最新水污染控制工程计算题分析解析.docx

1、最新水污染控制工程计算题分析解析1 计算题31.1已知某小型污水处理站设计流量 Q=400m /h，悬浮固体浓度SS=250mg/L。设沉淀效率为55%。根据实验性能曲线查得 uo=2.8m/h，污泥的含水率为 98%，试为处理站设计竖流式初沉池。设计参数： 污水在中心管内的流速 Vo=3Omm/s=O.O3m/s表面水力负荷 q=uo=2.8m3/(m2 h)(1)估算竖流沉淀池直径，确定池数。f2 =Q =型=143m2 D = = J4 汉143 =13.5m10mq 2.8 二 二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=100m/h中心

2、管的截面积和直径(3)喇叭口直径 d1=1.35d=1.35 X 1.1=1.5m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.怡 Q 100/3600 0.29 ,0.3m (取V1=0.02m/s).V兀 d1 0.02X3.14X1.5(6)沉淀区面积f1=35.7m2(7)沉淀池直径” = 4(35 .93) .gm 汐m(8)沉淀区的深度：h2=vt=2.8X 1.3=3.64 - 3.7m(设沉淀时间为1.3h)D/h2=7/3.7=1.8910，符合要求。4） 曝气池的总高度：设计取超高（保护高度 H2）为0.8m，则曝气池的总高度 H =从十

3、H?= 4.8m5） 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 X 3 = 6X 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。3.曝气系统的计算与设计

4、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。 鼓风机所需压力为 p = (4.0-0.2) X 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

5、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(般为0.751.5)。(1) 表面积：废水最大时流量： Qmax= 1.5 X Q/24 = 1.5 X 30000/24=1875m3/h 沉淀池表面积 A= Qmax/q=1875/1.0=1875m2设计选择4座沉淀池(n=4)，则每座二沉池的表面积 A1为：A1= A/n=1875/4=468.75m2:(2) 二沉池直径：旋耳24.4m: 、3.14每座二沉池的直径设计取 D1 = 25m。(3) 有效水深：设计取分离

6、澄清时间 t为2小时(1.52.5h)，则有效水深H1为：H1= Qmaxx t/A=1875 X 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： AX =a Q(S0 -Se) -b V X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：X=0.6 30000 (200 -20)-0.075 10000 2000 =1740000g/d =1.74t/d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

7、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= RX Q = 0.70 X 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。7.营养物的平衡计算(1) BOD 5= 30000 X (0.2-0.02)=5400kg/d ;(2 )氮(N)每日从废水中可获得的总氮量为： 2 = 0.03 X 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

8、排除的 N量为：900-270 = 630kg/d，相当于21mg/L(3 )磷(P)每日从废水中可获得的总磷量为： P1= 0.003X 30000= 90kg/d每日污泥所需要的磷量为： BOD5：p= 100：1 ；则P= 54kg/d每日随出水排除的 P量为：90-54 = 36kg/d，相当于1.2mg/L废水中N和P营养源能够满足微生物生长繁殖需求，无需向废水中补充氮源和磷源，但出水中氮和磷 的浓度不能满足废水一级排放标准的要求。1.3处理污水量为21600m3/d，经沉淀后的BOD5为250mg/L，希望处理后的出水 BODs为20mg/L。要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量。

9、经研究，还确立下列条件：(1)污水温度为20C;(2)曝气池中混合液挥发性悬浮固体( MLVSS )同混合液悬浮固体(MLSS )之比为0.8;(3)回流污泥SS浓度为10000mg/L ;(4)曝气池中 MLSS 为 3500mg/L ;(5)设计的a为10d ；(6)出水中含有22mg/L生物固体，其中65%是可生化的;(7)污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素;(8)污水流量的总变化系数为 2.51估计出水中溶解性 B0D5的浓度出水中总的BOD5=出水中溶解性的 BOD5 +出水中悬浮固体的 BOD5 确定出水中悬浮固体的 BOD5 :悬浮固体中可生化的部分为 0.65

10、x 22mg/L=14.2mg/L(2)可生化悬浮固体的最终 BOD l=0.65 x 22 x 1.42mg/L=20.3mg/L(3)可生化悬浮固体的 BODL换算为BOD5 = 0.68 x 20.3=13.8mg/L(4)确定经曝气池处理后的出水溶解性 BOD5,即Se20mg/L = Se+ 13.8mg/L，贝U Se= 6.2mg/L计算处理效率E： E =25 一2 =92%250若沉淀池能去除全部悬浮固体，则处理效率可达： e = 25-6.2=97 5%2502.计算曝气池的体积= 3500mg/L ,已知：?c =10d, Q =21600m3/d, Y =0.5mg/m

11、g(查表选定),Se =6.2mg/L , X Kd =0.06d 查表选定)dcQY(S。Se)X(1 KC)10 21600 0.5 2506.2 3 3m = 4702m 3500 1 0.06 10)3.计算每天排除的剩余活性污泥量选5. 计算曝气池的水力停留时间：t =V 4702 d =0.217d =5.2hQ 216006.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 X1645.7）kg/d = 5407.1kg/d（2）根据所需的氧量计算相应的空气量1） 若空气密度为1.20

12、1kg/m3,空气中含有的氧量为 23.2%，则所需的理论空气量为:5407 3 3m /d = 19406 m /d1.201 0.2322） 实际所需的空气量为： 19406 m3/d =242.58m3/d =168m3/min0.083 33） 设计所需的空气量为：1.3 168m /min = 218 m /min1.4某小区生活污水处理厂设计处理流量为 2500m3/d ,废水的平均BOD 5为150mg/L , COD为300mg/L ,拟采用生物接触氧化进行处理，希望处理后的出水 BOD5为20mg/L。试计算与设计该生物接触氧化法处理系统1.设计参数有机填料容积负荷 Nv=2

13、.0kgBOD 5/m3d，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。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:=6=22m25m2n 3实际设计每一个池采用： B X L=4.0 X 6.0 （m）5.VT =一Q4.0 6.0 2.5 32500/24=1.73h 1.5h 合理校核反应接触时间6.确定生物接触氧化池的总高度H。=H H H2 H3 =2

14、.5 0.5 0.5 1.0=4.5m7.确定空气量空气量 o = 20 X Q = 20 X 2500/24/60=35m3/min.选择风机二台（一用一备），风压5mH2O，风量40m3/min。 曝气系统的设计计算同活性污泥法。1.5江南某城镇拟新建污水处理厂一座，已知近期规划人口 50000人，生活污水量综合排放定额为180L/（人d），污水水质为:COD: 450mg/L BOD 5： 185mg/L SS: 250mg/L TKN : 30mg/L TP： 5.0mg/L要求对该镇污水进行除磷脱氮处理，采用 a2/o工艺且岀水水质指标要求达到下列标准:COD70mg/L BOD52

15、0 mg/L SS20 mg/L NH3-N10 mg/L TP 1.0 mg/L1.设计水量计算平均日设计水量：qv=180 X 50000 X (l+10%)/1000=9900m 3/d式中，10 %为污水管网的地下水渗入系数，设计取平均日污水量 10000m3, 一级处理构筑物设计流量参照总变化系数kz(kz=1.59)，以提升泵房的提升泵最大组合出水量为设计流量，生化处理构筑物取最大日 10h平均流量，本题取最大日10h变化系数为1.3。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

16、生化处理构筑物各水质指标浓度为：COD: 340mg/L BOD5: 140mg/L SS: 125mg/L TKN : 28.5mg/L TP 4.5mg/L3.2设计参数确定 最低平均温度T = 15CBOD5 污 泥 负 荷污泥产率系数y=0.6kgVSS/kgBOD 5 d剩余污泥含水率99.2%活性污泥挥发性固体含量 MLVSS/MLSS=0.7Ns=0.15kgBOD 5/kgMLVSS -d20C时反硝化速率为 0.12kgNOx-N/kgMLVSS -d 内源呼吸速率Kd=0.04d-13.3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

17、，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l2h。厌氧池平均停留时间 t厌=2.0h时，V厌=1.3 X (10000/24) X 2.0=1083(m3) 回流污泥浓度10000mg/L，相当于SVI=100b.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

18、。进入缺氧池污水含 TN=26.2mg/L，计算时取出水 TN为6mg/L，贝UTN去除率为：En 一 26.2 一1%，则由 En 一R 1得到：混合液回流比R=2.87=287%缺氧池容积 V 缺为：V 缺=1.3 X 10000X (26.2-6)/(0.7 X 3330X 0.12 X 1.05(15-20)=1197 ( m3) 缺氧池停留时间 t 缺为：t 缺=1197/(1.3 X 10000/24)=2.21(h)反硝化时去除有机物量为：1Sdn = NO3( ) 2.86 (1/0.68) =22mg/L1 R当 N1=l.0mg/L 时，KN=1.0mg/L 时，得：旷 0

19、.23d-最小泥龄 Bmin=1/0.23=4.35d 取 K=1.3，安全系数 Sf=2.0,则设泥龄： 44.35 X 1.3 X 2=11.3d 由有机物去除负荷与泥龄关系 no=i/( 9 y)得出：no=1/(11.3 X 0.6)=0.15kgBOD 5/kgMLVSS d 好氧池水力停留时间t好为：t好 11* 一20 0.28(d)=6.8(h)0.15x0.7x3330好氧池容积 V 好=6.7X 1.3X 10000/24=3629 (m3)。A2/O 系统总容积 V 总=1083+1197 + 3629=5909(m 3T 总=10.9(h)3.4按污泥负荷设计计算a.

20、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0.15kgBOD 5/kgMLVSSd，则A/O池总容积为：Va/o=1.3 X 10000X (140-20)/0.15 X 0.7X 3330=4457(m3)tA/O=4457/(1.3 X 10000/24)=8.2(h)按照经验数据，缺氧段与好氧段的停留时间比 =1 : 3计算，则缺氧段 V 缺=1114m3，t 缺=2.lh。好氧段 V 好=3342m3，t 好=6.lh。A2/O总容积V总及总停留时间t总为：V总=1083+4457=5540 (m3)，t总=10.2(h)3.5剩余污泥量计算a.硝化菌生成

21、污泥量： WV1=1.3X 10000X (26.2-0) X 0.1/1000=34(kg/d)式中硝化菌产率系数取 0.1kgVSS/kgNH 3-N db 异氧菌生成污泥量： Wv2=1.3 X 10000 X (140-20) X 0.6/1000=936(kg/d)每天产生的挥发性剩余泥量为： Wv= Wv1+Wv2=970(kg/d)剩余污泥VSS/SS=0.7，则每天产生剩余污泥量： W=970/0.7=1386(kg/d)污泥含水率为99.2 %时，剩余污泥体积为： V 剩=1386/0.8 % =173 ( m3)3.6除磷量校核本污水厂生化系统每天要求的除磷量为 1.3 X

22、 10000 X (4.5-1.0)=45.5kg/d，而普通活性污泥法剩余污泥含磷约占污泥干重的1.5%，如果使用普通活性污泥法仍产生 970kg/d的污泥，则由于同化合成作用而去除的磷为14.6kg/d，远不能达到要求，A2/O脱氮除磷系统的剩余污泥含磷量可达污泥干重的 5%,每天产生约 970kg的污泥可除磷 49kg/d左右。3.7需氧量计算a.降解有机物需氧量： O1=1.3X 10000 X (140-20)/(0.68 X 1000)=2294(kg/d)b. 硝化氨氮需氧量： 02=4.57X 1.3X 10000 X (26.2-0)/l000=1574(kg/d)c. 污泥

23、氧当量： 03=1.42 X 970=1377kg/dd. 反硝化过程提供化合态氧当量： 04=2.86 X 1.3X 10000X (26.2-6)/1000=762kg/d共需氧量：O=2294+1574-1377-762=1729kg/d1.6已知某城镇人口 80000人，排水量定额为100L/ (人d), BOD5为20g/ (人d)。设有一座工厂，污水量为2000m /d，其BOD 5为2200mg/L。拟混合采用回流式生物滤池进行处理，处理后出水的BOD5要求达到30mg/L基本设计参数计量(设在此不考虑初次沉淀池的计算)生活污水和工业废水总水量：qV =8000 100m3/d

24、2000m3/d =10000m3/d1000生活污水和工业废水混合后的 BOD 5浓度：二0二2000 2200 80000 20 mg/L二600mg/L10000由于生活污水和工业废水混合后 bod5浓度较高，应考虑回流，设回流稀释后滤池进水 bod5为qvr 600 - 300300mg/L，回流比为：600qv 30qvr =300（qv - qvr） r - 1.1qV 300-30生物滤池的个数和滤床尺寸计算设生物滤池的有机负荷率采用 1.2kgBOD5/ （m3d）,于是生物滤池总体积为：10000 （1.1 1） 300 3 3V m = 5250m1000 x1.2设池深为

25、2.5m,则滤池总面积为： A =525m2 =2100m22.5若采用6个滤池，每个滤池面积： A nm2 =350m2滤率100001.1 12100m/d =10m/d6经过计算，采用6个直径21m、高2.5m的高负荷生物滤池。2 综合题2.1用框图表示混凝法处理废水（或原水）的工艺流程，并说明各部分的作用。2.22.2试设计苦咸水（高含盐量水，含盐量几千 1万mg/L ）淡化除盐的工艺流程。2.42.3从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换和膜分离法。当含盐浓度高时，应采用哪种方法，为什么?2.4水处理的方法有哪些，各用于处理什么种类的污染物?2.72.5生活污水处理方法有哪三

26、级。各有哪些处理设施。2.9 试设计苦咸水（高含盐量水，含盐量几千 1万mg/L ）淡化除盐的工艺流程。2.10试设计生产纯净水的工艺流程。2.11某化工厂排出含汞废水（Hg : 510mg/L，pH： 24），试设计一处理工艺，要求处理后的废水达标 排放。2.122.13 含汞废水处理方法有哪些，各有何特点（使用条件、出水水质、工艺流程），你认为哪种方法较适 用。2.14 从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换和膜分离法。当含盐浓度高时，应采用哪种方 法，为什么？2.152.16 试设计：以长江水为水源，生产饮用纯净水的工艺流程。2.172.18 根据所学知识，列举出可以去除水中溶解性固体处理方法？并加以说明。2.192.20 从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换和膜分离法。当含盐浓度高时，应采用哪种方 法，为什么？2.212.22废水处理的基本方法有哪四类，并具体说明各类处理方法有哪些。2.23画出活性污泥法的基本流程，并说明活性污泥法工艺原理及每个单元的作用。2.24生物滤池由哪几部分构成，其作用是什么？并说明影响生物滤池处理效率的因素。2.25试说明 UASB 反应器的工作原理及其构造，并画出 UASB 反应器结构示意图。2.262.27 画出 AAO 法同步脱氮除磷工艺流程，并说明各反应器的功能。2.28 三级活性污泥法脱氮工艺流程并注明其操作条件。