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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。 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,m 3 /10 3 m 3 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/m 3 (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 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/m 2 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/m 2 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/m 2 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 除磷计算公式 一 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++PO43-→AlPO4↓(1) Fe3++PO43-→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。 二 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) (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) (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进行估返回搜狐,查看更多 |
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