kN/m2

板底均布净反力准永久组合

Qe=31.00-0.300X25.00

=23.50kN/m2

4、底板荷载计算（池内有水，池外无土）:

水池底板以上全部竖向压力基本组合：

Qb二[4.500X8.000X1.50X1.27+945.00X1.20+（3.900X7.400X2.500）X

10.00X1.27]/42.500

=49.86kN/m2

板底均布净反力基本组合：

Q=49.86-（0.300X25.00X1.20+2.500X10.00X1.27）=9.11kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合：

Qbe=[4.500X8.000X1.50X0.40+945.00+（3.900X7.400X2.500）X

10.00]/42.500

=39.72kN/m2

板底均布净反力准永久组合：

Qe=39.72-（0.300X25.00+2.500X10.00）

=7.22kN/m2

四、内力、配筋及裂缝计算

1、弯矩正负号规则

顶板：

下侧受拉为正，上侧受拉为负

池壁：

内侧受拉为正，外侧受拉为负

底板：

上侧受拉为正，下侧受拉为负

2、荷载组合方式

1.池外土压力作用（池内无水，池外填土）

2.池内水压力作用（池内有水，池外无土）

3.池壁温湿度作用（池内外温差二池内温度-池外温度）

顶板内力：

计算跨度:

Lx=4.100m,Ly=7.600m,四边简支按双向板计算:

卜水平~

"2.a

-17.46

1S.66

-0.2^

-26.74

-3d.99

竖直跨牛

二

-4.SI

-L6.3S

-31.48

竖直上选绦

aco

一

-0,00

竖直兌绿

-12.70

-2G.50

33.41

推朮罠组咅咋用岂述表仕此皿朮

池井±压力

池內水压力

温富庸佇

用

准永久组合

内側-駅平跨中

1.7S

二

=■

1.1S

水平边缘

一

557

一

&57

姿直碍中

3.C&

■竖直上it绦

一

0.00

二

0.00

异肓Ki力绦

一

S.0?

一

9.C?

外侧平跨甲

-1+74

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-17.01

-23.16

二如.他

I竖直跨甲

一

^3.S3

-14.7T

-1S.30

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0,00

■■竖直「世绦

-B.97

借摊组合作駆頂喪3站）

部应

基本姐合

准永久组音

卞侧L向叫中

12.50

3.S2

D向碍中

5.10-

3.€1

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QpOQ

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0*00

0.00

L他世壁內力:

计畀垮虞：

Lk=4,ar：

D叫Ly=2,SOO＞；t三辺芦尼顶辺諭支泄璧魁：

晋過洩壁，按艰叵版计谓

星本组合作耳疥迪表山比7血

池外土压

力

前内水压

力

温溟度作用

基乖组合

内侧平聘屮

I2.S8

—

2.5S

水■平边場

7.0?

—

1.07

姿直跨中

6,33

■

—

乩55

啤肯卜边绦

0.00

—

0.0C

坐直=边缘

11,52

11.52

三边固定，顶边简支

B侧池壁内力:

计算跨度：

Lx=7.700m,Ly=2.500m,

池壁类型：

浅池壁，按竖向单向板计算

池外土压力作用角隅处弯矩（kN.m/m）:

基本组合：

-8.13，准永久组合：

-5.61

池内水压力作用角隅处弯矩（kN.m/m）:

基本组合：

6.95，准永久组合：

5.47

基本组合作用弯矩表（kNm/m）

池孙土压力

泄內水压力

用

書r组合

亠

0.00

水平边甥

一

G-S&

一

€.S&

姿直唏中

7.11

rai

0.00

二

c.oo

13.2A

13.23

外侧■水平跨中

0.0）

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-C,（Xi

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一

二绘詔

-24.1g

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-5,91

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嬰百卜廿塔

0.00

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翌直绦

一旦■珑

一

-25,07

890

灌水罠组咅诈用営確義〔肌I./*）

池处土压力

池內水压tf

浪熄度作

用

准承久生

片

内侧-水平聘中

0.00

C.0&

水平边第

一

E/47

一

B.47

竪直跨中

4®

4・3

騒\it绦

0.00

竖直卞达绦

一

10.42

JA42

外侧-水平腐中

0.00

D.0&

P.0C

-5.61

-23,24

-36.84

壓直跨中

一

-4x06

-10.97

-15.63

瓷直上i±缘

0.00

-C.OO

竖直下世缘

-21.94

-32.31

底板内力:

计算跨度:

Lx=4.200m,Ly二7.700m,四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算

1、池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表（kNm/m）

基本组合作用弯矩表:

訓立

简支旻底反力

玄拒蠡办1

上侧■向H中

50.73

22.83

中

20.es

3.59

Tffi-L向靖

600

-3S.30

-3S.3O

晌峻

0.00

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-J9.41*

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-11,37

准永3曲合帜

訓立...

简支基底反力

含矩益加

上侧叫冋穹中

3B.PT

—

16.36

16,02

&42*

下1W-L冋塔

0.何

^32.31

T2.31<

0.00

-32.27

1■向e斛

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—

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是斗组=化.羽■矩衣

訓立

衙支昂底反力

泡壁倖運奁矩

港拒畫加

上他J~L剛专巾

15.10

D.CO

24.15

応钟

6,21

3.96

0-00

13.23

13-23

K向边绘

u.tnj

11.W

11.翦

准永久理合吓用

简吏基底反力

池壁传逵超B

上侧吒向^中

11,S7

19.06

K冋夸中

4.92

3h12

8,04

1■向峻

U.O0

10.42

H冋7卫练

0.00

Q.0?

9.07

配筋及裂缝：

配筋计算方法：

按单筋受弯构件计算板受拉钢筋。

裂缝计算根据《水池结构规程》附录A公式计算。

按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下:

顶板配筋及裂缝表（弯矩：

kN.m/m,面积:

mm2/m,裂缝：

mm）

部位

计負面枳

卅铜肝

Bl離阳0

453

0.：

5.ID

152

0.05

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0,00

D124250

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000

0.00

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D12®L6C

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似侧氾鑒渤及裂缝表涪拒剧小九頑

i积：

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2,S3

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D14®230

669

0,01

水平边嫌

7.07

643

DU*230

609

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5.33

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Bld唧加

66Q

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垄直上边绦

o.co

64B

065

0.00

竖直下辻堀

11.02

643

P14A230

GG9

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扔侧-水干跨中

643

D14®230

0,11

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643

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换

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竖亶聘中

-21.4E

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-0.00

643

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66&

-39,41

rd-i

D14®230

069

0-1S

风机常需用的计算公式

（简化，近似，一般情况下用）

1、轴功率：

”需鵲應率X（电机贮备系奶电机所需功率

注：

0.8是风机效率,是一个变数,0.98是一个机械效率也是一个变数（A型为

P1=P2X

B^2734Ta

765^213+?

D、F型为0.98,C、B型为0.95）

2、风机全压：

（未在标准情况下修正）

式中：

P仁工况全压（Pa）、P2二设计标准压力（或表中全压Pa）、B二当地大气压（mmHg）、T2二工况介质温度C、T仁表中或未修正的设计温度C、760mmHg在

海拔0m,空气在20C情况下的大气压。

海拨高度换算当地大气压：

（mmHg）

（760mmHg）—（海拨高度一12.75）=当地大气压注：

海拔高度在300m以下的可不修正。

1mmH2O=9.8073Pa

1mmHg=13.5951mmH2O

760mmHg=10332.3117mmH20

风机流量0〜1000m海拨高度时可不修正;

1000〜1500M海拨高度时加2%的流量；1500〜2500M海拨高度时加3%的流量；

2500M以上海拨高度时加5%的流量。

比转速：

MBR计算公式

AAO进出水系统设计计算

一、曝气池的进水设计

初沉池的来水通过DN1000mm的管道送入厌氧一缺氧一好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为0.84m/s。

在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段，进水渠道宽1.0m，渠道内水深为1.0m，则渠道内最大水流速度

式中：

v1渠内最大水流速度（m/s）；

b1进水渠道宽度（m）；

h1进水渠道有效水深（m）。

设计中取b1=1.0m，h1=1.0m

V1=0.66/（2X1.0X1.0）=0.33m/s

反应池采用潜孔进水，孔口面积

F=Qs/Nv2

式中：

F——每座反应池所需孔口面积（m2）；

v2——孔口流速（m/s），一般采用0.2〜1.5m/s设计中取v2=0.4m/s

F=0.66/2X0.4=0.66m2

设每个孔口尺寸为0.5mX0.5m,贝V孔口数

N=F/f

式中：

n――每座曝气池所需孔口数（个）;

f——每个孔口的面积（m2）。

n=0.66/0.5X0.5=2.64

取n=3

孔口布置图如下图图所示：

二、曝气池出水设计

厌氧一缺氧一好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头

式中：

H堰上水头（m）;

Q――每座反应池出水量（m3/s），指污水最大流量（0.579m/s）;与回流污泥量、

回流量之和（0.717X160%m3/s）;

m――流量系数，一般采用0.4〜0.5;

b堰宽（m）;与反应池宽度相等。

设计中取m=0.4,b=5.0m

设计中取为0.19m。

厌氧一缺氧一好氧池的最大出水流量为（0.66+0.66/1.368X160%）=1.43m3/s,出水管管径采用DN1500mm送往二沉池，管道内的流速为0.81m/s。

芬顿计算公式

碳源计算公式

1、碳源选择

通常反硝化可利用的碳源分为快速碳源（如甲醇、乙酸、乙酸钠等）、慢速碳源（如

淀粉、蛋白质、葡萄糖等）和细胞物质。

不同的外加碳源对系统的反硝化影响

不同，即使外加碳投加量相同，反硝化效果也不同。

与慢速碳源和细胞物质相比，甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠等快速碳源的反硝化

速率最快，因此应用较多。

表1对比了四种快速碳源的性能。

2、碳源投加量计算

1）氮平衡

进水总氮和出水总氮均包括各种形态的氮。

进水总氮主要是氨氮和有机氮，出

水总氮主要是硝态氮和有机氮。

进水总氮进入到生物反应池，一部分通过反硝化作用排入大气，一部分通过同

化作用进入活性污泥中，剩余的出水总氮需满足相关水质排放要求。

2）碳源投加量计算

同化作用进入污泥中的氮按B0D5去除量的5%计，即0.05（Si-Se），其中Si、

Se分别为进水和出水的B0D5浓度。

反硝化作用去除的氮与反硝化工艺缺氧池容大小和进水B0D5浓度有关。

反硝化设计参数的概念，是将其定义为反硝化的硝态氮浓度与进水B0D5浓

度之比，表示为Kde（kgNO3--N/kgBOD5）。

由此可算出反硝化去除的硝态氮

[N03--N]=KdeSi。

从理论上讲，反硝化1kg硝态氮消耗2.86kgB0D5，即：

Kde=1/2.86（kgNO3--N/kgBOD5）

=0.35（kgNO3--N/kgBOD5）

污水处理厂需消耗外加碳源对应氮量的计算公式为：

N=Ne计-NsNe计二Ni-KdeSi-0.05（Si-Se）

式中：

N—需消耗外加碳源对应氮量，mg/L；

Ne计一根据设计的污水水质和设计的工艺参数计算出能达到的出水总氮,

mg/L；

Ns—二沉池出水总氮排放标准，mg/L；

Kde—0.35，kg

NO3--N/kgBOD5；

Si—进水BOD5浓度，mg/L；

Se—出水BOD5浓度，mg/L；

Ne计需通过建立氮平衡方程计算，生化反应系统的氮平衡见图1

f反硝化忤用排入大气

同优杵用记％泪烂污泥中

］的SNj-DOS（和

图1主化反应系统氮平衡计尊

・■■■・■・・■!

・・■」■■

通过计算出的氮量，折算成需消耗的碳量。

除磷计算公式

1、除磷药剂投加量的计算

国内较常用的是铁盐或铝盐，它们与磷的化学反应如式

（1）?

（2）?

AI3++PO3-4—AIPO4J

（1）

Fe3++PO3-4—FePO4j

（2）

与沉淀反应相竞争的反应是金属离子与OH-的反应，反应式如式（3）?

（4）?

Al3++3OH-—Al（OH）3J（3）

Fe3++3OH-—Fe（OH）3J（4）

由式

（1）和式⑵可知去除1mol的磷酸盐，需要1mol的铁离子或铝离子？

由于在实际工程中，反应并不是100%有效进行的，加之OH-会参与竞争，与

金属离子反应，生成相应的氢氧化物，如式（3）和式⑷，所以实际化学沉淀药

剂一般需要超量投加，以保证达到所需要的出水P浓度？

《给水排水设计手册》第5册和德国设计规范中都提到了同步沉淀化学除磷可

按1mol磷需投加1.5mol的铝盐（或铁盐）来考虑？

为了计算方便，实际计算中将摩尔换算成质量单位？

如：

1molFe=56gFe，1molAl=27gAl，1molP=31gP;

也就是说去除1kg磷，当采用铁盐时需要投加:

1.5£6/31）=2.7kgFe/kgP;

当采用铝盐时需投加:

1.5>（27/31）=1.3kgAl/kgP?

2、需要辅助化学除磷去除的磷量计算

同步沉淀化学除磷系统中，想要计算出除磷药剂的投加量，关键是先求得需要辅助化学除磷去除的磷量？

对于已经运行的污水处理厂及设计中的污水处理厂

其算法有所不同？

1）已经运行的污水处理厂PPrec二PEST-PER

（5）式中

PPrec需要辅助化学除磷去除的磷量，mg/L;

PEST――二沉池出水总磷实测浓度，mg/L;

PER――污

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