35%含量锰砂滤料厂家格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式

　　35%含量锰砂滤料厂家格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式

　　35%含量锰砂滤料生产厂家格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式。水处理公式是我们在工作中经常要使用到的东西，在这里我总结了几个常常用到的计算公式，按顺序分别为格栅、污泥池、风机、MBR、AAO进出水系统以及芬顿、碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池计算公式，由于篇幅较长，大家可选择有目的性的观看。

　　格栅的设计计算

　　一、格栅设计一般规定

　　1、栅隙

　　(1)水泵前格栅栅条间隙应根据水泵要求确定。

　　(2) 废水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：最大间隙40mm，其中人工清除25~40mm，机械清除16~25mm。废水处理厂亦可设置粗、细两道格栅，粗格栅栅条间隙50~100mm。

　　(3) 大型废水处理厂可设置粗、中、细三道格栅。

　　(4) 如泵前格栅间隙不大于25mm，废水处理系统前可不再设置格栅。

　　2、栅渣

　　(1) 栅渣量与多种因素有关，在无当地运行资料时，可以采用以下资料。

　　格栅间隙16~25mm;0.10~0.05m3/103m3 (栅渣/废水)。

　　格栅间隙30~50mm;0.03~0.01m3/103m3 (栅渣/废水)。

　　(2) 栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。

　　(3) 在大型废水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。

　　3、其他参数

　　(1) 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。

　　(2) 格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。

　　(3) 格栅倾角一般采用45°~75°，小角度较省力，但占地面积大。

　　(4) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。

　　(5) 设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。

　　(6) 大中型格栅间内应安装吊运设备，以进行设备的检修和栅渣的日常清除。

　　二、格栅的设计计算

　　1、平面格栅设计计算

　　(1) 栅槽宽度B

　　式中，S为栅条宽度，m;n为栅条间隙数，个;b为栅条间隙，m;为最大设计流量，m3/s;a为格栅倾角，(°); h为栅前水深，m，不能高于来水管(渠)水深;v为过栅流速，m/s。

　　(2) 过栅水头损失如

　　式中，h0为计箅水头损失，m;k为系数，格栅堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3;ζ 为阻力系数，与栅条断而形状有关，按表2-1-1阻力系数ζ计箅公式计算;g为重力加速度，m/s2。

　　(3) 榭后槽总高H

　　式中，h2为栅前渠道超高，m，—般采用0.3。

　　(4) 栅槽总长L

　　式中，L1为进水渠道渐宽部分的长度，m;L2为栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度;H1为栅前渠道深，m;B1为进水渠宽，m;α1为进水渠道渐宽部分的展开角度，(°)，一般可采用20。

　　(5)每日栅渣量W

　　式中，W1为栅渣量，m3/103m3废水，格栅间隙为16~25mm时，W1=0.10~0.05;格栅间隙为30~50mm时，W1 =0.03~0.01;Kz为城市生活污水流量总变化系数。

　　污泥池计算公式

　　一、地基承载力验算

　　1、基底压力计算

　　(1)水池自重Gc计算

　　顶板自重G1=180.00 kN

　　池壁自重G2=446.25kN

　　底板自重G3=318.75kN

　　水池结构自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN

　　(2)池内水重Gw计算

　　池内水重Gw=721.50 kN

　　(3)覆土重量计算

　　池顶覆土重量Gt1= 0 kN

　　池顶地下水重量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

　　基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN

　　基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN

　　(4)活荷载作用Gh

　　顶板活荷载作用力Gh1= 54.00 kN

　　地面活荷载作用力Gh2= 65.00 kN

　　活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN

　　(5)基底压力Pk

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

　　基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

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

　　2、修正地基承载力

　　(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm

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

　　= 15.33 kN/m3

　　(2)计算基础底面以下土的重度r

　　考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3

　　(3)根据基础规范的要求，修正地基承载力:

　　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、结论

　　Pk=49.66

　　二、抗浮验算

　　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, 抗浮满足要求。

　　三、荷载计算

　　1、顶板荷载计算:

　　池顶板自重荷载标准值：P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2

　　池顶活荷载标准值：Ph= 1.50 kN/m2

　　池顶均布荷载基本组合：

　　Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2

　　池顶均布荷载准永久组合：

　　Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2

　　2、池壁荷载计算:

　　池外荷载：主动土压力系数Ka= 0.33

　　侧向土压力荷载组合(kN/m2)：

　　池内底部水压力： 标准值= 25.00 kN/m2, 基本组合设计值=31.75 kN/m2

　　3、底板荷载计算(池内无水，池外填土)：

　　水池结构自重标准值Gc=945.00kN

　　基础底面以上土重标准值Gt=279.50kN

　　基础底面以上水重标准值Gs=45.50kN

　　基础底面以上活载标准值Gh=119.00kN

　　水池底板以上全部竖向压力基本组合：

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

　　= 39.59kN/m2

　　水池底板以上全部竖向压力准永久组合：

　　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

　　板底均布净反力基本组合:

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

　　板底均布净反力准永久组合:

　　Qe = 31.00-0.300×25.00

　　= 23.50 kN/m2

　　4、底板荷载计算(池内有水，池外无土):

　　水池底板以上全部竖向压力基本组合：

　　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

　　板底均布净反力基本组合：

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

　　水池底板以上全部竖向压力准永久组合：

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

　　= 39.72kN/m2

　　板底均布净反力准永久组合：

　　Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00)

　　= 7.22kN/m2

　　四、内力、配筋及裂缝计算

　　1、弯矩正负号规则

　　顶板：下侧受拉为正,上侧受拉为负

　　池壁：内侧受拉为正,外侧受拉为负

　　底板：上侧受拉为正,下侧受拉为负

　　2、荷载组合方式

　　1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)

　　2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)

　　3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)

　　顶板内力：

　　计算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四边简支

　　按双向板计算：

　　B侧池壁内力：

　　计算跨度：Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m , 三边固定,顶边简支

　　池壁类型：浅池壁,按竖向单向板计算

　　池外土压力作用角隅处弯矩(kN.m/m)：

　　基本组合：-8.13， 准永久组合：-5.61

　　池内水压力作用角隅处弯矩(kN.m/m)：

　　基本组合：6.95，准永久组合：5.47

　　基本组合作用弯矩表(kN·m/m)

　　底板内力：

　　计算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算。

　　1、池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)

　　基本组合作用弯矩表：

　　配筋及裂缝：

　　配筋计算方法：按单筋受弯构件计算板受拉钢筋。

　　裂缝计算根据《水池结构规程》附录A公式计算。

　　按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下：

　　顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)

　　风机常需用的计算公式

　　(简化，近似，一般情况下用)

　　1、轴功率：

　　注：0.8是风机效率,是一个变数,0.98是一个机械效率也是一个变数(A型为1,D、F型为0.98,C、B型为0.95)

　　2、风机全压：(未在标准情况下修正)

　　式中：P1=工况全压(Pa)、P2=设计标准压力(或表中全压Pa)、B=当地大气压(mmHg)、T2=工况介质温度℃、T1= 表中或未修正的设计温度℃、760mmHg=在海拔0m,空气在20℃情况下的大气压。

　　海拨高度换算当地大气压：

　　(760mmHg)-(海拨高度÷12.75)=当地大气压 (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

　　风机流量0～1000m海拨高度时可不修正;

　　1000～1500M海拨高度时加2%的流量;

　　1500～2500M海拨高度时加3%的流量;

　　2500M以上海拨高度时加5%的流量。

　　比转速：ns

 

　　MBR计算公式

 

　　AAO进出水系统设计计算

　　一、曝气池的进水设计

　　初沉池的来水通过DN1000mm 的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为0.84m/s。在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段，进水渠道宽1.0m，渠道内水深为1.0m，则渠道内最大水流速度

　　式中：v1——渠内最大水流速度(m/s );

　　b1——进水渠道宽度(m);

　　h1——进水渠道有效水深(m)。

　　设计中取b1=1.0m，h1=1.0m

　　V1=0.66/(2×1.0×1.0)=0.33m/s

　　反应池采用潜孔进水，孔口面积

　　F=Qs/Nv2

　　式中：F——每座反应池所需孔口面积(m2);

　　v2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。

　　设计中取v2=0.4 m/s

　　F=0.66/2×0.4=0.66m2

　　设每个孔口尺寸为0.5m×0.5m，则孔口数

　　N=F/f

　　式中：n——每座曝气池所需孔口数(个);

　　f——每个孔口的面积( m2 )。

　　n=0.66/0.5×0.5=2.64

　　取n=3

　　孔口布置图如下图图所示：

　　二、曝气池出水设计

　　厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头

　　式中：H——堰上水头(m);

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

　　m——流量系数，一般采用0.4～0.5;

　　b——堰宽(m);与反应池宽度相等。

　　设计中取m=0.4，b=5.0m

　　设计中取为0.19m。

　　厌氧—缺氧—好氧池的最大出水流量为(0.66+0.66/1.368×160%)=1.43m3/s，出水管管径采用DN1500mm，送往二沉池，管道内的流速为0.81m/s。

　　芬顿计算公式

 

 

　　碳源计算公式

　　1、碳源选择

　　通常反硝化可利用的碳源分为快速碳源(如甲醇、乙酸、乙酸钠等)、慢速碳源(如淀粉、蛋白质、葡萄糖等)和细胞物质。不同的外加碳源对系统的反硝化影响不同，即使外加碳投加量相同，反硝化效果也不同。

　　与慢速碳源和细胞物质相比，甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠等快速碳源的反硝化速率最快，因此应用较多。表1 对比了四种快速碳源的性能。

　　2、碳源投加量计算

　　1)氮平衡

　　进水总氮和出水总氮均包括各种形态的氮。进水总氮主要是氨氮和有机氮，出水总氮主要是硝态氮和有机氮。

　　进水总氮进入到生物反应池，一部分通过反硝化作用排入大气，一部分通过同化作用进入活性污泥中，剩余的出水总氮需满足相关水质排放要求。

　　2)碳源投加量计算

　　同化作用进入污泥中的氮按BOD5 去除量的5%计，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se 分别为进水和出水的BOD5 浓度。

　　反硝化作用去除的氮与反硝化工艺缺氧池容大小和进水BOD5 浓度有关。

　　反硝化设计参数的概念，是将其定义为反硝化的硝态氮浓度与进水BOD5 浓度之比， 表示为Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。

　　由此可算出反硝化去除的硝态氮

　　[NO3--N]=KdeSi。

　　从理论上讲，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)

　　污水处理厂需消耗外加碳源对应氮量的计算公式为：

　　N=Ne 计 - NsNe 计=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)

　　式中：

　　N—需消耗外加碳源对应氮量，mg/L;

　　Ne 计—根据设计的污水水质和设计的工艺参数计算出能达到的出水总氮，mg/L;

　　Ns— 二沉池出水总氮排放标准， mg/L;

　　Kde—0.35，kg

　　NO3--N/kgBOD5;

　　Si—进水BOD5 浓度，mg/L;

　　Se—出水BOD5 浓度，mg/L;

　　Ne 计需通过建立氮平衡方程计算，生化反应系统的氮平衡见图1。

　　通过计算出的氮量，折算成需消耗的碳量。

　　除磷计算公式

　　1、除磷药剂投加量的计算

　　国内较常用的是铁盐或铝盐，它们与磷的化学反应如式(1)､(2)｡

　　Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)

　　Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)

　　与沉淀反应相竞争的反应是金属离子与OH-的反应，反应式如式(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的磷酸盐，需要1mol的铁离子或铝离子｡

　　由于在实际工程中，反应并不是100%有效进行的，加之OH-会参与竞争，与金属离子反应，生成相应的氢氧化物，如式(3) 和式(4)，所以实际化学沉淀药剂一般需要超量投加，以保证达到所需要的出水 P浓度｡

　　《给水排水设计手册》第5册和德国设计规范中都提到了同步沉淀化学除磷可按1mol磷需投加1.5mol的铝盐 (或铁盐)来考虑｡

　　为了计算方便，实际计算中将摩尔换算成质量单位｡如：

　　1molFe=56gFe，1 molAl=27gAl，1molP=31gP;

　　也就是说去除1kg 磷，当采用铁盐时需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP;

　　当采用铝盐时需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP｡

　　2、需要辅助化学除磷去除的磷量计算

　　同步沉淀化学除磷系统中，想要计算出除磷药剂的投加量，关键是先求得需要辅助化学除磷去除的磷量｡对于已经运行的污水处理厂及设计中的污水处理厂其算法有所不同｡

　　1)已经运行的污水处理厂 PPrec=PEST-PER

　　(5) 式中

　　PPrec——需要辅助化学除磷去除的磷量，mg/L;

　　PEST——二沉池出水总磷实测浓度，mg/L;

　　PER——污水处理厂出水允许总磷浓度，mg/L｡

　　2)设计中的污水处理厂

　　根据磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP

　　(6) 式中

　　PIAT——生化系统进水中总磷设计浓度，mg/L;

　　PBM ——通过生物合成去除的磷量，PBM= 0.01CBOD，IAT，mg/L;

　　CBOD，IAT——生化系统进水中 BOD5 实测浓度， mg/L;

　　PBioP——通过生物过量吸附去除的磷量，mg/L｡

　　PBioP值与多种因素有关，德国 ATV-A131标准中推荐PBioP的取值可根据如下几种情况进行估算：

　　(1)当生化系统中设有前置厌氧池时，

　　PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT进行估算｡

　　(2)当水温较低､出水中硝态氮浓度≥15mg/L，即使设有前置厌氧池，生物除磷的效果也将受到一定的影响，

　　PBioP可按 (0.005~0.01)CBOD，IAT 进行估算｡

　　(3)当生化系统中设有前置反硝化或多级反硝化池，但未设厌氧池时，

　　PBioP可按≤0.005CBOD，IAT进行估算｡

　　(4)当水温较低，回流至反硝化区的内回流混合液部分回流至厌氧池时(此时为改善反硝化效果将厌氧池作为缺氧池使用)，

　　PBioP可按≤0.005CBOD，IAT进行估算｡

 

 

　　反渗透计算公式

 

 

　　水泵计算公式

　　泵的扬程计算是选择泵的重要依据，这是由管网系统的安装和操作条件决定的。计算前应首先绘制流程草图，平、立面布置图，计算出管线的长度、管径及管件型式和数量。

　　一般管网如下图所示，(更多图例可参考化工工艺设计手册)。

　　D——排出几何高度，m;

　　取值：高于泵入口中心线：为正;低于泵入口中心线：为负;

　　S——吸入几何高度，m;

　　取值：高于泵入口中心线：为负;低于泵入口中心线：为正;

　　Pd、Ps——容器内操作压力，m液柱(表压);

　　取值：以表压正负为准

　　Hf1——直管阻力损失，m液柱;

　　Hf2——管件阻力损失，m液柱;

　　Hf3——进出口局部阻力损失，m液柱;

　　h ——泵的扬程，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

　　计算式中各参数符号的意义↓

　　某些工业管材的ε约值见下表↓

　　管网局部阻力计算 ↓

　　常用管件和阀件底局部阻力系数ζ↓

 

 

　　隔油池计算公式

　　1、设计基准

　　可能分离的油的最小粒径：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;

　　池子的尺寸范围：深度0.9～2.4m;宽度1.8～6.1m;深度/宽度0.3～0.5;安全系数k=1.6。

　　2、计算

　　过水断面积A：A=Q/v，m2 (1)

　　式中：

　　Q——处理水量，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——油滴粒径，一般取0.015cm

　　μ——动力粘度系数，(g·s)/cm2，当水温为20℃时μ=0.0102

　　u——油滴上浮速度，m/min

　　池子宽度B和有效水深h1，按设计基准取下限值，然后校核Bh1≥A，否则重新设定B、h1值。

　　池总长度 L=L1+L2+L3+L4

　　式中

　　L1——布水槽宽度，一般取0.5～0.8m;

　　L2——油水分离区有效长度，m;

　　L2=kvt，m (3-5-39)

　　式中

　　t——沉淀时间，min

　　t=h1/u (3-5-40)

　　其他符号同前

　　L3——集水槽宽度，一般取0.8m;

　　L4——吸水井宽度，m。

　　吸水井有效容积大于排水泵5min排水量。

　　3、浮上油的处置

　　浮油经撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，来水比较稳定时，可在池外用油桶接受，否则 需设贮油坑，坑顶面高度与隔油池顶相平。对温度 低时粘度较大的浮油，贮油坑里可设蒸汽加热。

　　1—料斗;2—定量给料器;3—溶解溶液桶;

　　4—搅拌机;5—计量泵;6—Y型过滤器。

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