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10-3pa•S)。
试计算该絮凝池的速度梯度,并校核。
Q=400m3/hP1=195wP2=120wP3=60wP4=30wT=20min
U=1.14×
10-3pa•sv=Q•T=400÷
60×
20=133.4m3
校核:
因为前者在20—70s-1之间,后者在1×
104—1×
105之间,故符合要求。
例题三:
某机械絮凝池分为三格,每格有效容积为26m3,每格中各设置一台垂直轴浆
板搅拌器,且尺寸均相等。
三台搅拌器搅拌功率依次为150w53w9.6w。
(1)请核算絮凝池的G值(u=1.14×
10-3pa•S)
(2)在此基础上判断机械絮凝池是否满足絮凝要求
(1):
由题意得:
v=26m3P1=150wP2=53wP3=9.6w
(2)根据值应在20—70s-1范围之内
=49s-1符合要求
故判断机械絮凝池能满足絮凝要求。
补充:
已知:
k=5.4×
10-5,G=30s-1经过絮凝后要求水中颗粒数量浓度少于3/4,即
Co/Ci=4,试按理想反应器做以下计算。
(1)采PF型反应器所需混凝时间为多少分钟?
(2)采CSTR型反应器所需混凝时间为多少分钟?
(3)采4个CSTR型反应器串联所需混凝时间为多少分钟?
(1)采PF型反应器时
(2)采CSTR型反应器时
(3)采4个CSTR型反应器串联时
理想反应器的物质在不同反应级的平均停留时间。
反应级
平均停留时间
CMB型
PF型
CSTR型
1
2
C0—组分i的流入浓度
Ci—反应器内组分i的浓度
例题:
已知化学反应符合一级反应动力学,要求经过反应物质浓度下降99%。
反应速率k为0.33min-1,若采用理想CSTR型反应器,需要多少反应时间?
若采用PF反应器需要多少反应时间?
已知k=0.33min-1
若采用CSTR型反应器(一级反应)
因为
若采用PF型反应器(一级反应)
若采用CSTR型反应器,需要300min反应时间
若采用PF型反应器,需要14min反应时间
2、过滤
求滤池面积,校核强制滤速
(1)滤池有效工作时间
=工作时间-反冲洗时间
(2)滤池面积
—滤池有效工作时间
V—过滤速度m/h
校核强制滤速
N—滤池的个数
例题1、水厂日产水量为50万m3/d,水产自用水系数取5%,利用普通快滤池(共12个滤池)为过滤单元,若滤池每日工作24小时,期间冲洗1次,每次用时0.2h,实际滤速为10m/h,请设计滤池(设计,校核)
解:
Q=50(1+5%)=50×
1.05=52.5m3/d
=24-0.2=23.8hv=10m/h
例题2、设计流量=3000m3/d,水厂自用水量占5%,滤速v=10m/h,冲洗时间=6min。
冲洗周期=12h。
滤池连续24h运转,求滤池面积校核强制滤速,N=12
=3000m3/d
V=10m/ht=6min=12-t=11.9h
3、消毒
①消毒剂投加量,用反应器计算v、T
Q=0.001aQ1
Q—加氯量kg/h
a—最大需氯量mg/L
Q1—需消毒的水量m3/h
①折点加氯量
C=a+10N(mg/L)
N—水中氨氮量mg/L
例题1、已知条件:
水厂设计水量Q1=10500m3/d(包括水厂自用水量),采用滤后加氯消毒,最大需氯量a=3mg/L,求加氯量Q?
由题意得
Q=0.001aQ1=0.001×
3×
437.5=1.3kg/h
4、平流式沉淀池——给水工程
L—沉淀区长度m
B—沉淀区宽度m
h0—沉淀区水深m
t—水在沉淀区的停留时间s
u0—颗粒的截留沉降速度m/s(反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速)
v—水平流速m/s
q—表面负荷或溢流率
BL—表面积Bh0——截面积
某特点颗粒去除率公式为(ui一定小于u0)
由上式可得:
悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关,而与其他因素,如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。
上式反映问题:
①当去除率一定时,颗粒沉速ui越大,则表面负荷也越高,产水量越大。
或者产水量和表面负荷不变时,ui越大则去除率E越高。
颗粒沉速ui的大小与絮凝效果有关,所以生产上一般均重视混凝工艺
②颗粒沉速ui一定时,增加沉淀池表面积可以提高去除率。
当沉淀池容积一定时,池身浅些则表面积大些,去除率可以高些,即“浅池理论”。
斜管,斜板沉淀池的发展基于此理论。
平流式沉淀池的设计计算
1、停留时间v—有效体积m3Q—沉淀池的设计流量m3/h
2、A、按照表面负荷Q/A的关系,计算出沉淀池表面积A
沉淀池长度L=3.6vTv—水平流速mm/sT—停留时间hL—沉淀池长度m沉淀池宽度—
B、按照停留时间T,用下式计算沉淀池有效容积(不计污泥区)
V=QTT—停留时间hv—沉淀池有效容积m3Q—产水量m3/h
3、Fr=费劳德数R—水力半径mv—水平流速m/s
g—9.8m/s2R=
R=(非满流)R=(满流)
Fr表示水流的稳定性10-5≤Fr≥10-4
4、水流的紊动性用雷诺数Re判别
Re=v—水平流速m/sR—水力半径mv—水的运动粘度m2/s
平流式沉淀池中水流的Re一般为4000—5000,属紊流状态
在沉淀池中,通常要求降低Re值以有利于颗粒沉降
例题1、设计日产水量Q为10万m3的平流式沉淀池,水厂本身用水量占5%,采用两组池子。
表面负荷Q/A=0.6mm/s=51.8m3/(m2•d)
沉淀池停留时间T=1.5h
沉淀池水平流速V=14mm/s
Q=10万m3=1000m3=1×
105m3/d
Q总=Q•(1+15%)=1.05×
每组池子设计流量
沉淀池表面积
沉淀池池长L=3.6VT=3.6×
14×
1.5=75.6m
沉淀池池宽
由于宽度较长,沿纵向安置一隔墙分成两格,每格的宽度为13.4/2=6.7m
沉淀池的有效水深为(采用3.5m,包括保护高度)
水利条件校核
例题2、水厂产水量为20万m3/d,若不考虑水厂自用水,采用两组平流式沉淀池作为沉淀单元,设计参数如下:
水平流速v=20mm/s;
水力停留时间2.0h,沉淀池有效水深采用3.0m.试进行平流式沉淀池的设计工艺。
(已知动力粘滞系数u=1.02×
10-3N•s/m2)
每组设计流量
沉淀池长度
沉淀池宽度
∵10-5<1.78×
10-4<10-4
∴沉淀池符合设计要求
例题3、某城市最大时污水量为1800m3/h,原污水悬浮物浓度C1=250mg/L,排放污水悬浮物允许的浓度为C1=80mg/L,拟用辐流式沉淀池处理。
试计算去除率以及沉淀池的基本尺寸。
(沉淀时间为1.5h,沉淀池有效水深为3,3m)
(1)沉淀池去除率
(2)沉淀池容积
定位两座池
每池表面积
沉淀池半径
沉淀池直径
例题4、有一工业废水,废水排放量为180m3/h,废水中悬浮物浓度较高,拟设计一座平流式沉淀池对对其进行处理,沉淀池设计参数为:
停留时间1.5h,有效水深为3.0m。
池宽为4.5m,请计算沉淀池的表面负荷和长度。
表面负荷
沉淀池的表面负荷为2m/h,
沉淀池长度为20m。
例题5、平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d,水厂自用水量按5%计,颗粒截留沉速为0.7mm/s,其表面负荷为多少?
例题6、非凝聚性悬浮颗粒在实验条件下的沉淀数据列于下表,试确定理想平流式沉淀池当表面负荷为43.2m3/m2•d时的悬浮物去除率百分率。
实验管取样口在取样水面下120cm
C表示在时间t时各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度
C0表示初始的悬浮物浓度
沉淀实验记录
取样时间min
15
30
45
60
90
180
C/C0
0.96
0.81
0.62
0.46
0.23
0.06
则沉淀数据U0值计算统计
8
4
2.67
1.33
0.67
从图上查得时,小于该沉速的颗粒组分等于.
从图上,相当于积分式,的阴影部分面积为1.19
总去除率百分率为:
例题7、平流式沉淀池设计流量为720m3/h,要求沉速≥0.4mm/s的颗粒全部取出,试按理想沉淀条件,求:
(1)所需沉淀池平面积为多少?
(2)沉速为0.1mm/s的颗粒,可去除百分之多少?
所需沉淀池平面积为500m2
沉速为0.1mm/s的颗粒,去除率为25%
5、污水处理计算
Q—污水流量S0—原污水底物浓度
V—曝气池容积X—曝气池内活性污泥浓度
Xe—处理水中活性污泥浓度Se—处理水底物浓度
QW—排泥量QR—回流污泥量
Xr—回流污泥浓度
1、BOD污泥负荷率(VS)
Q—污水流量(m3/d)S0—原污水有机物浓度(mg/LkgBOD/m3)
V—曝气池容积m3X—曝气池内活性污泥浓度
2、
θC—污泥龄,d
ΔX—每天排出去污泥量,kg/d
3、
Xe—处理水中活性污泥浓度(kg/m3)
QW—排泥量(m3/d)
Xr—回流污泥浓度(kg/m3)
4、一般情况下,Xe值极低,可忽略不计。
上式可简化为
5、
SVI—污泥容积指数(mL/g)r—修正指数(1.2左右)
Xr—剩余污泥浓度
6、污泥回流比(R)
污泥回流比(R)是指从二沉池到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比
7、曝气时间(t)HRT
例题1、从活性污泥曝气池中取出混合液500ml于500ml量筒中,30min后沉淀污泥量为150ml,试计算SV;
曝气池中MLSS=3000mg/L,求SVI;
曝气池运行是否正常?
解
(1)
(2)
∵SVI值在70~100之间
∴曝气池运行正常
例题2、曝气池废水量为Q=3×
105m3/d,停留时间为8h,MLSS=4000mg/L,二沉池下部污泥浓度为8000mg/L,二沉池上清液SS为10mg/L,要是θC=20d,则每天排泥多少?
(1)当考虑上清液污泥浓度时
(2)当不考虑上清液污泥浓度时
例题3、试设计某种连续流混合式活性污泥法进水平均量为30240m3/d,进水BOD为250mg/L,要求出水BOD为20mg/L,曝气池的容积负荷为1.0kg/m3d,稳定运行状态下的剩余污泥量为750kg/d,并通过曝气池直接排泥,测得混合液30min,沉降比SV为25%,曝气池污泥混合液浓度为2500mg/L
(1)计算曝气池容积(m3)
(2)确定某污泥体积指数SVI值(mL/g)
(3)计算水力停留时间(h)
(4)计算污泥停留时间(d)
(1)
(3)
(4)
6、活性污泥增殖量
ΔX—活性污泥每日在曝气池内的净增殖量
Y—产率系数,即微生物每代谢1kgBOD所合成的MLSSkg数
Se—经活性污泥法处理系统处理后,出水中残留的有机物浓度,【质量】【体积】-1,kgBOD/m3
S0—原污水中有机物浓度
Sr—污水中被利用的有机物浓度kg/m3表示
Kd—衰减速率,即活性污泥微生物的自身氧化速率,d-1
V—容积,曝气池有机容积,m3
X—曝气池中活性污泥浓度mg/L,kgMLSS/m3
将上式各项各除以XV,则上式变为
q称为BOD比降解速率,其量纲与污泥负荷相同,单位kgBOD/kgMLSS•d
去除负荷:
负荷:
θC—污泥龄
θC与BOD比降解速率q呈负相关关系
生活污水或性质与其相似的工业废水,Y值可取0.5~0.65,Kd可取0.05~0.1
城市污水或性质与其相似的工业废水,Y值可取0.4~0.5,Kd可取0.07左右
例题1、活性污泥曝气池进水水量为50000m3/d,进水BOD5为250mg/L,BOD5去除率为90%,曝气池内污水浓度为3000mg/L,产率系数为0.55kgMLSS/kgBOD5,衰减系数为0.1d,污泥停留时间为20d,计算活性污泥曝气池的体积。
解得:
v=13750m3
活性污泥曝气池的体积为13750m3
例题3、已知活性污泥曝气池进水水量Q=10000m3/d,进水BOD5为200mg/L,混合液浓度MLVSS=1350mg/L,f=0.75,Y=0.5kgMLSS/kgBOD5,kd=0.1d-1,反应器污泥龄为=20d。
若使曝气池BOD5去除率90%以上,求曝气池的最小容积。
曝气池的最小容积为3333m3。
例题3、某城市生活污水采用活性污泥法处理,废水量2500m3/d,曝气池容积V=8000m3,进水BOD5为300mg/L,BOD5去除率为90%,曝气池混合液固体浓度3000mg/L,其中挥发性悬浮固体占75%,求污泥负荷率为FW,污泥龄,每日剩余污泥量,每日所需氧量,生活污水有关参数如下:
a=0.60,b=0.07;
A=0.45,B=0.14
例题4、已知活性污泥曝气池进水量Q=2400m3/d,进水BOD5为180mg/L,出水BOD5为40mg/L,混合液浓度MLVSS=1800mg/L,曝气池容积v=500m3,a=0.65,b=0.096d-1,求剩余污泥量Δx,并据此计算机总充氧量R
7、生物滤池计算
回流比:
回流水量(QR)与原污水量(Q)之比称为回流比(R)
喷洒在滤池表面的总水量(QT)为
总水量(QT)与原污水量(Q)之比称为循环比(F)
采取处理水回流措施,原污水的BOD(或COD)被稀释,进入滤池的污水BOD浓度
根据
Sa—向滤池表面喷洒污水的BOD值,mg/L
S0—原污水的BOD值,mg/L
Se—滤池处理后水的BOD值,mg/L
R—回流比
(1)BOD5—容积负荷率NV,每m3滤料在每日内所接受的BOD5值,gBOD5/(m3滤料•d)
(2)BOD—面积负荷率NA,每m2滤池每日内所接受的BOD5值,gBOD5/(m3滤料•d)
(3)水力负荷Nq—每m2滤池面积每日所能接受的污水量
计算类型:
求滤池面积Vm3;
深度H/D;
表面积A
V=A•H
回流稀释倍数n
(1)按BOD5—容积负荷率计算
Q—原污水平均流量m3/d
滤池表面积
(2)按BOD—面积负荷率计算
(3)按水力负荷Nq计算
滤池面积
例题1、某城镇污水总排放量为10000m3/d,BOD5浓度是600mg/L,用回流式生物滤池处理,要求出水BOD5达到30mg/L以下,试设计生物滤池。
Q=10000m3/dS0=600mg/LSe=30mg/L
(1)回流比
由于,所以需用出水回流,设回流稀释后BOD5浓度Sa=200mg/L
(2)滤床体积
设滤床的有机负荷率NV=1.0kgBOD5/(m3/d)则
(3)滤床高度,h取2.0m
(4)滤池表面积
(5)校核
BOD—面积负荷率NA
例题2、污水处理厂设计流量为1万m3/d,进水BOD5浓度为280mg/L,进入生物滤池的BOD5浓度取130mg/L,出水BOD5为30mg/L,采用4座高负荷生物滤池,BOD5面积负荷取1700g/(m2•d),滤料层深度取2m,求回流稀释倍数,生物滤池的滤料总表面面积,总滤料容积和池径。
(1)回流稀释倍数n
(2)生物滤池的滤料总表面面积A
(3)总滤料容积
(4)池径
∵采用4座高负荷生物滤池
∴
故
例题3、如采用高负荷生物滤池处理某城市污水,已知进水量为20000m3/d,进入水BOD5浓度取180mg/L,BOD—面积负荷率为1800gBOD5/(m2•d)为,池深2m,计算高负荷生物滤池的体积
校核BOD—容积负荷率NV
例题4、选用高负荷生物滤池进行处理污水,水量为5200m3/d,原水BOD5浓度为30mg/L,初次沉淀池BOD5去除率为30%,要求生物滤池的进水BOD5浓度为150mg/L,出水BOD5浓度为30mg/L,负荷率FW=1.2kgBOD5/(m3滤料•d),试确定该滤池容积,回流比,水力负荷率。
(1)回流比R
(2)滤池容积V
(3)水力负荷Nq
Nq在10~30m3/m2•d之间,故符合要求
例题5、已知某城镇人口80000人,排水量为100L/人•d,BOD5为20g/人•d,设有一座工厂,污水量为2000m3/d,其BOD5浓度为600mg/L,拟混合后采用高负荷生物滤池进行处理,处理后出水BOD5浓度达30mg/L,设回流稀释后滤池进水BOD5浓度为170mg/L,生物滤池有机负荷率为800gBOD5/(m3•d),试计算生物滤池的总体积,设池深2.2m,用滤率校核,所得水力负荷略大于10,满足条件。
(1)混合液S0
(2)回流比R
所以水力负荷率略大于10,满足条件
例题6、某城市设计人口N=100000人,排水量标准为200L/人•d,BOD5按每人1。
27g/d考虑,室内设有排水量较大的肉类加工厂一座,生产废水量1500m3/d。
BOD5浓度1800mg/L,求混合后污水BOD5的值低于30mg/L,Sa=132mg/L,滤料层深度取2.0m,BOD面积负荷率取1750gBOD5/(m2•d),计算滤池容积,滤池表面积。
(1)混合后污水BOD5值
(2)回流比
(3)滤池容积
(4)校核
①对BOD—容积负荷校核
②对BOD—水力负荷校核
Nq在10~30范围内,故符合要求
参考复习题
1、已知化学反应符合一级反应动力学,要求经过反应物质浓度下降90%。
反应速率k为0.45min-1,若采用理想CSTR型反应器,需要多少反应时间?
2、已知化学反应符合一级反应动力学,要求经过反应物质浓度下降90%。
反应速率k为0.45min-1,若采用恒流搅拌串联型反应器,已知串联级数是3级,求污水在该串联型反应器系统中的水力停留时间。
3、隔板絮凝池设计流量75000m3/d,絮凝池有效容积1100m3,絮凝池总水头损失为0.26m,求絮凝池总的平均速度梯度值,和GT之各为多少?
(水温按150°
c计,水的动力粘度μ=1.14×
10-3pa•s)
4、普通滤池中使用的煤、砂双层滤料滤层,无烟煤滤料的粒径为0.8~1.8mm(当量粒径取1.24mm),石英砂滤料的粒径为0.5~1.2mm(当量粒径为0.8mm),滤层厚度皆400mm,求这种滤料滤层厚度的厚径比。
5、(2009.04真题)污水处理厂设计流量为1万m3/d,进水BOD5浓度为280mg/L,进入生物滤池的BOD5浓度取130mg/L,出水BOD5为30mg/L,采用4座高负荷生物滤池,BOD5面积负荷取1700g/(m2•d),滤料层深度取2m,求回流稀释倍数,生物滤池的滤料总表面面积,总滤料容积和池径。
6、(2009.04真题)水厂产水量
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