水处理工程计算.ppt

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1、第三章 重力沉降法例题：某城市污水的最大流量为1m3/s。试设计一个曝气沉砂池。取污水在池内的停留时间t3min。则池子总容积V为：VQt1(m3/s)3min60(s/min)180m3取最大流量时水在池内的水平流速为0.1m/s，则水流断面积A=Q/u1/0.110（m2）设计有效水深取2.5m，则池宽B10/2.54（m)池长LV/A180/1018（m）取每立方污水所需曝气量为0.1m3空气，所需每小时总曝气量：q0.1(m3air/m3ww)1(m3ww/s)3600(s/hr)360m3第四章：混凝(coagulation-flocculation)隔板絮凝池主要设计参数隔板絮凝池

2、主要设计参数：1.廊道中流速：起端 0.5 0.6 m/s，末端 0.2 0.3 m/s2.转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2 1.5倍3.絮凝时间：20 30 min4.隔板净间距：0.5 m5.池底应有0.02 0.03坡度并设直径 150 mm的排泥管例题例题：设计往复式隔板絮凝池的各廊道宽度及絮凝池长度。假设絮凝池设计流量为75000 m3/d,絮凝时间为20min，絮凝池宽度22 m，平均水深2.8 m。作业(due 2009.03.19)1.什么是自由沉淀和絮凝沉淀？2.J假设一球形颗粒的密度为 2.65 g/cm3，粒径 d 为 0.45 mm，计算该颗粒在20C水中的沉降

3、速度。3.什么是胶体的稳定性，影响胶体稳定性的因素有什么？4.简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH的关系。第七章 消毒例题：用次溴酸钠做消毒剂杀灭小儿麻痹症病毒，N/N0与消毒关系如下：计算哲克常数以及把病毒降低到原来1/10,000所需要的时间t(sec)N/No40.0769080.00633120.00050第三节、氯消毒法一、氯的消毒原理：例题：计算在20C，pH=7时，HOCl所占的比例第八章 活性污泥法(Activated Sludge)例题：某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应(v=kSA),反应速率常数k为0.15 d-1

4、,求解当反应池容积为20 m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量。例题：某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应(v=kSA),反应速率常数k为0.15 d-1,求解当反应池容积为20 m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量。例题：含CN50mg/l的有机工业废水，水量Q100m3/h,在有效容积V500m3曝气池中用活性污泥法处理之，为维持氰的污泥负荷Ls0.1kgCN-/kgMLSSd求必要的污泥浓度为多少？例题：某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含N为 20mg/l，含 P为 10mg/l，水 流 量

5、 为1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充活性污泥法所需水中营养物氮量之不足，加三聚磷酸钠Na3PO410H2O补充磷量之不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量分别为多少？例题：某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含N为 20mg/l，含 P为 10mg/l，水 流 量 为1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充活性污泥法所需水中营养物氮量之不足，加三聚磷酸钠Na3PO410H2O补充磷量之不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量分别为多少？一、活性污泥法曝气反应池的基本形式按物理结构：传统推流、阶段曝气、完全混合、接触稳定、带选择器的活性污泥法。按氧气加入方式：传统曝气

6、、渐减曝气、纯氧曝气。按BOD负荷：改良曝气、延时曝气、高负荷曝气。例题：假设大气压为0.8 atm,计算12C是氧在水中的饱和溶解度cs。例题：一个城市污水处理厂，设计流量Q10000m3/d，一级处理出水BOD5150mg/l，采用活性污泥法处理，处理水BOD515mg/l。采用中微孔曝气盘作为曝气装置。曝气池容积V3000m3，XV=2000mg/l，EA=10%,曝气池出口处溶解氧c=2mg/l，水温T=25C，曝气盘安装在水下4.5m处。有关参数为：a=0.5,b=0.1,=0.85,=0.95，=1.0,F=0.8求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min）(2)采用

7、表面机械曝气器时的充氧量Os(kgO2/h)例题：某城市污水处理厂规模为20000m3/d，经预处理沉淀后BOD5200mg/l，希望经过生物处理后的出水BOD5小于20mg/l。该地区大气压为1.013 X 105 Pa，设计曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。相关参数:(1)曝气池污水温度20C；(2)曝气池中混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)与混合液悬浮固体(MLSS)之比为0.8；(3)回流污泥悬浮固体浓度为10000 mg/L;(4)曝气池中的MLSS取3000 mg/L;(5)污泥泥龄为10 d;(6)二沉池出水中含10 mg/L总悬浮固体(TSS)，其中VSS占65%(7)污水中含

8、有足够的生化反应所需的N、P和其他微量元素。b.按污泥泥龄计算：动力学参数动力学参数单位单位范围范围典型值典型值rmaxgCOD/(gVSSd)2105KsgBOD5/m32510060YgVSS/gBOD50.4 0.80.6Kdd-10.04 0.0750.06 取Y=0.6 kgMLVSS/kgBOD5,Kd=0.06 d-1因此可取曝气池容积5900m3例题：某废水BOD质量浓度为200 mg/L,水量为500 m3/d,现决定用生物转盘处理，盘片面积5000 m2,浸水面积40%，试求处理水的BOD浓度和BOD降解率。解：1.生物转盘的BOD负荷量N1：N1 30 g/(m2d):M

9、r=1.146N10.9043=1.146*200.9043 =17.2 g(BOD)/m2(盘片)d 3.单位面积盘片残留的BOD负荷(Ne):Ne=20 17.2=2.8 g(BOD)/m2(盘片)d 2.单位面积盘片去除的BOD量4.处理水BOD浓度：5.BOD降解率E：e.g.计算1g丙酸经过厌氧消化产生的沼气量。丙酸：CH3CH2COOH -C3H6O2n=3,a=6,b=2 74 g (5/4)*44=55g (7/4)*16=28g1 g1g丙酸产生沼气量=0.74+0.38=1.12 g第十一章、中和法例：例：有一含有一含8g/L HCl 的酸性废水，日产生量为的酸性废水，日产

10、生量为70m3,现以消石灰中和，其现以消石灰中和，其Ca(OH)2的有效成分为的有效成分为65，中和效率为，中和效率为95，求其用量为多少？，求其用量为多少？2x36.5741 kg1x74/73=1.02 kg例：从一个石灰窑排出的废水中含例：从一个石灰窑排出的废水中含有一定量的有一定量的Ca(OH)2，且且PH11.0，现通入酸性，现通入酸性CO2气体，使废水气体，使废水中的中的Ca(OH)2 全部转化为全部转化为Ca(HCO3)2，问对每吨废水需要通入问对每吨废水需要通入多少多少CO2？OH-:0.001M Ca(OH)2:0.0005M一吨废水含 Ca(OH)2:1 20.5 mol

11、1 mol需CO2:第十二章、化学沉淀法例：Ksp(Cu(OH)2)=4.8 10-20 Ksp(Fe(OH)2)=8.0 10-16 Cu2+=Fe2+=10-4MCu2+:pH=(lg(4.8 10-20)+14 2 lg10-4)/n=6.34Fe2+:pH=(lg(8.0 10-16)+14 2 lg10-4)/n=8.45例：例：含含 Cd2+浓度度为20g/m3的的废水，水量水，水量Q100m3/d,排放前将排放前将废水水调节到到pH=10.0,此此时水中大部分水中大部分镉转化化为Cd(OH)2沉淀得以除去。沉淀得以除去。问经过如此如此处理理后每天随后每天随废水排放的水排放的镉量量

12、还有多少？生有多少？生成的沉淀量又是多少？已知成的沉淀量又是多少？已知Cd(OH)2的溶的溶度度积常数常数KSP=4.0 x1014每天随废水排放的镉：每天生成的 Cd(OH)2沉淀量：第十三章、氧化还原第十三章、氧化还原法法能斯特方程：e.g.计算1mol/LHCl溶液中，C(Ce4+)=1.0010-2mol/L,C(Ce3+)=1.0010-3mol/L时，Ce4+/Ce3+电对的电位。第十四章、吸附第一节、吸附的基本原理第一节、吸附的基本原理第二节、吸附剂及其再生第二节、吸附剂及其再生第三节、吸附的工艺过程及设备第三节、吸附的工艺过程及设备e.g.某河水的CODMn为6mg/L，欲采用

13、投加活性炭的方法将其CODMn降至2mg/L，处理水量为100m3/h,求活性炭的投加量(假设K=220,n=2)。ce为2mg/L时，活性炭的吸附容量为：e.g.利用活性炭吸附水溶液中农药的初步研究是在实验室条件下进行的。10个500mL雏形烧瓶各装有250mL含有农药约500mg/L的溶液。向8个绕瓶中投入不同数量的粉末状活性炭，而其余2个烧瓶用作空白试验。烧瓶塞好后，在25C下摇动8h（须实验确定足以到达平衡）。然后，将活性炭滤出，测定滤液中农药浓度结果如下表所示，空白瓶的平均浓度为515mg/L。试确定吸附等温线的函数关系式。LangmuirFreundlich第十五章 离子交换法e.

14、g.称取1g强酸型干树脂，置于250mL锥形瓶中，准确加入0.1mol.L-1NaOH标准溶液100mL，塞紧后振荡，放置过夜，移取上层清液25mL，以酚酞为指示剂，用-1HCl标液12.5mL滴定至红色消失，计算树脂交换容量。解：e.g.某电镀厂废水排放量Q=453.6m3/d,其中含有的主要金属离子为Cr，含量为相当于120mg/L的CrO3，其余还有Cu2+=30mg/L,Zn2+=15mg/L,Ni2+=20mg/L。欲将此废水处理，去除其中的阴阳离子后，回收纯净水，并且要求将有价值的铬酸盐CrO42-以铬酸(H2CrO4)的形式回收再用。第十九章、脱氮除磷与城市污水深度处理第一节、概

15、述第二节、氮的去除第三节、磷的去除第四节、城市污水深度处理【计算算实例例】某工业废水处理厂，日处理水量为60000 m3，进水COD平均为447mg/L，BOD5平均为220.8 mg/L，SS平均为357mg/L，TKN平均为40 mg/L。混合液悬浮固体MLSS为4g/L，BOD5负荷为0.15 kg/kgSS.d，要求出水BOD5为20 mg/L，TKN去除率达到91%，反硝化率65%。试确定推流式A/O反应池的容积、剩余污泥量和空气量。【解】采用A/O脱氮流程，并确立以下计算条件：a.废水平均温度为20；b.；c.设计泥龄应为硝化细菌最小世代期的3倍，确定c为15d（一般取值范围为10

16、-30d）；d.出水SS为22mg/L，其中65%为可生化部分；e.根据试验得出动力学参数：内源呼吸系数Kd=0.05d-1，理论产率系数Y=0.5mgVSS/mgBOD5。（1）估算出水中的溶解性）估算出水中的溶解性BOD5（Se）出水中SS可生化的部分为 0.6522=14.3 mg/L（细胞量）；可生化SS的最终BODL=14.31.42=20.3 mg/L；可生化SS的BODL折算成BOD5=20.30.68 =13.8 mg/L；出水Se=20.0-13.8=6.2 mg/L。（2 2）曝气池容积的确定（）曝气池容积的确定（V V）a.将生物脱氮系统的曝气池和反硝化池合称为脱氮反应池

17、，按动力学公式确定该反应池容积：b.按有机负荷率公式确定反应池的容积：设计脱氮反应池容积选用22080m3，包括缺氧池及好氧池。根据对本例废水进行的生物脱氮试验结果，缺氧池和好氧池容积比按3/5设计，则各池容积应为：缺氧池8280 m3；好氧池13800 m3。反应池总水力停留时间为8.8h，其中缺氧池为3.3h，好氧池为5.5h。（3）剩余污泥量的计算（）剩余污泥量的计算（X）细胞实际合成系数Yobs按下式确定 X=YobsQ（S0-Se）=0.285760000（）10-3 =3679KgVSS/d；（4 4）计算曝气池所需空气量）计算曝气池所需空气量生物脱氮系统的需氧量按公式进行计算。曝气池需氧量O2=1.47Q(So Se)1.42X+4.57Q(Nk Nke)0.12X2.6Q(NtNte)0.12X=18006.5kg/d=750.3kgO2/h。空气量QA的计算：考虑到水质水量的冲击负荷的影响，安全系数取1.3，曝气装置氧的利用率取10%，空气容重取1.201Kg/m3，空气中含氧率为23.2%，则空气量QA为：（5）回流）回流污泥量和混合液回流量的泥量和混合液回流量的计算算 回流污泥比R取0.5（0.251.0）；硝化混合液回流比r 取2（常用23）；QR=0.5Q=1250m3/h；Qr=2Q=5000m3/h。