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(如澱粉、蛋白質、葡萄糖等)和細胞物質。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。

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态的氮。進水總氮主要是氨氮和有機氮，出水總氮主要是硝态氮和有機氮。

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，剩餘的出水總氮需滿足相關水質排放要求

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 分别為進水和出水的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。

反硝化設計參數的概念，是将其定義為反硝化的硝态氮濃度與進水BOD5 濃度之比， 表示為Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。

由此可算出反硝化去除的硝态氮

[NO3--N]=KdeSi。

從理論上講，反硝化1kg 硝态氮消耗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—根據設計的污水水質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标準， 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，生化反應系統的氮平衡見圖1。

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

國内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)

與沉澱反應相競争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-會參與競争，與金屬離子反應，生成相應的氫氧化物，如式(3) 和式(4)，所以實際化學沉澱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冊和德國設計規範中都提到了同步沉澱化學除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽 (或鐵鹽)來考慮｡

為了計算方便，實際計算中将摩爾換算成質量單位｡如：

1molFe=56gFe，1 molAl=27gAl，1molP=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

同步沉澱化學除磷系統中，想要計算出除磷藥劑的投加量，關鍵是先求得需要輔助化學除磷去除的磷量｡對于已經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

根據磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP

(6) 式中

PIAT——生化系統進水中總磷設計濃度，mg/L； PBM ——通過生物合成去除的磷量，PBM= 0.01CBOD，IAT，mg/L；CBOD，IAT——生化系統進水中 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，德國 ATV-A131标準中推薦PBioP的取值可根據如下幾種情況進行估算：

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

(2)當水溫較低､出水中硝态氮濃度≥15mg/L，即使設有前置厭氧池，生物除磷的效果也将受到一定的影響，PBioP可按 (0.005~0.01)CBOD，IAT 進行估算｡

(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，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡

(4)當水溫較低，回流至反硝化區的内回流混合液部分回流至厭氧池時(此時為改善反硝化效果将厭氧池作為缺氧池使用)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡

反滲透計算公式

水泵計算公式

泵的揚程計算是選擇泵的重要依據，這是由管網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，計算出管線的長度、管徑及管件型式和數量。

一般管網如下圖所示，（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——容器内操作壓力，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

h＝D S hf1 hf2 h3 Pd－Ps

h= D－S hf1 hf2 hf3 Pd－Ps

h= D＋S hf1 hf2 hf3 Pd－Ps

計算式中各參數符号的意義↓

某些工業管材的ε約值見下表↓

管網局部阻力計算 ↓

常用管件和閥件底局部阻力系數ζ↓

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;

池子的尺寸範圍：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）

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，(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，然後校核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——油水分離區有效長度，m;

L2＝kvt，m (3-5-39)

式中

t——沉澱時間，min

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

其他符号同前

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

浮油經撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，來水比較穩定時，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，貯油坑裡可設蒸汽加熱。

1—料鬥；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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