水污染控制工程重点计算题示例

《水污染控制工程》（第三版，下册）重点计算题示例Problem1沉砂池与沉淀池的设计计算1.平流式沉淀池计算RectangularSedimentationTank平流沉淀池设计流量为1800m3/h。要求沉速等于和大于0.5mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：（1）所需沉淀池平面积为多少m2？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？解：已知Q=1800m3/h=0.5m3/s，u0=0.5mm/s，ui=0.1mm/s（1）所需沉淀池平面积为2301000105.05.0muQA（2）沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为2.辐流式沉淀池设计CircularSediementationTank计划为居住人口45000人的城镇设计一圆形径向流沉淀池。假定废水的流量为400L/人.d，平均流量下停留时间为2h。确定平均流量下的溢流速率为36m3/m2.d，求深度和直径。解：332233150024h/d2h/L0.001m400L/per.d45000per450.d/m40m/L0.001m400L/per.d45000permVmAsDiameter=m249.234/450Depth=m5.33.324)4/(150023.曝气沉砂池设计计算GritChamber设计一只曝气沉砂池，污水的最大流量为2.0m3/s，有效深度为3m，宽深比为1.5:1，最大流量下停留时间为3.5min，曝气速率为0.4m3/min.m池长，确定沉砂池的尺寸和空气用量。%2020.05.01.00uuEi解：（1）池尺寸：mAVLmWmDmssmVQV2.315.434205.435.13420min/60/2min5.3min5.3max/33（2）空气量：min/4.122.31.min4.033mmmmQair4.曝气沉砂池设计GritChamber设计一曝气沉砂池，废水的平均流量为0.3m3/s，最大流量为1.0m3/s。平均深度为3m，宽深比为1.5:1，高峰流量下停留时间为3.5min。曝气速率为0.4m3/min.m池长，确定沉砂池的尺寸和空气需求量。解：/min6.2m15.6m/m.min0.4m6.155.432105.435.13m21060s/min/s1mmin5.3min5.3max3333airQmlengthmwidthmDepthVQVProblem2溶气气浮法计算5.溶气气浮法计算DissolvedAirFloation,DAF某造纸厂废水量10000m3/d，悬浮物浓度平均为1,000mg/L，水温20℃，采用回流式加压溶气气浮法处理流程。溶气水压力为3kg/cm2（表压），空气饱和率为70%，取气固比为=0.01，空气比重1.164kg/m3；20℃时空气在水中的溶解度Cs取18.7mg/L.。计算气浮池中释放出的空气量、回流水量和回流比。(1)Dissolvedairpressureis3kg/cm2gauge;(2)Fractionofairsaturationf=70%;(3)A/Sratio=0.01；(4)Specificweightofair=1.164kg/m3;(5)AirSolubilityCsat20℃=18.7mg/L解：（1）总固体含量为S=SaQ，其中：Q为处理水量，10000m3/d；Sa为废水中悬浮颗粒浓度，1kg/m3故，气体总含量为：A=(A/S)*S=S=0.01*1*10000=100kg/d折合20℃下空气体积为，以1m3处理水量为基准：V=A/(Q)=100/(10000*1.164)=8.58*10-3(m3/m3)=8.58(L/m3水)（2）压力水回流量计算公式为)1(1000fPCQSRsa其中：f，溶气效率，即空气饱和率，为70%；P，溶气绝对压力，单位为大气压。表压为3kg/cm3=3atm，因此P=3+1=4(atm)，因此，回水流量为)/(2967)14%70(7.1801.01100001000)1(10003dmfPCQSRsa（3）回流比，即回水流量占处理水量的百分比为%7.29%100100002967%100QR6.溶汽气浮污泥浓缩池设计DissolvedAirFloatation(DAF)ofSludgeDesignadissolvedairflotationthickenerwithoutandwithpressurizedrecycletothickenthesolidsinactivated-sludgemixedliquorfrom0.3toabout4percent.Assumethatthefollowingconditionsapply:（1）OptimumA/Sratio=0.008mL/mg（2）Temperature=20℃（3）AirSolubilitysa=18.7mg/L（4）Recycle-systempressure=275kPa（5）Fractionofsaturation=0.5（6）Surface-loadingrate=8L/m2.min（7）Sludgeflowrate=400m3/dSolutions:1.Withoutarecycle(1)ComputetherequiredpressureusingEq.5-47aaSfPsSA)1(3.1LmgPLmggmL/3000)15.0)(/7.18(3.1/008.0199.05.0P35.10135.10198.3patmPkPap302(2)Determinetherequiredsurfacearea223337.34)min/1440min)(./8()/10)(/400(mdmLmLdmA(3)Checkthesolidsloadingrate232332/6.34)/10)(7.34()/3000)(/400(./mkgkggmmgdmdmkg2.Withrecycle(1)Determinethepressureinatmospheres35.10135.10127573.3atmP(2)DeterminetherequiresrecyclerateusingEq.5-48aaSRfPsSA)1(3.1dmLmgRLmggmL/400*/3000)173.3*5.0)(/7.18(3.1/008.03dmR/9.4613(3)Determinetherequiredsurfacearea223331.40)min/1440min)(./8()/10)(/461(mdmLmLdmAProblem3生化反应器容积计算7.生化反应器容积计算VolumeofBio-reactor已知废水拟在完全混合反应器中处理。假设反应为不可逆的一级反应（kCr），反应速率常数为0.15d-1，反应器的体积为20m3，要求处理效率为98%时，试求反应器所能处理的废水量。如果要求处理效率为92%时，则处理上述废水所需的反应器体积为多少？解：（1）废水处理量dmQQQkVQQCCkCVQCQCVkCQCQCdtdC/612.02015.002.00)(3000（2）效率为92%时的反应器体积37.415.0612.0612.008.0mVV8.BOD5计算已知某一城市污水水样的BOD3=200mg/L，BOD20=400mg/L，求BOD5=？解：由)101(1tkatSBOD，对于生活污水k1=0.1；一般把BOD20作为总生化需氧量BODu，200mg/L0.5BOD)101(BODBODu1.03u39.BOD5与BOD20的关系在2d和8d分别测得污水的BOD值分别为125mg/L和225mg/L，试用一级速率模型求出BOD5。解：（1）按一级反应速率计，)1(225)1(125)1(82tLkLktLteBODeBODeBODBOD（2）得BODL和k值，得LmgBODeBODtt/6.200)1(9.2365375.010.BOD5的计算，温度的影响废水在20℃下的5dBOD为185mg/L时，它的最终BOD（UBOD）是多少？10d的BOD是多少？假如BOD瓶是在33℃下培养的，废水的5dBOD又是多少？k=0.23d-1。解：（1）]1[UBODBOD.51tke，]1[UBOD851523.0e，mg/L7.270UBOD（2）mg/L6.243]1[7.270]1[7.702BOD1023.0.101eetk（3）-1)2033()2033(20,133,1d467.0056.123.0℃℃kkmg/L68.22]1[7.270]1[7.702BOD5467.0.33,51eetk℃11.BOD5的计算三种不同水样在20℃下的BOD5皆为350mg/L，而20℃下的k值分别为0.25d-1,0.35d-1和0.46d-1。试求每种水样的最终BOD（UBOD）.解：]1[UBODBOD.51tke，UBOD＝mg/L5.4901350525.0eProblem4完全混合活性污泥法计算12.完全混合活性污泥法计算Complete-mixActivatedSludge用下列给出的三个不同完全混合活性污泥法反应器的运行数据，求：（1）系统的SRT；（2）出水中可溶性COD的浓度为5mg/L，求所需的氧气量，以kg/d计；（3）求稳态条件下，曝气池中氧的吸收速率，以mg/L.h表示。项目Item单位Unit反应器,ReactorABC曝气池内MLVSSAerationtankMLVSSmg/L30004000曝气池容积Aerationtankvolumem310002000污水流量Wastewaterflowratem3/d500010000剩余污泥流量Wastesludgeflowratem3/d59120剩余污泥中VSS浓度WastesludgeVSSconcentrationmg/L80008000进水中可溶性COD浓度InfluentsolubleCODconcentrationmg/L400400解：（1）SRTdPVXSRTdgPSRTVXPVSSXTVSSXTVSSXTTT36.647200010003000/472000800059,,,（2）需氧量kg/d5.13041000/47200042.1]5400[500042.1)(,0VSSXOTPSSQR（3）OURhLmghLmgOUR./4.542410001000108.13046（1）污泥泥龄计算：ddgmmgVPdgmgdmPccXXX33.8/9600002000/4000/960000/8000/1203333（2）氧气需要量dkgkggdgmgdmPqRXSSVO/8.2586/1000/]/96000042.1/)5400(/10000[42.1)(330（3）氧的利用速率hLmgdhmLmkgmgdkgro./8.107/24/10001000/10/8.258633613.活性污泥法设计计算ActivatedSludgeProcess采用普通活性污泥法处理城市污水，流量为200000m3/d，原污水的BOD5为，初沉池的BOD5去除率为30%，要求处理后的最终出水的溶解性BOD5为20mg/L。试设计计算(1)曝气池的容积；(2)每天的剩余污泥产量；(3)曝气池的回流比；(4)氧气需要量；（5）处理效率。已知:θc=10d，y=0.5mg/mg，kd=0.06d-1，曝气池中ML