水处理常用的计算公式.docx

1、水处理常用的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 进出水系统以 及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式 ， 由于篇幅较长，大家可选择有目的性的观看。格栅的设计计算一、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 2540mm ，机械清除 1625mm 。废水处理厂亦可设置粗、细两道 格栅，粗格栅栅条间隙 50100mm 。(3)大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。(

2、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。格栅间隙 1625mm ； 0.100.05m3/103m 3 (栅渣/ 废水)。格栅间隙 3050mm ； 0.030.01m3/103m 3 (栅渣/ 废水)。(2)栅渣的含水率一般为 80% ，容重约为 960kg/m 3。(3)在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于 0.2m 3)，一般应采用机械清渣。3 、其他参数(1)过栅流速一般采用 0.61.0m/s 。(2)格栅前渠道内水流速度一般采用 0.40.9m/s 。(3)格栅倾角一

3、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)过栅水头损失如式中， h0 为计箅水头损失， m ；k 为系数，格栅堵塞时

4、水头损失增大倍数，一 般采用 3； 为阻力系数，与栅条断而形状有关，按表 2-1-1 阻力系数计箅公式计算； g 为重力加速度， m/s 2 。(3)榭后槽总高 H式中， h2 为栅前渠道超高， m ，般采用 0.3 。(4)栅槽总长 L式中， L1 为进水渠道渐宽部分的长度， m ； L2 为栅槽与出水渠道连接处的渐窄 部分长度； H1 为栅前渠道深， m；B1 为进水渠宽， m；1 为进水渠道渐宽部分 的展开角度，( )，一般可采用 20 。(5)每日栅渣量 W式 中 ， W1 为 栅 渣 量 ， m 3/10 3m3 废 水 ， 格 栅 间 隙 为 1625mm 时 ，W 1=0.100

5、.05 ；格栅间隙为 3050mm 时， W 1 =0.030.01 ； 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 G1=180.00 kN池壁自重 G2=446.25kN底板自重 G3=318.75kN水池结构自重 Gc=G1+G2+G3=945.00 kN(2)池内水重 Gw 计算池内水重 Gw=721.50 kN(3)覆土重量计算池顶覆土重量 Gt1= 0 kN池顶地下水重量 Gs1= 0 kN底板外挑覆土重量 Gt2= 279.50 kN底板外挑地下水重量 Gs2= 45.50 kN基底以上的覆盖土总重量 G

6、t = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN基底以上的地下水总重量 Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN(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= 49.66 kN/m22、修正地基承载力rm=1.000 (20.00-10)+2.000 18.00/3.000= 15.33 kN/m3(2) 计算基础底面以下土的重度 r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

7、承载力= 100.00+0.00 10.00 (5.000-3)+1.00 15.33 (3.000-0.5)= 138.33 kPa3、结论Pk=49.66 Kf=1.05,三、荷载计算1、顶板荷载计算 :池顶板自重荷载标准值： P1=25.00 0.200= 5.00 kN/m2池顶活荷载标准值： Ph= 1.50 kN/m2池顶均布荷载基本组合：Qt = 1.20 P1 + 1.27 Ph= 7.91 kN/m2 池顶均布荷载准永久组合：Qte = P1 + 0.40 Ph= 5.60 kN/m22、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/m

8、2) ：池内底部水压力： 标准值 = 25.00 kN/m2, 基本组合设计值 =31.75 kN/m23、底板荷载计算 (池内无水，池外填土 ) ：水池结构自重标准值 Gc=945.00kN 基础底面以上土重标准值 Gt=279.50kN 基础底面以上水重标准值 Gs=45.50kN 基础底面以上活载标准值 Gh=119.00kN 水池底板以上全部竖向压力基本组合：Qb = (945.00 1.20+279.50 1.27+45.50 1.27+119.00 1.27 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

9、+45.50 1.00+1.50 36.000 0.40+10.00 6.500 0.40)/42.500 = 31.00kN/m2板底均布净反力基本组合板底均布净反力准永久组合Qe = 31.00-0.300 25.00= 23.50 kN/m24、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=4.500 8.000 1.50 1.27+945.00 1.20+(3.900 7.400 2.500) 10.00 1.27/42.500 = 49.86kN/m2板底均布净反力基本组合：Q = 49.86-(0.300 25.00 1.20+2.500 10.

10、00 1.27) = 9.11kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合：Qbe=4.500 8.000 1.50 0.40+945.00+(3.900 7.400 2.500) 10.00/42.500= 39.72kN/m2板底均布净反力准永久组合：= 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 = 池内温度 -池外温度 ）顶板内

11、力：按双向板计算:三边固定 ,顶边简支B 侧池壁内力： 计算跨度： Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m ,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 (kN m/m)底板内力:计算跨度 :Lx= 4.200m, Ly= 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 (kN m/m)基本组合作用弯矩表：配筋及裂缝： 配筋计算方法：按单筋受

12、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）风机常需用的计算公式（ 简化，近似，一般情况下用 ）1、轴功率：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 1,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： P1=工况全压 (Pa) 、P2=设计标准压力 ( 或表中全压 Pa) 、 B=当地大气压 (mmHg)、 T2=工况介质温度、 T

13、1= 表中或未修正的设计温度、 760mmHg=在海 拔 0m, 空气在 20情况下的大气压。海拨高度换算当地大气压：(760mmHg) (海拨高度 12.75)= 当地大气压 (mmHg) 注： 海拔高度在 300m 以下的可不修正。1mmH2O=9.8073Pa1mmHg=13.5951mmH2O760mmHg=10332.3117 mmH2O风机流量 01000m 海拨高度时可不修正；10001500M 海拨高度时加 2%的流量；15002500M 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： nsMBR 计算公式AAO进出水系统设计计算一、曝气池的进水

14、设计初沉池的来水通过 DN1000mm的 管道送入厌氧缺氧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=1.0mV1=0.66/(2 1.0 1.0)=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 1.5 m

15、/ s 设计中取 v2=0.4 m/sF=0.66/2 0.4=0.66m2设每个孔口尺寸为 0.5m0.5m，则孔口数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=0.66/0.5 0.5=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缺氧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 (0.717 160% m3/s)；m流量系数，一般采用 0.4 0.5 ； b堰宽 (m) ；与反应池宽

16、度相等。 设计中取 m=0.4， b=5.0m设计中取为 0.19m厌氧缺氧好氧池的最大出水流量为 (0.66+0.66/1.368 160%)=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

17、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 BOD5 去除量的 5% 计，即 0.05(Si-Se) ，其中 Si、Se 分别为进水和出水的 BOD5 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 BOD5 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 BOD5 浓度 之比， 表示为 Kde(kgN

18、O3-N/kgBOD5) 。由此可算出反硝化去除的硝态氮NO3-N=KdeSi 。从理论上讲，反硝化 1kg 硝态氮消耗 2.86kgBOD5 ，即：Kde=1/2.86(kg NO3-N/kgBOD5)=0.35(kg NO3-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=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)式中：N需消耗外加碳源对应氮量， mg/L ；mg/L ；Ne 计 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，Ns 二沉池出水总氮排放标准， mg/L ；Kde 0.35 ， kgNO3-N/kgBOD5 ；S

19、i 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。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) ?Al3+PO3- 4 AlPO4 (1)Fe3+PO3- 4 FePO4(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)3 (3)Fe3+3OH- Fe(OH)3 (4)由式(1) 和式(2) 可知去除 1mol 的磷酸盐，需要 1mol

20、 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(4) ，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 ，1 molAl=27gAl ， 1molP=31gP ； 也就是说去除 1kg 磷，当采用铁盐时需要投加 :1.5 (56/31)=2.

21、7 kgFe/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=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 污水处理厂出水允许总磷浓度， mg/L ?2)设计中的污水处理厂 根据磷的物

22、料平衡可得 : PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP(6) 式中PIAT 生 化 系 统 进 水 中 总 磷 设 计 浓 度 ， mg/L ； PBM 通 过 生 物 合 成 去 除 的磷 量 ， PBM= 0.01CBOD ， IAT ，mg/L ； CBOD ， IAT 生 化 系 统 进 水 中 BOD5 实 测 浓 度 ， mg/L ； PBioP 通过生物过量吸附去除的磷量， mg/L ?PBioP 值与多种因素有关，德国 ATV-A131 标准中推荐 PBioP 的取值可根据 如下几种情况进行估算：(1)当 生 化 系 统 中 设 有 前 置 厌 氧 池 时 ， PB

23、ioP 可按 (0.010.015)CBOD ， IAT 进行估算 ?(2)当水温较低 ?出水中硝态氮浓度 15mg/L ，即使设有前置厌氧池，生物除磷的 效果也将受到一定的影响， PBioP 可按 (0.0050.01)CBOD ， IAT 进行估算 ?(3)当 生 化 系 统 中 设 有 前 置 反 硝 化 或 多 级 反 硝 化 池 ， 但 未 设 厌 氧 池 时 ， PBioP 可按 0.005CBOD ，IAT 进行估算 ?(4)当水温较低，回流至反硝化区的内回流混合液部分回流至厌氧池时 (此时为改善反硝化效果将厌氧池作为缺氧池使用)， PBioP 可按 0.005CBOD ，IAT

24、 进行估算 ?反渗透计算公式水泵计算公式泵的扬程计算是选择泵的重要依据，这是由管网系统的安装和操作条件决定的 计算前应首先绘制流程草图，平、立面布置图，计算出管线的长度、管径及管 件型式和数量。一般管网如下图所示，（更多图例可参考化工工艺设计手册）。D 排出几何高度， m ； 取值：高于泵入口中心线：为正；低于泵入口中心线：为负；S 吸入几何高度， m； 取值：高于泵入口中心线：为负；低于泵入口中心线：为正；Pd 、Ps 容器内操作压力， m 液柱（表压）； 取值：以表压正负为准Hf1 直管阻力损失， m 液柱；Hf2 管件阻力损失， m 液柱；Hf3 进出口局部阻力损失， m 液柱；h 泵的

25、扬程， m 液柱h D+S+hf1+hf2+h3+Pd Psh= D S+hf1+hf2+hf3+Pd Ps计算式中各参数符号的意义 某些工业管材的 约值见下表 管网局部阻力计算 常用管件和阀件底局部阻力系数 隔油池计算公式1、设计基准 可能分离的油的最小粒径： d 15 m;油的密度： =0.92 0.95g/cm3;隔油池水平流速： v0.9m/min ，且不大于油滴上浮速度的 15 倍 ;0.5 ；安池子的尺寸范围：深度 0.9 2.4m ；宽度 1.8 6.1m ；深度 /宽度 0.3 全系数 k=1.6 。2、计算过水断面积 A： A=Q/v ，m2 （ 1）式中：Q 处理水量， m

26、3/min;v 水平流速， m/min;v15u （ 2）式中G 重力加速度， 980cm/s2 油 油的密度， g/cm3 水 水的密度， g/cm3 d 油滴粒径，一般取 0.015cm 动力粘度系数， (g s)/cm2 ，当水温为 20时 =0.0102 u 油滴上浮速度， m/min池子宽度 B 和有效水深 h1 ，按设计基准取下限值，然后校核 Bh1A，否则重新 设定 B、 h1 值。池总长度 L=L1+L2+L3+L4式中L1 布水槽宽度，一般取 0.5 0.8m;L2 油水分离区有效长度， m; L2kvt，m (3-5-39)式中 t 沉淀时间， min t=h1/u (3-5-40) 其他符号同前L3 集水槽宽度，一般取 0.8m; L4 吸水井宽度， m。 吸水井有效容积大于排水泵 5min 排水量。3、浮上油的处置浮油经撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，来水比较稳定时，可在池外 用油桶接受，否则 需设贮油坑，坑顶面高度与隔油池顶相平。对温度 低时粘度 较大的浮油，贮油坑里可设蒸汽加热。1 料斗； 2 定量给料器； 3 溶解溶液桶；4 搅拌机； 5 计量泵； 6 Y 型过滤器。