35%含量錳砂濾料廠家格柵、污泥池、風機、MBR、AAO進出水系統以及芬頓、碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池計算公式

　　35%含量錳砂濾料生產廠家格柵、污泥池、風機、MBR、AAO進出水系統以及芬頓、碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池計算公式。水處理公式是我們在工作中經常要使用到的東西，在這里我總結了幾個常常用到的計算公式，按順序分別為格柵、污泥池、風機、MBR、AAO進出水系統以及芬頓、碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池計算公式，由于篇幅較長，大家可選擇有目的性的觀看。

　　格柵的設計計算

　　一、格柵設計一般規定

　　1、柵隙

　　(1)水泵前格柵柵條間隙應根據水泵要求確定。

　　(2) 廢水處理系統前格柵柵條間隙，應符合下列要求：最大間隙40mm，其中人工清除25~40mm，機械清除16~25mm。廢水處理廠亦可設置粗、細兩道格柵，粗格柵柵條間隙50~100mm。

　　(3) 大型廢水處理廠可設置粗、中、細三道格柵。

　　(4) 如泵前格柵間隙不大于25mm，廢水處理系統前可不再設置格柵。

　　2、柵渣

　　(1) 柵渣量與多種因素有關，在無當地運行資料時，可以采用以下資料。

　　格柵間隙16~25mm;0.10~0.05m3/103m3 (柵渣/廢水)。

　　格柵間隙30~50mm;0.03~0.01m3/103m3 (柵渣/廢水)。

　　(2) 柵渣的含水率一般為80%，容重約為960kg/m3。

　　(3) 在大型廢水處理廠或泵站前的大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3)，一般應采用機械清渣。

　　3、其他參數

　　(1) 過柵流速一般采用0.6~1.0m/s。

　　(2) 格柵前渠道內水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

　　(3) 格柵傾角一般采用45°~75°，小角度較省力，但占地面積大。

　　(4) 機械格柵的動力裝置一般宜設在室內，或采取其他保護設備的措施。

　　(5) 設置格柵裝置的構筑物，必須考慮設有良好的通風設施。

　　(6) 大中型格柵間內應安裝吊運設備，以進行設備的檢修和柵渣的日常清除。

　　二、格柵的設計計算

　　1、平面格柵設計計算

　　(1) 柵槽寬度B

　　式中，S為柵條寬度，m;n為柵條間隙數，個;b為柵條間隙，m;為最大設計流量，m3/s;a為格柵傾角，(°); h為柵前水深，m，不能高于來水管(渠)水深;v為過柵流速，m/s。

　　(2) 過柵水頭損失如

　　式中，h0為計箅水頭損失，m;k為系數，格柵堵塞時水頭損失增大倍數，一般采用3;ζ 為阻力系數，與柵條斷而形狀有關，按表2-1-1阻力系數ζ計箅公式計算;g為重力加速度，m/s2。

　　(3) 榭后槽總高H

　　式中，h2為柵前渠道超高，m，—般采用0.3。

　　(4) 柵槽總長L

　　式中，L1為進水渠道漸寬部分的長度，m;L2為柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度;H1為柵前渠道深，m;B1為進水渠寬，m;α1為進水渠道漸寬部分的展開角度，(°)，一般可采用20。

　　(5)每日柵渣量W

　　式中，W1為柵渣量，m3/103m3廢水，格柵間隙為16~25mm時，W1=0.10~0.05;格柵間隙為30~50mm時，W1 =0.03~0.01;Kz為城市生活污水流量總變化系數。

　　污泥池計算公式

　　一、地基承載力驗算

　　1、基底壓力計算

　　(1)水池自重Gc計算

　　頂板自重G1=180.00 kN

　　池壁自重G2=446.25kN

　　底板自重G3=318.75kN

　　水池結構自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN

　　(2)池內水重Gw計算

　　池內水重Gw=721.50 kN

　　(3)覆土重量計算

　　池頂覆土重量Gt1= 0 kN

　　池頂地下水重量Gs1= 0 kN

　　底板外挑覆土重量Gt2= 279.50 kN

　　底板外挑地下水重量Gs2= 45.50 kN

　　基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN

　　基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN

　　(4)活荷載作用Gh

　　頂板活荷載作用力Gh1= 54.00 kN

　　地面活荷載作用力Gh2= 65.00 kN

　　活荷載作用力總和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN

　　(5)基底壓力Pk

　　基底面積: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.000×8.500 = 42.50 m2

　　基底壓強: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

　　=(945.00+721.50+279.50+45.50+119.00)/42.500= 49.66 kN/m2

　　2、修正地基承載力

　　(1)計算基礎底面以上土的加權平均重度rm

　　rm=[1.000×(20.00-10)+2.000×18.00]/3.000

　　= 15.33 kN/m3

　　(2)計算基礎底面以下土的重度r

　　考慮地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3

　　(3)根據基礎規范的要求，修正地基承載力:

　　fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)

　　= 100.00+0.00×10.00×(5.000-3)+1.00×15.33×(3.000-0.5)

　　= 138.33 kPa

　　3、結論

　　Pk=49.66

　　二、抗浮驗算

　　抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=945.00+279.50+45.50=1270.00 kN

　　浮力F=(4.500+2×0.250)×(8.000+2×0.250)×1.000×10.0×1.00=425.00 kN

　　Gk/F=1270.00/425.00=2.99 > Kf=1.05, 抗浮滿足要求。

　　三、荷載計算

　　1、頂板荷載計算:

　　池頂板自重荷載標準值：P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2

　　池頂活荷載標準值：Ph= 1.50 kN/m2

　　池頂均布荷載基本組合：

　　Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2

　　池頂均布荷載準永久組合：

　　Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2

　　2、池壁荷載計算:

　　池外荷載：主動土壓力系數Ka= 0.33

　　側向土壓力荷載組合(kN/m2)：

　　池內底部水壓力： 標準值= 25.00 kN/m2, 基本組合設計值=31.75 kN/m2

　　3、底板荷載計算(池內無水，池外填土)：

　　水池結構自重標準值Gc=945.00kN

　　基礎底面以上土重標準值Gt=279.50kN

　　基礎底面以上水重標準值Gs=45.50kN

　　基礎底面以上活載標準值Gh=119.00kN

　　水池底板以上全部豎向壓力基本組合：

　　Qb = (945.00×1.20+279.50×1.27+45.50×1.27+119.00×1.27×0.90)/42.500

　　= 39.59kN/m2

　　水池底板以上全部豎向壓力準永久組合：

　　Qbe = (945.00+279.50+45.50×1.00+1.50×36.000×0.40+10.00×6.500×0.40)/42.500

　　= 31.00kN/m2

　　板底均布凈反力基本組合:

　　Q = 39.59-0.300×25.00×1.20= 30.59 kN/m2

　　板底均布凈反力準永久組合:

　　Qe = 31.00-0.300×25.00

　　= 23.50 kN/m2

　　4、底板荷載計算(池內有水，池外無土):

　　水池底板以上全部豎向壓力基本組合：

　　Qb=[4.500×8.000×1.50×1.27+945.00×1.20+(3.900×7.400×2.500)×10.00×1.27]/42.500

　　= 49.86kN/m2

　　板底均布凈反力基本組合：

　　Q = 49.86-(0.300×25.00×1.20+2.500×10.00×1.27) = 9.11kN/m2

　　水池底板以上全部豎向壓力準永久組合：

　　Qbe=[4.500×8.000×1.50×0.40+945.00+(3.900×7.400×2.500)×10.00]/42.500

　　= 39.72kN/m2

　　板底均布凈反力準永久組合：

　　Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)

　　= 7.22kN/m2

　　四、內力、配筋及裂縫計算

　　1、彎矩正負號規則

　　頂板：下側受拉為正,上側受拉為負

　　池壁：內側受拉為正,外側受拉為負

　　底板：上側受拉為正,下側受拉為負

　　2、荷載組合方式

　　1.池外土壓力作用(池內無水，池外填土)

　　2.池內水壓力作用(池內有水，池外無土)

　　3.池壁溫濕度作用(池內外溫差=池內溫度-池外溫度)

　　頂板內力：

　　計算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四邊簡支

　　按雙向板計算：

　　B側池壁內力：

　　計算跨度：Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m , 三邊固定,頂邊簡支

　　池壁類型：淺池壁,按豎向單向板計算

　　池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m)：

　　基本組合：-8.13， 準永久組合：-5.61

　　池內水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m)：

　　基本組合：6.95，準永久組合：5.47

　　基本組合作用彎矩表(kN·m/m)

　　底板內力：

　　計算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四邊簡支+池壁傳遞彎矩按雙向板計算。

　　1、池外填土，池內無水時，荷載組合作用彎矩表(kN·m/m)

　　基本組合作用彎矩表：

　　配筋及裂縫：

　　配筋計算方法：按單筋受彎構件計算板受拉鋼筋。

　　裂縫計算根據《水池結構規程》附錄A公式計算。

　　按基本組合彎矩計算配筋,按準永久組合彎矩計算裂縫，結果如下：

　　頂板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)

　　風機常需用的計算公式

　　(簡化，近似，一般情況下用)

　　1、軸功率：

　　注：0.8是風機效率,是一個變數,0.98是一個機械效率也是一個變數(A型為1,D、F型為0.98,C、B型為0.95)

　　2、風機全壓：(未在標準情況下修正)

　　式中：P1=工況全壓(Pa)、P2=設計標準壓力(或表中全壓Pa)、B=當地大氣壓(mmHg)、T2=工況介質溫度℃、T1= 表中或未修正的設計溫度℃、760mmHg=在海拔0m,空氣在20℃情況下的大氣壓。

　　海撥高度換算當地大氣壓：

　　(760mmHg)-(海撥高度÷12.75)=當地大氣壓 (mmHg)

　　注：海拔高度在300m以下的可不修正。

　　1mmH2O=9.8073Pa

　　1mmHg=13.5951mmH2O

　　760mmHg=10332.3117 mmH2O

　　風機流量0～1000m海撥高度時可不修正;

　　1000～1500M海撥高度時加2%的流量;

　　1500～2500M海撥高度時加3%的流量;

　　2500M以上海撥高度時加5%的流量。

　　比轉速：ns

 

　　MBR計算公式

 

　　AAO進出水系統設計計算

　　一、曝氣池的進水設計

　　初沉池的來水通過DN1000mm 的管道送入厭氧—缺氧—好氧曝氣池首端的進水渠道，管道內的水流速度為0.84m/s。在進水渠道中污水從曝氣池進水口流入厭氧段，進水渠道寬1.0m，渠道內水深為1.0m，則渠道內最大水流速度

　　式中：v1——渠內最大水流速度(m/s );

　　b1——進水渠道寬度(m);

　　h1——進水渠道有效水深(m)。

　　設計中取b1=1.0m，h1=1.0m

　　V1=0.66/(2×1.0×1.0)=0.33m/s

　　反應池采用潛孔進水，孔口面積

　　F=Qs/Nv2

　　式中：F——每座反應池所需孔口面積(m2);

　　v2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。

　　設計中取v2=0.4 m/s

　　F=0.66/2×0.4=0.66m2

　　設每個孔口尺寸為0.5m×0.5m，則孔口數

　　N=F/f

　　式中：n——每座曝氣池所需孔口數(個);

　　f——每個孔口的面積( m2 )。

　　n=0.66/0.5×0.5=2.64

　　取n=3

　　孔口布置圖如下圖圖所示：

　　二、曝氣池出水設計

　　厭氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭

　　式中：H——堰上水頭(m);

　　Q——每座反應池出水量(m3/s)，指污水最大流量( 0.579m/s);與回流污泥量、回流量之和(0.717×160% m3/s);

　　m——流量系數，一般采用0.4～0.5;

　　b——堰寬(m);與反應池寬度相等。

　　設計中取m=0.4，b=5.0m

　　設計中取為0.19m。

　　厭氧—缺氧—好氧池的最大出水流量為(0.66+0.66/1.368×160%)=1.43m3/s，出水管管徑采用DN1500mm，送往二沉池，管道內的流速為0.81m/s。

　　芬頓計算公式

 

 

　　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｡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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