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水處理常用計算公式匯總 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池……

2022-10-11 14:29:16 admin
碳源計算公式

1、碳源選擇

 

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(tǒng)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。

 

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2、碳源投加量計算

 

1)氮平衡

 

進水總氮和出水總氮均包括各種形態(tài)的氮。進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。

 

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

 

2)碳源投加量計算

 

同化作用進入污泥中的氮按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水BOD5 濃度有關(guān)。

 

反硝化設計參數(shù)的概念,是將其定義為反硝化的硝態(tài)氮濃度與進水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(jù)設計的污水水質(zhì)和設計的工藝參數(shù)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—進水BOD5 濃度,mg/L;

Se—出水BOD5 濃度,mg/L;

Ne 計需通過建立氮平衡方程計算,生化反應系統(tǒng)的氮平衡見圖1。

 

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通過計算出的氮量,折算成需消耗的碳量。

 

 

 

除磷計算公式

1、除磷藥劑投加量的計算

國內(nèi)較常用的是鐵鹽或鋁鹽,它們與磷的化學反應如式(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?

由于在實際工程中,反應并不是100%有效進行的,加之OH-會參與競爭,與金屬離子反應,生成相應的氫氧化物,如式(3) 和式(4),所以實際化學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(guī)范中都提到了同步沉淀化學除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽 (或鐵鹽)來考慮?

為了計算方便,實際計算中將摩爾換算成質(zhì)量單位?

1molFe=56gFe1 molAl=27gAl1molP=31gP

也就是說去除1kg 磷,當采用鐵鹽時需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP;

 

當采用鋁鹽時需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP?

 

2、需要輔助化學除磷去除的磷量計算

同步沉淀化學除磷系統(tǒng)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除磷去除的磷量?對于已經(jīng)運行的污水處理廠及設計中的污水處理廠其算法有所不同?

1)已經(jīng)運行的污水處理廠 PPrec=PEST-PER 

(5) 式中 

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

2)設計中的污水處理廠

根據(jù)磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP 

(6) 式中 

PIAT——生化系統(tǒng)進水中總磷設計濃度,mg/L 
PBM ——通過生物合成去除的磷量,PBM= 0.01CBODIATmg/L
CBODIAT——生化系統(tǒng)進水中 BOD5 實測濃度, mg/L 
PBioP——通過生物過量吸附去除的磷量,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(jù)如下幾種情況進行估算

(1)當生化系統(tǒng)中設有前置厭氧池時
PBioP
可按(0.01~0.015)CBODIAT進行估算? 

(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)CBODIAT 進行估算? 

(3)當生化系統(tǒng)中設有前置反硝化或多級反硝化池,但未設厭氧池時,
PBioP可按≤0.005CBODIAT進行估算?

(4)當水溫較低,回流至反硝化區(qū)的內(nèi)回流混合液部分回流至厭氧池時(此時為改善反硝化效果將厭氧池作為缺氧池使用)
PBioP可按≤0.005CBODIAT進行估算? 

 

 
反滲透計算公式

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水泵計算公式

泵的揚程計算是選擇泵的重要依據(jù),這是由管網(wǎng)系統(tǒng)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,計算出管線的長度、管徑及管件型式和數(shù)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:為正;低于泵入口中心線:為負;

 

S——吸入幾何高度,m;

取值:高于泵入口中心線:為負;低于泵入口中心線:為正;

 

Pd、Ps——容器內(nèi)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——進出口局部阻力損失,m液柱;

h ——泵的揚程,m液柱

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h=D+S+hf1+hf2+h3+Pd-Ps

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h= D-S+hf1+hf2+hf3+Pd-Ps

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h= D+S+hf1+hf2+hf3+Pd-Ps

計算式中各參數(shù)符號的意義↓

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某些工業(yè)管材的ε約值見下表

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 管網(wǎng)局部阻力計算 水處理常用計算公式匯總 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池……

常用管件和閥件底局部阻力系數(shù)ζ水處理常用計算公式匯總 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池……

 

 
隔油池計算公式

1、設計基準

 

可能分離的油的最小粒徑:d≥15μm;

油的密度:ρ=0.92~0.95g/cm3;

隔油池水平流速:v≤0.9m/min,且不大于油滴上浮速度的15倍;

池子的尺寸范圍:深度0.9~2.4m;寬度1.8~6.1m;深度/寬度0.3~0.5;安全系數(shù)k=1.6。

 

2、計算

 

過水斷面積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)

水處理常用計算公式匯總 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池……
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——動力粘度系數(shù),(g·s)/cm2,當水溫為20℃時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(qū)有效長度,m;

L2=kvt,m (3-5-39)

 

式中 

t——沉淀時間,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。

 

3、浮上油的處置

 

浮油經(jīng)撇油管收集,自流出水外。在浮油量不 大,來水比較穩(wěn)定時,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 低時粘度較大的浮油,貯油坑里可設蒸汽加熱。

 

水處理常用計算公式匯總 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池……

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型過濾器。


  
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