水污染控制工程计算题归纳.doc

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1、第九章2、计划在河边建一座工厂，该厂将以2.83m7s的流量推放污水，污水中总溶解固体（总可 滤残渣和总不可滤残渣）浓度为1300mg/L,该河流平均流速v为0.457m/s,平均河宽W为 13.73m,平均水深h为0.61m，总溶解固体浓度S为310mg/L,问该工厂的污水排入河流 完全混合后，总溶解固体的浓度是否超标（设标准为500mg/L）?解：将河流简化为矩形，则河流横截面积为：S=Wh=13.73xO.61=&38n?Qh=vS=8.38x0.457=3.83m7sch=310mg/L所以：cw=1300mg/LQw=2.83m3/s一 CwQw+ChQh _ QjQb130

2、0x2.83 + 310x3.83 _ 2.83 + 3.83730.68mg/L > 500mg/L2、向一条河流稳定排放污水，污水排放量QP=0.2 m3/s, BO6浓度为30 mg/L,河流流量 Q庐58m3/s,河水平均流速v=0.3 m/s, BOD5本底浓度为0.5 mg/L, BOD5降解的速率常数 h=0.2 d S纵向弥散系数0=10 m2/s,假定下游无支流汇入，也无其他排污口，试求排放点 下游厶皿处的盹口浓度。解：（1）污水排入河流后排放口所在河流断面初始浓度可用完全混合模型计算；Qs+QpCpQh +0j.8x0.5 + 0Jx305.8+ 0.2=1.483(

3、mg /L)（2）计算考虑纵向弥散条件下的下游5km处的浓度;c = c0 exp-(7 - w)x = c° exp-(/-J7 +>2D2D vr0.3 I 4x 0.2i86400x 10=；.4S3expy(7-+百)x5000 = ；.4273(me>L)(3) 计算忽略纵向弥散条件下的下游5km处的浓度；c-c0 exp(-你v/卩)二 1.483(-0.2/86400x 500010.3) -1.4269(mg/ L) 由本例，在稳态情况下，忽略弥散的结果与考虑弥散的结果十分接近。3、一个改扩工程拟向河流排放污水，污水量Qh=0.15m7s,苯酚浓度为ch=

4、30mg/L,河流流 量Qp=5.5m3/s,流速vx=0.3m/s,苯酚背景浓度Cp=0.5mg/L,苯酚的降解系数k=02d，纵 向弥散系数Dx=10m7so求排放点下游10km处的苯酚浓度解：完全混合后的初始浓度为=1. 28昭 / L0. 15 x 30 + 5. 5 x 0. 55. 5 + 0. 15考虑纵向弥散条件卜游10km处的浓度为:0. 32 x 104 x(0.2/24 x 60 x 60)x 16、67?x 100001. 19 殛 / L忽略纵向弥散时，卜游10km处的浓度为c = 1. 28 x0. 2 x 10000)=0. 3 x 86400, _1. 1 Si

5、ng / L由此看来，在稳态条件下，忽略弥散系数与考虑纵向弥散系数时，结果差异很小，因此常 可以忽略弥散系数.4、某工厂的排污断面上，假设废水与河水瞬间完全混合，此时BOD5的浓度为65 mg/L, DO 为7 mg/L,受纳废水的河流平均流速为1.8 km/d,河水的耗氧系数Ki=0.18 d 复氧系数 Kz=2 d1,河流饱和溶解氧浓度为7 mg/L求:排污断面下游1.5 km处的BOD5和DO的浓度；第十章1、格栅的设计计算例题6已知默制量（沁如总埶議乐：创1讎ffi耦睡,馴前水34通曲躺水蛊该度为7=1.血,徘条间距格柳湄鮭为注卩，孵譴$=1血瞬前后进出才爲|宽炉血農开鼬皿 册卿与幅(

6、1) 栅条的间隙数nh =(sin or严 f( bAv = 0.2x i sin 6C° 严 i 0.02x0.4x1.0) = 22 (个)(2) 格栅的设计宽度BB = sin-1+bn = O.Olxi 22-1 i 十0.02x22二 0.8:5(m)(3) 栅前渠道扩大段飾长度I】4 = I Zp i/(i = ( 0.65-0.5 i/1： 2x20° i = 0.21m(4) 栅槽前与出水渠道连接处渐宽部扶度I?/2 = 0.514 = 0.51x0.21 = 0.105(m)(5) 通过格栅的水头损失坷式;中：K 栅阻力增大系数(-3.36v-l.32)

7、5C 条间隔局部阻力系数(=0(s/b)侔 对于矩形栅条断面0为242)A1 = . 3.36x1.0-1.32)x2.42x(0/01/0.02i xl.O2/. 2x9.8.(6) 栅室总高H设超高则H. = h+片 + 上2 = 04 + 0.1+ 0.3 = 0.8 (m)(7) 栅室总长I=右+厶+1.0+0.：5+(血+血“运°=0.21 + 0.105+ 1.0 +0.5 + ( 0.4 +0.3.=2.22(m)(8) 日栅渣:£W.b=20m叫 取Wl=0.01 (n?渣心3污水)W = 86400。甸瞎f H000 i= 86400x0.2x0.01/(

8、1000x1.5)=0.115 (m3/d) ( <0.2m3/d>可选用人工清除格柵)2、平流式沉砂池的设计计算例題10某城市污水熊大设计浣童夬QmaEBm'®最小瀧为QnuiHHE s,总变优系数为©1.4%试进行平流式沉砂池的工艺设计计勲2平流式沉砂池的一种型武解；池长L取水平流速"30®停留时间T=30s,则泄长L为:£ = 0.3x30=9 5)过水断面面积A2 = Qv = °3W1.0 (m2)池总宽度B设分格数n=2,每格就円.6卩则总赏度B为；B =&w = 0.6x2 = 1.2 (m)

9、(4) 有效水深h、h2 = A B =1.0.1.2 = 0.83 (口：(5) 池砂斗所需那设攜醐吋间间隔为心血并职沉砂量WlTOnrTOb厉水,则:卜86400網x加卩'lxK一86400x30x0.2x2105xl.45=1.07 (m3)(6) 毎个励斗牆叭艙个分格中有两个沉蚪则：l； = I/(2n) =1.07/(2x2)=027(/)(7)贮砂斗尺寸计算设贮砂斗底宽勺=0.5如斗壁倾角为55斗高力$ = 0.56血 则贮砂斗上口宽.2方3.2 x 0.56 八厂、cc*b + =+ 0 5 = 1. 284zz?妖55°辭°(8)贮砂斗实际容枳V,

10、= - hS + S2 + 应7)= 0. 272m3 3.K 人满足要求沉砂室高度计算设池底«« 1=0.06,坡向砂斗，则:_ 9-2x1.284 - 0.2 2=6. 232加力3 =力3 + 0- 06 12 = 1. 66/7/(10) 池总高度：设沉砂池超高h3=o.3m,则：H =人 + 九 + 力2 =。 3 + 0. 83 + 1. 66 = 2. 79加最小流速核算：最小流速是只用一格工作，则：4远b h2 = 0. 6 x 0. 83 = 0. 498/z/2 q 二 1Xxn"Anr-5- = O.3Ws>O.15Ws符合要求3、曝气

11、池沉砂池的设计计算己知某城市污水处理厂平均流量Q=05m3/s,总变化系数Kz=1.38.试进行曝气沉沙池的工艺 设计计算。（取停留时间3min,水平流速O.lm/s,有效水深2.5 m,曝气量0.1m3/m3污水解：On= KZO = l.3SxQ.5 =O.69/r3 /S（1）取停留时间为3min则总有效容积为：v 二 6O0J 二 124莎 取水平流速V - O.lw/5,则池断面面积为：0 、A = 二 6.9/w-V 取有效水深为25加,则池总宽度为：B = - = 2.76w,宽深比- = 1.1,符合设计要求hhV、 T 池长：厶二一二1&几长宽比-6.5 >5,

12、应设置横向挡板AB取单位曝气量为01加蔦则每分钟所需爆气量为:q - 60Z）（2Tnax =4 .147' / min4、平流式沉淀池的设计计算已知某城镇污水处理厂设计平均流量Q=20000m7d,服务人口 100000人，初沉池干污 泥量按25g/(人污泥含水率按97%计算，请为该厂设计平流沉淀池.戶Lz2a。< fB< A200解：(1)沉淀区表面积A：A q 24x2200沉淀部分有效水深h2：qt = 2 x 1. 53/200200沉淀区冇效容积VV = Ah: =417x3 = 1250m(4：沉淀池长度L：200200L = 3.6vt = 3.6 x 5x

13、1.5 = 2 7m(5)沉淀池总宽度B：200200B =丄=红=15.4mL 27(6)沉淀池个数m设每个沉淀池宽度b=3.86m,则:200200-J鼎"个校核尺寸比例:L/b = = 7>43.86符合要求皿=牛9>8符合要求(8)污泥部分所需容积Vw：25每人每日产生干污泥量为25g/人d,含水率为97%,取幷泥时间间隔为2天，换算成 湿污泥量S：S = 0.83 厶/(人.d)(1-0.97)x10001000” SNT 0.83x100000x2 K = 167 mu 1000(9)每个沉淀池污泥量VI：(10)污泥斗尺寸计算:取污泥斗倾角为污泥斗上口宽Vi

14、 = = 41.75mn 455。，下 D 宽 b, = 0.5 m 令 /?； = 3 .6 m 则 r 2 h； ,Z 9 =b = 5. J zn 2° '污泥斗容积S , + yjSjST) = 28.7m污泥斗上部梯形上底长 污泥斗上部梯形高度L】 h；=27 十 0.5 + 0.3 = 27 .8m则泥斗上部污泥容积则实际污泥区容积(27 5.5 ) X 0.01 = 0.22 mJr ? ”?; . b = 14 .lm 2Vw = V, + V: = 42 .8m 5 > 41 .75 m200(12)沉淀池总高度H：沉淀池超高取03m,缓冲层高度取0.

15、5m,贝lj：H = h + h2 + h, + h4 + h：=0.3 + 3 + 0.5 + 3.6 + 0.22 = 7.62m5已知某平流式沉淀池的污水最大设计流量为1200 mJ/h,水平流速为5 mm/so进水悬浮 物浓度为200 mg/L,沉淀后出水的悬浮物不超过60 mg/L.下图为试验获得的沉淀性能曲线. 根据沉淀性能曲线，按照理想沉淀池条件，试求：(1) 求沉淀区的总表面积(2) 确定沉淀区的有效水深和总有效容积(3) 确定每个沉淀池的长宽和沉淀池的数量(要求每个沉淀池长与池宽比不宜小于4)1008060400.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5沉淀連度(m

16、m/s)10080402020 40 60 80 100 120140 时间(min)2006、竖流式沉淀池设计计算已知某小型污水处理站设计流量Q=400 m7h,悬浮固体浓度SS=250 mg/L.设沉淀效 率为55%。根据试验性能曲线査得u0=2.8 m/h,污泥的含水率为98%,试为该处理站设计竖 流式初沉池.解:表面水力负荷 q = "o = 2.8w3 /n2 h 则沉淀区表面积：八=2 =地=143加2 q 2.8(2)设沉淀池个数/7 = 4,则每个沉淀池面积为：= 35 &沪 每个沉淀池的进水流量:O'二100川" 取中心管流速v0 = 25

17、加” / s,则»中心管截面积：fx =0二 “°“.I/v0 3.6x25单个沉淀池的表面积:A = ff2 = 369沪.单个沉淀池的直径：D = J二6.9加x 7弘符合要求V兀校核出水堰负荷：q =纟一= 1.26厶/$" v 2.93.6xZ)(3冲心管直径:% =1.2m喇叭口直径:4 = 1.35仏=1.62/反射板直径：/ = 1.3 =(4) 取流出速率 Vj =18/77/77/5则中心管喇叭口到反射板间隙:九=0.3/7?_3.6 x v7rdx(5) 取停留时间t = 1/7则有效水深:方2 = qt二2.8/n校核宽深比：D/h2 = 2

18、.5 < 3, 符合要求图10-22中心管尺寸中心导流筒;喇叭口；反射板ES.TSZ .0PS1(6) 由于SS = 250mg/L = 250g/m 去除效率 =55%,含水率p = 98% 取排泥时间为T二48/;?则污泥区所需容积：,SSrtTQM (l-)xlO6二33(7) 取污泥斗倾角a = 55°,污泥斗底面直径心=0.5加 则污泥斗高度：人严匕鱼£55° =4.6山、 2则污泥斗实际容积为： = £人(5 +S? +屈可)=63.5屛> 33屛(8) 取沉淀池超高/?1 = 0.3m,缓冲层高度儿=05加， 则沉淀池总高度为：

19、H = /? + +力3 += 8.5/77第十一章1、莫诺特方程诃h"ps/(mg-L *)0.6620.00.5010.00.406.60.335.00.284.0M Ps 表设在完全混合反应器内进行了连续流微生物 生长试验，反应温度为209,实验结果如下：试 根据实验结果定出Ks和gmax值，以及p-pS 关系式。解：根据莫诺特方程式P-Ps的关系式为:Ps=-() + “"唤PsA max据以上整理的实验结果，作关系图，得:y= 10.26x + 0.985 R2 = 0.9994.p/h 10.6620.00. 5010.00.406. 60.335.00.284

20、.0丄/hPs1.520.052.000. 102.500. 153.030.203.570.25431/p 21000.10.20.3Mps图中直线方程为:-=10.26(-)+0.985第十二章K例如某城市污水处理厂水力停留时间为3h,则污泥龄大致应为多少?c = 20-/= 60/7 = 2.56/2、一个城市污水处理厂，设计流量Q=1OOOO m3/d, 一级处理后出水BODS=150 mg/L, 采用活性污泥法处理，处理后出水BODs小于15mg/L.求曝气池的体积、二沉池基本尺寸， 剩余污泥量和空气童。已知(1)水温7=25 °C,此温度下水中的饱和溶解氧浓度分别为8.3

21、8 mg/L；(2) 曝气池中污泥浓度(MLSS)为 4000 mg/L, VSS/SS=0.8；(3) 污泥龄为5d,回流悬浮固体浓度为12000mg/L;(4) 二沉池出水中含有10 mg/L总悬浮物，其中VSS占70%；(5) 二沉池中表面水力负荷取0.8 m7(m2 h),水力停留时间为3 h,污泥在二沉池的浓 缩时间为2 h；(6) 釆用微孔曝气盘作为曝气装置，混合液中溶解氧要求不小于2mg/L,曝气盘安装 在水下 45m 处.有关参数为：£4=10%, *=05, =0.1, a=0.85, 0=0.95, p=1.0,曝气设 备堵塞系数为08。3、流量200m3/h,曝

22、气池进水BOD150mg/L,出水要求为15mg/L,釆用阶段曝气法, 求曝气池容积.阶段曝气法经验去除率：85%90%污泥负荷：0.20.4kgBOD5/kgMLSS dMLSS:150(r3000mg/L取污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS d, MLSS为2400 mg/L,则 曝气池容积：解：(?(S-s.)LXs 200 x 24(150 - 15) = 900 m0.3 x 24004、流量200m3/H,曝气池进水BOD浓150mg/L,出水要求为15mg/L,采用阶段曝气法, 求曝气池容积。阶段曝气法经验去除率：85%90%容积负荷：0.41.2 kgBOD5/m3 d

23、取停污泥负荷0.8 kgBOD5/m3 d ,则曝气池容积：” QS。 200 x 24 xl50 xlO-3F = = = y()O hil.y0.85、流量200ms/h,曝气池进水BOD5为150mg/L,出水要求为15mg/L,采用阶段曝气法, 求曝气池容积.阶段噪气经验去除率：85%90%经验停留时间：35h取停留时间为45h,则曝气池容积：解：r =()./ = 200 x 4.5 = 900 m36、已知进入二沉池的混合液流量为Q=500m3/H,污泥浓度为3000 mg/L,经沉淀浓缩后要求 达到回流污泥浓度Xr=12000 mg/L.对该混合液所做的单个沉淀柱试验所得数据为：

24、起始高 度Ho=0.40 m,沉淀浓缩至污泥浓度为所需的时间为仁29 min,成层沉降速度v0=0.88 m/ho 请确定二沉池的基本尺寸.解：表而水力负荷q < v0,取q二0.8加/ h沉淀池面积:J = = 625沪q 0.8污泥何漩比：3OOO(0+0J 二 12000Q R 二詈二 33.3% 二沉池污泥区容积:V = RQt: = 0.333x500x0.5 = 83.25w5 取水力停留时间为2d有效水深:H =纟=皿A7、某污水厂处理污水量为21600 m3/d,经沉淀后的BOD5为250mg/L,希望处理后的出水 BODs小于20mg/Lo要求确定曜气池的体积、水力停留

25、时间、排泥量、回流比和空气量。经 研究，还确立下列条件，(1) 污水温度为20-C；(2) 曝气池中混合液挥发性悬浮固体(MLV/SS)同混合液悬浮固体(MLSS)之比为08；(3) 回流污泥悬浮固体浓度为10000mg/L;(4) 曝气池中 MLSS 为 3500 mg/L；(5) 设计的Ec为(6) 出水中含有22 mg/L总悬浮固体，其中65%是可生化的；(刀污水中含有足够生化反应所需的氧、璘和其他微量元素；解：1 估计出水中溶解性BO6的浓度确定出水中悬浮固体的BODs :悬浮固体中可生化的部分为0.65X22 mg/L =14.2mg/L(b) 可生化悬浮固体的最终 BODl = 0

26、.65X22X1.42 mg/L =20.3mg/L(c) 可生化悬浮固体的 BODl 换算为 BOD5=0.68X20.3 mg/L=13.8mg/L(d) 确定经厚气池处理后的出水溶解性BOD5 ,即SeSe=6.2 mg/L20 mg/L=Se+13.8 mg/L计算处理效率E :250-20250=92%若沉淀池能去除全部悬浮固体，则处理效率可达250-62250= 97.5%2.计算曝气池的体积(A.污泥负荷法)已知:2 = 21600m3/dLs = 0.25kgBOD?/kgMLSS d（査表选定） =250加 g/ZS宅=6.2mg/LX = 3500mg/L(S厂s j二迴J

27、250厂6辺=6阴川LtX0.25 x 3500曝气池容积可取6100m33计算曝气池的水力停留时间/ = = -6300 -d = 0.236 d = 7hQ 21600对于完全混合法一般t=35h,对于传统推流法一般t=48h4.计算每天排除的剰余活性污泥童(A.产率系数法) 计算yobsy0.6% =-z- n 和“1 + Kc1 + 0.08*10*计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥童ZUT = >-obs Q(S0 -Se) = 0.3333 x 21600(250 - 6.2) x =7 755.2kg/d计算排除的以SS计的污泥童AAss)= 1755.210.8 = 2&

28、quot;4kg/d6300x350010xlO 3=2205kg/d计算排放的湿污泥量，污泥含水率按99%计算"()52 205誌)一沁干泥)，皿=22如(湿泥)5计算回流污泥比R回流污泥与MLSS关系图曝气池中MLSS浓度=3500mg/L,回流污泥浓度=8000mg/L3500(Q + QQ = 8000QrR = - = 77.8%Q6计算曝气池所需的空气量首先计算曝气池所需的氧童(1)生化反应中含碳有机物全部氧化所需的氧童:叽二聲評宀。叱5叫心叫d0.68(2)生化反应所需氧量:所需氧童 02=°(严)_142Y=(7744-1.42X1775.2) kg/d =

29、5223.2 kg/d0.68再计算曝气池所需的空气量扩散黑安装深度：H = 6-0.3 = 5.7m扩散器出 口 绝对压力:pb = 101325 + 9.8x IO'H = 1.57 x 10、kPa 表面气泡含氧体积分数：佻二21(1巴)”.9%79 + 2IU-EJ平均氧饱和浓度：0； = 0/代一 +池)=lhng/L2.026xl0542换算为标准条件下充氧量：0=厂a/3pCsb(r-C1.024'T-F= 10055kg/d = 419kg/h曝气池供气量:G$=8313的h50.28Ea风机两用一备，每台风量：4157?'/如果采用鼓风曝气，设有效水深

30、为6m,扩散器安装距池底为0.3m, a 取 07, B 取 0.95, p=l, F=0.8, Ea=18%z hd=4 kPa, C,=9.17 mg/L7 计算鼓风机出口风压若管路压力损失hf=5.5 kPa,扩散器压力损失hd=4kPa,安全余量取3 kPa, 则出口风压：p - H + hd + h f=5.7 x 9.8 + 4 + 5.5 + 3 = 68.36 kPa8、采用完全混合活性污泥法处理城市污水，流量为Q=10000 m3/d,进水溶解性BOD5为200 mg/L,要求出水溶解性BOD56 mg/L.有关设计参数为：污泥回流比为03, K=0.1 L/mg d, Kd

31、=0.1d Y=0.5, SVI=96.试计算污泥龄，污泥回流浓度和曝气池所希的容积。=YKSe -心=0. 5 X 0. 1 X 6 - 0. 1 = 0. 2乞=污泥龄：0C = 5dI A6回流污泥浓度：XR = = 1041727/ZR 96/(I + /?) = XrR二 曝气池污泥浓度：才=° Z0417 = 2404/ l1 + 0.3曝气池容积：V = 丫吟 _ S)e = 1335/3/(I + S)9、一个城市污水处理厂，设计流量Q= 10000 m3/d, 一级处理后出水BOD5 = 150 mg/L, 采用活性污泥法处理，处理后出水BOD5小于15mg/L.求

32、曝气池的体积、二沉池基本尺寸, 剩余污泥童和空气量。已知(1)水温T=25 0C,此温度下水中的饱和溶解氧浓度分别为&38 mg/L；<2)辱气池中污泥浓度(MLSS)为4000 mg/L, VSS/SS=08；(3) 污泥龄为5 d,回流悬浮固体浓度为12000 mg/L;(4) 二沉池出水中含有10 mg/L总悬浮物，其中VSS占70%；(5) 二沉池中表面水力负荷取0.8水力停留时间为3 h,污泥在二沉池的浓缩时间为2h；(6) 采用微孔曝气盘作为曝气装置，混合液中溶解氧要求不小于2mg/L,曝气盘安装在水 下 4.5m 处.有关参数为：£a=10%, aO.5, bz=0.1, a=0.85, 6=0.95, p=1.0,曝气设备堵 塞系数为08