水處理公式 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池的計(jì)算
水處理公式 | 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池的計(jì)算
shuiquan2014
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回復(fù)「125 」，領(lǐng)取18頁(yè)【水處理常用計(jì)算公式】
之前總結(jié)過一波 《水處理常用計(jì)算公式》 ，但是還不全，今天再來補(bǔ)充一波。 按順序分別為 碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池 計(jì)算公式，建議選擇性查閱。
碳源計(jì)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(xì)胞物質(zhì)。不同的外加碳源對(duì)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(xì)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(yīng)用較多。表1 對(duì)比了四種快速碳源的性能。
2、碳源投加量計(jì)算
1）氮平衡
進(jìn)水總氮和出水總氮均包括各種形態(tài)的氮。進(jìn)水總氮主要是氨氮和有機(jī)氮，出水總氮主要是硝態(tài)氮和有機(jī)氮。
進(jìn)水總氮進(jìn)入到生物反應(yīng)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(jìn)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(jì)算
同化作用進(jìn)入污泥中的氮按BOD5 去除量的5%計(jì)，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se 分別為進(jìn)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(jìn)水BOD5 濃度有關(guān)。
反硝化設(shè)計(jì)參數(shù)的概念，是將其定義為反硝化的硝態(tài)氮濃度與進(jìn)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(duì)應(yīng)氮量的計(jì)算公式為：
N=Ne 計(jì) - NsNe 計(jì)=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)
式中：
N—需消耗外加碳源對(duì)應(yīng)氮量，mg/L；
Ne 計(jì)—根據(jù)設(shè)計(jì)的污水水質(zhì)和設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)計(jì)算出能達(dá)到的出水總氮，mg/L；
Ns— 二沉池出水總氮排放標(biāo)準(zhǔn)， mg/L；
Kde—0.35，kg
NO3--N/kgBOD5；
Si—進(jìn)水BOD5 濃度，mg/L；
Se—出水BOD5 濃度，mg/L；
Ne 計(jì)需通過建立氮平衡方程計(jì)算，生化反應(yīng)系統(tǒng)的氮平衡見圖1。
通過計(jì)算出的氮量，折算成需消耗的碳量。
除磷計(jì)算公式
1、除磷藥劑投加量的計(jì)算
國(guó)內(nèi)較常用的是鐵鹽或鋁鹽，它們與磷的化學(xué)反應(yīng)如式(1)?(2)?
Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)
Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)
與沉淀反應(yīng)相競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)是金屬離子與OH-的反應(yīng)，反應(yīng)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(shí)際工程中，反應(yīng)并不是 100% 有效進(jìn)行的，加之 OH - 會(huì)參與競(jìng)爭(zhēng)，與金屬離子反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物，如式 (3) 和式 (4) ，所以實(shí)際化學(xué)沉淀藥劑一般需要超量投加，以保證達(dá)到所需要的出水 P 濃度?
《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 5 冊(cè)和德國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中都提到了同步沉淀化學(xué)除磷可按 1mol 磷需投加 1.5mol 的鋁鹽 ( 或鐵鹽 ) 來考慮?
為了計(jì)算方便，實(shí)際計(jì)算中將摩爾換算成質(zhì)量單位? 如 ：
1molFe=56gFe ， 1 molAl=27gAl ， 1molP=31gP ；
也就是說去除1kg 磷，當(dāng)采用鐵鹽時(shí)需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP；
當(dāng)采用鋁鹽時(shí)需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP?
2、需要輔助化學(xué)除磷去除的磷量計(jì)算
同步沉淀化學(xué)除磷系統(tǒng)中，想要計(jì)算出除磷藥劑的投加量，關(guān)鍵是先求得需要輔助化學(xué)除磷去除的磷量?對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行的污水處理廠及設(shè)計(jì)中的污水處理廠其算法有所不同?
1） 已經(jīng)運(yùn)行的污水處理廠 PPrec=PEST-PER
(5) 式中
PPrec—— 需要輔助化學(xué)除磷去除的磷量， mg/L ； PEST—— 二沉池出水總磷實(shí)測(cè)濃度， mg/L ； PER—— 污水處理廠出水允許總磷濃度， mg/L ?
2） 設(shè)計(jì)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(jìn)水中總磷設(shè)計(jì)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(tǒng)進(jìn)水中 BOD5 實(shí)測(cè)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(guó) ATV-A131 標(biāo)準(zhǔn)中推薦 PBioP 的取值可根據(jù)如下幾種情況進(jìn)行估算 ：
(1) 當(dāng)生化系統(tǒng)中設(shè)有前置厭氧池時(shí) ， PBioP 可按 (0.01~0.015)CBOD ， IAT 進(jìn)行估算?
(2) 當(dāng)水溫較低?出水中硝態(tài)氮濃度≥ 15mg/L ，即使設(shè)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(jìn)行估算?
(3) 當(dāng)生化系統(tǒng)中設(shè)有前置反硝化或多級(jí)反硝化池，但未設(shè)厭氧池時(shí)， PBioP 可按≤ 0.005CBOD ， IAT 進(jìn)行估算?
(4) 當(dāng)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(shí) ( 此時(shí)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(jìn)行估算?
反滲透計(jì)算公式
水泵計(jì)算公式
泵的揚(yáng)程計(jì)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(jì)算前應(yīng)首先繪制流程草圖，平、立面布置圖，計(jì)算出管線的長(zhǎng)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(shè)計(jì)手冊(cè)）。
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(fù)；
S——吸入幾何高度，m；
取值：高于泵入口中心線：為負(fù)；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(fù)為準(zhǔn)
Hf1——直管阻力損失，m液柱；
Hf2——管件阻力損失，m液柱；
Hf3——進(jìn)出口局部阻力損失，m液柱；
h ——泵的揚(yáng)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(jì)算式中各參數(shù)符號(hào)的意義↓
某些工業(yè)管材的ε約值見下表
↓
管網(wǎng)局部阻力計(jì)算
↓
常用管件和閥件底局部阻力系數(shù)ζ
↓
隔油池計(jì)算公式
1、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
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(jì)算
過水?dāng)嗝娣eA：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——?jiǎng)恿φ扯认禂?shù)，(g·s)/cm2，當(dāng)水溫為20℃時(shí)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)取下限值，然后校核Bh1≥A，否則重新設(shè)定B、h1值。
池總長(zhǎng)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(zhǎng)度，m;
L2＝kvt，m (3-5-39)
式中
t——沉淀時(shí)間，min
t=h1/u (3-5-40)
其他符號(hào)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(shí)，可在池外用油桶接受，否則 需設(shè)貯油坑，坑頂面高度與隔油池頂相平。對(duì)溫度 低時(shí)粘度較大的浮油，貯油坑里可設(shè)蒸汽加熱。
1—料斗；2—定量給料器；3—溶解溶液桶；
4—攪拌機(jī)；5—計(jì)量泵；6—Y型過濾器。
關(guān)注「環(huán)保設(shè)計(jì)師」
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