水處理常用計算公式大全

通常反硝化可利用的碳源分為快速碳源(如甲醇、乙酸、乙酸鈉等)、慢速碳源(如淀粉、蛋白質(zhì)、葡萄糖等)和細胞物質(zhì)。不同的外加碳源對系統的反硝化影響不同，即使外加碳投加量相同，反硝化效果也不同。

與慢速碳源和細胞物質(zhì)相比，甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉等快速碳源的反硝化速率最快，因此應用較多。表1 對比了四種快速碳源的性能。

1）氮平衡

進(jìn)水總氮和出水總氮均包括各種形態(tài)的氮。進(jìn)水總氮主要是氨氮和有機氮，出水總氮主要是硝態(tài)氮和有機氮。

進(jìn)水總氮進(jìn)入到生物反應池，一部分通過(guò)反硝化作用排入大氣，一部分通過(guò)同化作用進(jìn)入活性污泥中，剩余的出水總氮需滿(mǎn)足相關(guān)水質(zhì)排放要求。

2）碳源投加量計算

同化作用進(jìn)入污泥中的氮按BOD5去除量的5%計，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se分別為進(jìn)水和出水的BOD5濃度。

反硝化作用去除的氮與反硝化工藝缺氧池容大小和進(jìn)水BOD5濃度有關(guān)。

反硝化設計參數的概念，是將其定義為反硝化的硝態(tài)氮濃度與進(jìn)水BOD5濃度之比，表示為Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。

由此可算出反硝化去除的硝態(tài)氮

[NO3--N]=KdeSi。

從理論上講，反硝化1kg 硝態(tài)氮消耗2.86kgBOD5，即：

Kde=1/2.86(kg NO3--N/kgBOD5)

=0.35(kg NO3--N/kgBOD5)

污水處理廠(chǎng)需消耗外加碳源對應氮量的計算公式為：

N=Ne計-NsNe計=Ni-KdeSi-0.05(Si-Se)

式中：

N—需消耗外加碳源對應氮量，mg/L；

Ne 計—根據設計的污水水質(zhì)和設計的工藝參數計算出能達到的出水總氮，mg/L；

Ns— 二沉池出水總氮排放標準，mg/L； 

Kde—0.35，kg

NO3--N/kgBOD5；

Si—進(jìn)水BOD5濃度，mg/L；

Se—出水BOD5濃度，mg/L；

Ne計需通過(guò)建立氮平衡方程計算，生化反應系統的氮平衡見(jiàn)圖1。

通過(guò)計算出的氮量，折算成需消耗的碳量。

國內較常用的是鐵鹽或鋁鹽，它們與磷的化學(xué)反應如式(1)?(2)?

Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)

Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)

與沉淀反應相競爭的反應是金屬離子與OH-的反應，反應式如式(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的磷酸鹽，需要1mol的鐵離子或鋁離子?

由于在實(shí)際工程中，反應并不是100%有效進(jìn)行的，加之OH-會(huì )參與競爭，與金屬離子反應，生成相應的氫氧化物，如式(3) 和式(4)，所以實(shí)際化學(xué)沉淀藥劑一般需要超量投加，以保證達到所需要的出水 P濃度?

《給水排水設計手冊》第5冊和德國設計規范中都提到了同步沉淀化學(xué)除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽 (或鐵鹽)來(lái)考慮?

為了計算方便，實(shí)際計算中將摩爾換算成質(zhì)量單位?如：

1molFe=56gFe，1 molAl=27gAl，1molP=31gP。

也就是說(shuō)去除1kg磷，當采用鐵鹽時(shí)需要投加:

1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP；

當采用鋁鹽時(shí)需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP?

同步沉淀化學(xué)除磷系統中，想要計算出除磷藥劑的投加量，關(guān)鍵是先求得需要輔助化學(xué)除磷去除的磷量?對于已經(jīng)運行的污水處理廠(chǎng)及設計中的污水處理廠(chǎng)其算法有所不同?

1）已經(jīng)運行的污水處理廠(chǎng) PPrec=PEST-PER 

(5) 式中 

PPrec——需要輔助化學(xué)除磷去除的磷量，mg/L；
PEST——二沉池出水總磷實(shí)測濃度，mg/L；
PER——污水處理廠(chǎng)出水允許總磷濃度，mg/L? 

2）設計中的污水處理廠(chǎng)

根據磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM-PBioP 

(6) 式中 

PIAT——生化系統進(jìn)水中總磷設計濃度，mg/L； 
PBM ——通過(guò)生物合成去除的磷量，PBM= 0.01CBOD，IAT，mg/L；
CBOD，IAT——生化系統進(jìn)水中BOD5實(shí)測濃度，mg/L； 
PBioP——通過(guò)生物過(guò)量吸附去除的磷量，mg/L?

PBioP值與多種因素有關(guān)，德國 ATV-A131標準中推薦PBioP的取值可根據如下幾種情況進(jìn)行估算：

(1)當生化系統中設有前置厭氧池時(shí)，PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT進(jìn)行估算? 

(2)當水溫較低?出水中硝態(tài)氮濃度≥15mg/L，即使設有前置厭氧池，生物除磷的效果也將受到一定的影響，PBioP可按(0.005~0.01)CBOD，IAT進(jìn)行估算? 

(3)當生化系統中設有前置反硝化或多級反硝化池，但未設厭氧池時(shí)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進(jìn)行估算?

(4)當水溫較低，回流至反硝化區的內回流混合液部分回流至厭氧池時(shí)(此時(shí)為改善反硝化效果將厭氧池作為缺氧池使用)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進(jìn)行估算? 

泵的揚程計算是選擇泵的重要依據，這是由管網(wǎng)系統的安裝和操作條件決定的。計算前應首先繪制流程草圖，平、立面布置圖，計算出管線(xiàn)的長(cháng)度、管徑及管件型式和數量。

一般管網(wǎng)如下圖所示，（更多圖例可參考化工工藝設計手冊）。

D——排出幾何高度，m；

取值：高于泵入口中心線(xiàn)：為正；低于泵入口中心線(xiàn)：為負；

S——吸入幾何高度，m；

取值：高于泵入口中心線(xiàn)：為負；低于泵入口中心線(xiàn)：為正；

Pd、Ps——容器內操作壓力，m液柱（表壓）；

取值：以表壓正負為準

Hf1——直管阻力損失，m液柱；

Hf2——管件阻力損失，m液柱；

Hf3——進(jìn)出口局部阻力損失，m液柱；

h ——泵的揚程，m液柱。

h＝D+S+hf1+hf2+h3+Pd－Ps

h= D－S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps

h= D＋S+hf1+hf2+hf3+Pd－Ps

計算式中各參數符號的意義↓

某些工業(yè)管材的ε約值見(jiàn)下表↓

 管網(wǎng)局部阻力計算 ↓

常用管件和閥件底局部阻力系數ζ↓

過(guò)水斷面積A：A=Q/v，m2（1）式中：

Q——處理水量，m3/min;

v——水平流速，m/min;

v≤15u （2）

式中 

G——重力加速度，980cm/s2

ρ油——油的密度，g/cm3

ρ水——水的密度，g/cm3

d——油滴粒徑，一般取0.015cm

μ——動(dòng)力粘度系數，(g·s)/cm2，當水溫為20℃時(shí)μ=0.0102

u——油滴上浮速度，m/min

池子寬度B和有效水深h1，按設計基準取下限值，然后校核Bh1≥A，否則重新設定B、h1值。

池總長(cháng)度 L=L1+L2+L3+L4

式中 

L1——布水槽寬度，一般取0.5～0.8m;

L2——油水分離區有效長(cháng)度，m;

L2＝kvt，m (3-5-39)

式中 

t——沉淀時(shí)間，min

t=h1/u (3-5-40)

其他符號同前

L3——集水槽寬度，一般取0.8m;

L4——吸水井寬度，m。

吸水井有效容積大于排水泵5min排水量。

浮油經(jīng)撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，來(lái)水比較穩定時(shí)，可在池外用油桶接受，否則 需設貯油坑，坑頂面高度與隔油池頂相平。對溫度 低時(shí)粘度較大的浮油，貯油坑里可設蒸汽加熱。

1—料斗；2—定量給料器；3—溶解溶液桶；

 4—攪拌機；5—計量泵；6—Y型過(guò)濾器

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