/計算題已知某小型污水處理站設(shè)計流量Q=400m3/h，懸浮固體濃度SS=250mg/L。設(shè)沉淀效率為55％。依據(jù)試驗性能曲線查得u0=2.8m/h，污泥的含水率為98設(shè)計參數(shù)： 污水在中心管內(nèi)的流速v0=30mm/s=0.03m/s 表面水力負(fù)荷q=u0=2.8m3/(m2(1)估算豎流沉淀池直徑，確定池數(shù)。設(shè)計沉淀池數(shù)為四只，池型為圓形，估算單池的直徑約為7m，符合要求。單池流量Q′=Q/4=100m3(2)中心管的截面積和直徑(3)喇叭口直徑d1=1.35d=1.35×1.1=1.5m(4)反射板直徑=1.3d1=2.0m(5)中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h3..(6)沉淀區(qū)面積(7)沉淀池直徑(8)沉淀區(qū)的深度：h2=vt=2.8×1.3=3.64≈3.7m(設(shè)沉淀時間為1.3h)D/h2=7/3.7=1.89<3符合要求(9)污泥斗的高度和體積取下部截圓錐底直徑為0.4m，貯泥斗傾角為55°，則h5＝(7/2-0.4/2)tg55°=4.7mV1=(R2+Rr+r2)πh5/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)π×4.7/3=64m2(10)沉淀池的總高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m(11)污泥區(qū)的容積排泥周期按2d設(shè)計，則污泥區(qū)容積在工程設(shè)計中還包括進(jìn)水槽、出水槽、出水堰、排泥管等設(shè)計內(nèi)容。某城市污水處理廠，設(shè)計處理流量為30000m3/d，時變更系數(shù)為1.5，經(jīng)沉淀后的BOD5為200mg/L，總氮為30mg/L，總磷為3mg/L，擬接受活性污泥法進(jìn)行處理，希望處理后的出水BOD5為20mg/L1.工藝流程的選擇計算處理效率E：依據(jù)供應(yīng)的條件，接受傳統(tǒng)推流式活性污泥法，曝氣池接受推流廊道式，運(yùn)行時考慮階段曝氣法和生物吸附再生法運(yùn)行的可能性，其流程如下：原廢水原廢水初沉池曝氣池二沉池處理出水剩余污泥回流污泥2.曝氣池的計算和設(shè)計(1)污泥負(fù)荷的確定依據(jù)試驗或閱歷以及所要求的處理效果，本曝氣池接受的污泥負(fù)荷率(Ns)為：0.27kgBOD5/kgMLSS·d。（一般為0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS·d）(2)污泥濃度的確定依據(jù)Ns值，SVI值在80~150之間，設(shè)計取SVI＝130，污泥回流比為35％，經(jīng)計算曝氣池污泥的污泥濃度X為：(3)曝氣池容積的確定依據(jù)計算，曝氣池有效容積V為：(4)曝氣池停留時間的校核：(5)曝氣池主要尺寸的確定：1)曝氣池的面積：設(shè)計2座曝氣池（n=2)，每座曝氣池的有效水深(H1)取4.0m，則每座曝氣池的面積（A1）為：2)曝氣池的寬度：設(shè)計曝氣池的寬度B為6m，校合寬深比B/H＝6/4=1.5，在1~2之間，符合要求。3)曝氣池的長度：L＝A1/B=1250/6=208m，設(shè)計取210m校核長寬比L/B=210/6=35>10，符合要求。4)曝氣池的總高度：設(shè)計取超高（愛惜高度H2）為0.8m，則曝氣池的總高度H＝H1＋H2＝4.8m5)曝氣池的平面形式：設(shè)計曝氣池為3廊道形式，則每廊道長L1=L/3=210/3=70m。則曝氣池的平面尺寸為：曝氣池長L1=70m；曝氣池寬B1＝B×3＝6×3＝18m。6)曝氣池的進(jìn)水方式：為使曝氣池的能夠按多種方式運(yùn)行，將曝氣池的進(jìn)水和污泥回流支配在每一廊道的首端以及廊道的中間部分。若從曝氣池的第一廊道首端進(jìn)水并回流污泥，則為傳統(tǒng)推流方式運(yùn)行；若從曝氣池的第一廊道的首端回流污泥，從第三廊道的中間進(jìn)水，則為生物吸附再生方式運(yùn)行；若從曝氣池的第一廊道回流污泥，而沿每一廊道的池長多點(diǎn)進(jìn)水，則為階段曝氣方式(逐步曝氣)運(yùn)行。3.曝氣系統(tǒng)的計算和設(shè)計接受直徑為300mm的圓盤式微孔曝氣釋放器，安裝在距離曝氣池的池底200mm處。依據(jù)第四節(jié)的計算，鼓風(fēng)機(jī)的供氣量為107.4m3/min，設(shè)計取110m3依據(jù)計算，鼓風(fēng)機(jī)房至最不利點(diǎn)的空氣管道壓力損失為1.735kPa，則取微孔曝氣盤及其配管的空氣壓力損失為4.9kPa。則總壓力損失為1.735+4.9=6.635kPa。取釋放器出口剩余壓力3kPa。鼓風(fēng)機(jī)所需壓力為p＝(4.0-0.2)×9.8＋6.635+3=46.9kPa。設(shè)計接受風(fēng)量為40m3/min，風(fēng)壓為49kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī)4臺，3用1備，常開3臺，風(fēng)量120m3/min，高峰時4臺全開，風(fēng)量160m3/min，低負(fù)荷時可開2臺，風(fēng)量80m4.二沉池的計算和設(shè)計二沉池接受幅流式沉淀池，用表面負(fù)荷法計算，設(shè)計取表面負(fù)荷q=1.0m3/m2·h(一般為0.75~1.5)（1）表面積：廢水最大時流量：Qmax＝1.5×Q/24＝1.5×30000/24=1875m3沉淀池表面積A＝Qmax/q=1875/1.0=1875m設(shè)計選擇4座沉淀池（n=4），則每座二沉池的表面積A1為：A1＝A/n=1875/4=468.75m2（2）二沉池直徑：每座二沉池的直徑設(shè)計取D1＝25m。（3）有效水深：設(shè)計取分別澄清時間t為2小時（1.5~2.5h），則有效水深H1為：H1＝Qmax×t/A=1875×2/1875=2m。選用直徑為25米的刮泥設(shè)備，取超高300mm，緩沖區(qū)高度300mm。依據(jù)5.剩余污泥量的計算每日污泥的增長量（剩余污泥量）為：依據(jù)試驗或手冊，取a值為0.6，b值為0.075，則剩余污泥量為：每天排放含水率為99.2%的剩余污泥量為：217.5噸。6.回流污泥系統(tǒng)的計算和設(shè)計接受污泥回流比35％，最大回流比為70％，按最大回流比計算：污泥回流量QR＝R×Q＝0.70×30000/24=875m3接受螺旋泵進(jìn)行污泥提升，其提上升度按實際高程布置來確定，本設(shè)計定為2.5m，依據(jù)污泥回流量，選用外徑為700mm，提升量為300m3/h的螺旋泵4臺，3用1備。7.養(yǎng)分物的平衡計算（1）BOD5＝30000×(0.2-0.02)=5400kg/d；（2）氮(N)每日從廢水中可獲得的總氮量為：N1＝0.03×30000＝900kg/d每日污泥所須要的氮量為：BOD5:N＝100:5；則N＝270kg/d每日隨出水解除的N量為：900-270＝630kg/d，相當(dāng)于21mg/L（3）磷(P)每日從廢水中可獲得的總磷量為：P1＝0.003×30000＝90kg/d每日污泥所須要的磷量為：BOD5:P＝100:1；則P＝54kg/d每日隨出水解除的P量為：90-54＝36kg/d，相當(dāng)于1.2mg/L廢水中N和P養(yǎng)分源能夠滿足微生物生長繁殖需求，無需向廢水中補(bǔ)充氮源和磷源，但出水中氮和磷的濃度不能滿足廢水一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。處理污水量為21600m3/d，經(jīng)沉淀后的BOD5為250mg/L，希望處理后的出水BOD5為20mg/L。要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。經(jīng)探討，還確立下列條件：

（1）污水溫度為20℃；

（2）曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）同混合液懸浮固體（MLSS）之比為0.8；

（3）回流污泥SS濃度為10000mg/L；

（4）曝氣池中MLSS為3500mg/L；

（5）設(shè)計的θc為10d；

（6）出水中含有22mg/L生物固體，其中65％是可生化的；

（7）污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需的氧、磷和其他微量元素；

（8）污水流量的總變更1.估計出水中溶解性BOD5的濃度出水中總的BOD5＝出水中溶解性的BOD5＋出水中懸浮固體的BOD5確定出水中懸浮固體的BOD5：(1)懸浮固體中可生化的部分為0.65×22mg/L=14.2mg/L(2)可生化懸浮固體的最終BODL=0.65×22×1.42mg/L=20.3mg/L(3)可生化懸浮固體的BODL換算為BOD5＝0.68×20.3=13.8mg/L(4)確定經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性BOD5，即Se20mg/L＝Se＋13.8mg/L，則Se＝6.2mg/L計算處理效率E：若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達(dá)：2.計算曝氣池的體積3.計算每天解除的剩余活性污泥量選計算Yobs：計算解除的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量：計算解除的以SS計的污泥量：4.計算回流污泥比R曝氣池中VSS濃度＝3500mg/L，回流污泥VSS濃度＝8000mg/L5.計算曝氣池的水力停留時間：6.計算曝氣池所需的空氣量（1）曝氣池所需的氧量計算1)生化反應(yīng)中含碳有機(jī)物全部生化所需的氧量：2)生化反應(yīng)所需氧量所需氧量＝(7744-1.42×1645.7)kg/d＝5407.1kg/d（2）依據(jù)所需的氧量計算相應(yīng)的空氣量1)若空氣密度為1.201kg/m3,空氣中含有的氧量為23.2％，則所需的理論空氣量為：2)實際所需的空氣量為：3)設(shè)計所需的空氣量為：某小區(qū)生活污水處理廠設(shè)計處理流量為2500m3/d，廢水的平均BOD5為150mg/L，COD為300mg/L，擬接受生物接觸氧化進(jìn)行處理，希望處理后的出水BOD5為20mg/L1.設(shè)計參數(shù)有機(jī)填料容積負(fù)荷Nv=2.0kgBOD5/m3·d，接受組合填料，每片填料直徑150mm，填料層高度2.5m，填料片連接成串，每串填料左右間隔160mm，串中每片填料上下間隔80mm，接受微孔曝氣，氣水比20:1。2.生物接觸氧化池有效容積3.生物接觸氧化池總面積4.確定生物接觸氧化池的個數(shù)及每池的面積依據(jù)現(xiàn)場條件，擬接受一池三格，以推流形式運(yùn)行。每一格的面積為：實際設(shè)計每一個池接受：B×L=4.0×6.0(m)5.校核反應(yīng)接觸時間6.確定生物接觸氧化池的總高度7.確定空氣量空氣量O＝20×Q＝20×2500/24/60=35m3選擇風(fēng)機(jī)二臺（一用一備），風(fēng)壓5mH2O，風(fēng)量40m3/min曝氣系統(tǒng)的設(shè)計計算同活性污泥法。江南某城鎮(zhèn)擬新建污水處理廠一座，已知近期規(guī)劃人口50000人，生活污水量綜合排放定額為180L/(人·d)，污水水質(zhì)為：

COD：450mg/L BOD5：185mg/L SS：250mg/L TKN：30mg/L TP：5.0mg/L

要求對該鎮(zhèn)污水進(jìn)行除磷脫氮處理，接受A2/O工藝且出水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：

COD<70mg/L BOD5<20mg/L SS<20mg/L NH3-N<10mg/L TP <1.0mg/L1.設(shè)計水量計算平均日設(shè)計水量：qv=180×50000×(l+10%)/1000=9900m3式中，10％為污水管網(wǎng)的地下水滲入系數(shù)，設(shè)計取平均日污水量10000m3，一級處理構(gòu)筑物設(shè)計流量參照總變更系數(shù)kz(kz=1.59)，以提升泵房的提升泵最大組合出水量為設(shè)計流量，生化處理構(gòu)筑物取最大日10h平均流量，本題取最大日10h變更系數(shù)為1.32.一級處理構(gòu)筑物計算（略）3.二級生化處理構(gòu)筑物設(shè)計設(shè)計兩組平行系統(tǒng)，計算各池容積。3.1進(jìn)入生化處理構(gòu)筑物水質(zhì)指標(biāo)確定設(shè)污水經(jīng)過一級處理后，進(jìn)入生化處理構(gòu)筑物各水質(zhì)指標(biāo)濃度為：COD：340mg/L BOD5：140mg/L SS：125mg/L TKN：28.5mg/L TP：4.5mg/L3.2設(shè)計參數(shù)確定最低平均溫度T＝15活性污泥揮發(fā)性固體含量MLVSS/MLSS=0.7 BOD5污泥負(fù)荷NS=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d20℃時反硝化速率為0.12kgNOx-N/kgMLVSS·d 污泥產(chǎn)率系數(shù)y=0.6kgVSS/kgBOD5內(nèi)源呼吸速率Kd=0.04d-1 剩余污泥含水率99.2%3.3按反硝化速率和硝化菌比增長速率設(shè)計計算a．厭氧池設(shè)計計算厭氧池通過回流二沉池的沉淀污泥，使在好氧池過度攝磷的活性污泥在厭氧他進(jìn)行磷釋放，因為影響釋磷過程的因素很多，一般應(yīng)依據(jù)試驗確定厭氧池的容積，目前厭氧池的容積通常依據(jù)閱歷停留時間來確定，一般為l~2h。厭氧池平均停留時間t厭=2.0h時，V厭=1.3×(10000/24)×2.0=1083(m3)回流污泥濃度10000mg/L，相當(dāng)于SVI=100污泥回流比取r=50%，則混合液污泥濃度為：b．缺氧池設(shè)計計算缺氧池通過曝氣池混合液內(nèi)循環(huán)，使在好氧池中經(jīng)硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的硝酸根離子和亞硝酸根離子回流至缺氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)。預(yù)設(shè)生化系統(tǒng)每天生成活性污泥（MLVSS）300kg/d，活性污泥含氮量以10％計，則用于生成活性污泥每天去除的氮為30kg/d。進(jìn)入缺氧池污水含TN=26.2mg/L，計算時取出水TN為6mg/L，則TN去除率為：，則由得到：混合液回流比R=2.87=287%缺氧池容積V缺為：V缺=l.3×10000×(26.2-6)/(0.7×3330×0.12×1.05(15-20)=1197（m3）缺氧池停留時間t缺為：t缺=1197/(1.3×10000/24)=2.21(h))反硝化時去除有機(jī)物量為：c．好氧池設(shè)計計算據(jù)硝化菌的最大比增長速率，μN(yùn)max＝0.47e0.098(t-15)，t=15℃時μN(yùn)max＝0.47d則穩(wěn)定運(yùn)行下硝化菌的比增長速率：當(dāng)N1=l.0mg/L時，KN=1.0mg/L時，得：μN(yùn)＝0.23d-l最小泥齡θmin=1/0.23=4.35d取K=1.3，平安系數(shù)Sf=2.0，則設(shè)泥齡：θ=4.35×1.3×2=11.3d由有機(jī)物去除負(fù)荷和泥齡關(guān)系n0=1/(θ·y)得出：n0=1/(11.3×0.6)=0.15kgBOD5/kgMLVSS·d好氧池水力停留時間t好為：好氧池容積V好=6.7×1.3×10000/24=3629（m3）。A2/O系統(tǒng)總?cè)莘eV總=1083+1197＋3629=5909(m3)T總=10.9(h)3.4按污泥負(fù)荷設(shè)計計算a．厭氧池設(shè)計計算（厭氧池設(shè)計計算同前）。b．A/O池容積計算取污泥負(fù)荷為0.15kgBOD5/kgMLVSS·d，則A/O池總?cè)莘e為：VA/O=1.3×10000×(140-20)/0.15×0.7×3330=4457(m3)tA/O=4457/(1.3×10000/24)=8.2(h)依據(jù)閱歷數(shù)據(jù)，缺氧段和好氧段的停留時間比=1∶3計算，則缺氧段V缺=1114m3，t缺=2.lh好氧段V好=3342m3，t好=6.lhA2/O總?cè)莘eV總及總停留時間t總為：V總=1083+4457=5540（m3），t總=10.2(h)3.5剩余污泥量計算a．硝化菌生成污泥量：Wv1=1.3×10000×(26.2-0)×0.1/1000=34(kg/d)式中硝化菌產(chǎn)率系數(shù)取0.1kgVSS/kgNH3-N·db．異氧菌生成污泥量：Wv2=1.3×10000×(140-20)×0.6/1000=936(kg/d)每天產(chǎn)生的揮發(fā)性剩余泥量為：Wv＝Wv1+Wv2=970(kg/d)剩余污泥VSS/SS=0.7，則每天產(chǎn)生剩余污泥量：W=970/0.7=1386(kg/d)污泥含水率為99.2％時，剩余污泥體積為：V剩=1386/0.8％=173（m3）3.6除磷量校核本污水廠生化系統(tǒng)每天要求的除磷量為l.3×10000×(4.5-1.0)=45.5kg/d，而一般活性污泥法剩余污泥含磷約占污泥干重的1.5%，假如運(yùn)用一般活性污泥法仍產(chǎn)生970kg/d的污泥，則由于同化合成作用而去除的磷為14.6kg/d，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求，A2/O脫氮除磷系統(tǒng)的剩余污泥含磷量可達(dá)污泥干重的5%，每天產(chǎn)生約970kg的污泥可除磷49kg/d左右。3.7需氧量計算a．降解有機(jī)物需氧量：O1=1.3×10000×(140-20)/(0.68×1000)=2294(kg/d)b．硝化氨氮需氧量：O2=4.57×1.3×10000×(26.2-0)/l000==1574(kg/d)c．污泥氧當(dāng)量：O3=1.42×970==1377kg/dd．反硝化過程供應(yīng)化合態(tài)氧當(dāng)量：O4=2.86×1.3×10000×(26.2-6)/1000=762kg/d共需氧量：O=2294+1574-1377-762=1729kg/d已知某城鎮(zhèn)人口80000人，排水量定額為100L/（人·d），BOD5為20g/（人·d）。設(shè)有一座工廠，污水量為2000m3/d，其BOD5為2200mg/L。擬混合接受回流式生物濾池進(jìn)行處理，處理后出水的BOD5要求達(dá)到⑴基本設(shè)計參數(shù)計量（設(shè)在此不考慮初次沉淀池的計算）生活污水和工業(yè)廢水總水量：生活污水和工業(yè)廢水混合后的BOD5濃度：由于生活污水和工業(yè)廢水混合后BOD5濃度較高，應(yīng)考慮回流，設(shè)回流稀釋后濾池進(jìn)水BOD5為300mg/L，回流比為：⑵生物濾池的個數(shù)和濾床尺寸計算設(shè)生物濾池的有機(jī)負(fù)荷率