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水污染控制工程计算题解析
计算题
3
1.1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/(m2h)
(1)估算竖流沉淀池直径,确定池数。
f2=Q=型=143m2D==J4汉143=13.5m>10m
q2.8'二'二
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
⑵中心管的截面积和直径
(3)喇叭口直径d1=1.35d=1.35X1.1=1.5m
⑷反射板直径=1.3d1=2.0m
(5)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3
.怡Q100/36000.29,0.3m(取V1=0.02m/s).
V兀d10.02X3.14X1.5
(6)沉淀区面积
(8)沉淀区的深度:
h2=vt=2.8X1.3=3.64-3.7m(设沉淀时间为1.3h)
D/h2=7/3.7=1.89<3符合要求
(9)污泥斗的高度和体积
取下部截圆锥底直径为0.4m,贮泥斗倾角为55°,则
h5=(7/2-0.4/2)tg55=4.7m
V1=(R2+Rr+r2)扫引3=(3.52+3.5X0.2+0.22)X4.7/3=64m2
(10)沉淀池的总高度H
H=h1+h2+ha+h4+h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m
(11)污泥区的容积
24QC0
1000(100—p。
)
排泥周期按2d设计,则污泥区容积
一241000.25四2沁2
10001(1—0.98)
在工程设计中还包括进水槽、岀水槽、岀水堰、排泥管等设计内容。
3
1.2某城市污水处理厂,设计处理流量为30000m/d,时变化系数为1.5,经沉淀后的BOD5为200mg/L,
总氮为30mg/L,总磷为3mg/L,拟采用活性污泥法进行处理,希望处理后的出水BOD5为20mg/L
试计算与设计该活性污泥法处理系统
1.工艺流程的选择
计算处理效率E:
E二20020100%=90%
200
根据提供的条件,采用传统推流式活性污泥法,曝气池采用推流廊道式,运行时考虑阶段曝气法和生物吸附再生法运行的可能性,其流程如下:
回流污泥浓度X
根据实验或经验以及所要求的处理效果,本曝气池采用的污泥负荷率
(一般为0.2〜0.4kgBOD"kgMLSS・d)
根据Ns值,SVI值在80~150之间,设计取SVI=130,污泥回流比为35%,经计
X为:
1010
7700mg/L
SVI130
曝气池污泥浓度XRXw0357700=2000mg/L
(1+R)(1+0.35)
(3)曝气池容积的确定根据计算,曝气池有效容积V为:
(4)曝气池停留时间的校核:
曝气池停留时间T=q24=3000024=8小时
(5)曝气池主要尺寸的确定:
1)曝气池的面积:
设计
(At)为:
2座曝气池(n=2),每座曝气池的有效水深(H1)取4.0m,则每座曝气池的面积
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)X9.8+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/m2h(—般为0.75〜1.5)。
(1)表面积:
废水最大时流量:
Qmax=1.5XQ/24=1.5X30000/24=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:
设计取分离澄清时间t为2小时(1.5~2.5h),则有效水深H1为:
H1=Qmaxxt/A=1875X2/1875=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=aQ(S0-Se)-bVX
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=0.630000(200-20)-0.075100002000=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=RXQ=0.70X30000/24=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)BOD5=30000X(0.2-0.02)=5400kg/d;
(2)氮(N)
每日从废水中可获得的总氮量为:
2=0.03X30000=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=0.003X30000=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。
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2.5
1•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:
⑴悬浮固体中可生化的部分为0.65x22mg/L=14.2mg/L
(2)可生化悬浮固体的最终BODl=0.65x22x1.42mg/L=20.3mg/L
(3)可生化悬浮固体的BODL换算为BOD5=0.68x20.3=13.8mg/L
(4)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5,即Se
20mg/L=Se+13.8mg/L,贝USe=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=975%
250
2.计算曝气池的体积
已知:
tic=10d,Q=21600m3/d,Y=0.5mg/mg(查表选定),Se=6.2mg/L,X=3500mg/L,Kd=0.06d」(查表选定)
dcQY(S。
—Se)
X(1K^C)
10216000.5250「6.233
m=4702m350010.0610)
3.
计算每天排除的剩余活性污泥量选
计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量:
:
-Xv二YobsQ(S°—Se)=0.312521600(250-6.2)10°kg/d=1645.7kg/d
5
计算排除的以SS计的污泥量:
.\X(ss)=1645.7-kg/d=2057.1kg/d
4
4.计算回流污泥比R
曝气池中VSS浓度=3500mg/L,回流污泥VSS浓度=8000mg/L
3500(QQr)=8000Qr,得只=空=0.78
5.计算曝气池的水力停留时间:
t=V4702d=0.217d=5.2h
Q21600
6.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=(7744-1.42X1645.7)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1.201kg/m3,空气中含有的氧量为23.2%,则所需的理论空气量为:
540733
m/d=19406m/d
1.2010.232
2)实际所需的空气量为:
19406m3/d=242.58m3/d=168m3/min
0.08
33
3)设计所需的空气量为:
1.3168m/min=218m/min
1.4某小区生活污水处理厂设计处理流量为2500m3/d,废水的平均BOD5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=2.0kgBOD5/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
Q(化0—化)—右00"0.15—0.02)—^5m3
Nv2.0
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:
A6522
A=—=—=22m<25mn3
实际设计每一个池采用:
BXL=4.0X6.0(m)
5.
校核反应接触时间
6.确定生物接触氧化池的总高度
H。
=HH!
H2H3=2.50.50.51.0=4.5m
7.确定空气量
空气量o=20XQ=20X2500/24/60=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
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