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      水處理公式 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池的計算

      專題網友投稿2022-09-05A+A-

      水處理公式 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池的計算

      環保設計師 環保水圈
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      shuiquan2014

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      以下文章來源于環保設計師

      回復「125 」,領取18頁【水處理常用計算公式】


      之前總結過一波 《水處理常用計算公式》 ,但是還不全,今天再來補充一波。 按順序分別為 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池 計算公式,建議選擇性查閱。

      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、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態的氮。進水總氮主要是氨氮和有機氮,出水總氮主要是硝態氮和有機氮。

      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。

      反硝化設計參數的概念,是將其定義為反硝化的硝態氮濃度與進水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氮

      [NO3--N]=KdeSi。

      從理論上講,反硝化1kg 硝態氮消耗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

      國內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量單位?

      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

      同步沉淀化學除磷系統中,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 標準中推薦 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?出水中硝態氮濃度≥ 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)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,回流至反硝化區的內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≤ 0.005CBOD , 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——容器內操作壓力,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

      計算式中各參數符號的意義↓

      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,貯油坑里可設蒸汽加熱。

      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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