碳源、除磷、反渗透、水泵和隔油池的计算

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。

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BOD ₅  去除量的5%计，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se 分别为进水和出水的BOD ₅  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BOD ₅  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BOD ₅  浓度之比， 表示为Kde(kgNO ₃ ^- -N/kgBOD ₅ )。

由此可算出反硝化去除的硝态氮

[NO ₃ ^- -N]=KdeSi。

从理论上讲，反硝化1kg 硝态氮消耗2.86kgBOD ₅ ，即：

Kde=1/2.86(kg NO ₃ ^- -N/kgBOD ₅ )

=0.35(kg NO ₃ ^- -N/kgBOD ₅ )

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

NO ₃ ^- -N/kgBOD ₅ ；

Si—进水BOD ₅  浓度，mg/L；

Se—出水BOD ₅  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。

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)｡

Al ₃ ⁺ +PO ₄ ^3- →AlPO ₄ ↓(1)

Fe ₃ ⁺ +PO ₄ ^3- →FePO ₄ ↓(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)｡

Al ₃ ⁺ +3OH ^- →Al(OH) ₃ ↓(3)

Fe ₃ ⁺ +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｡

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  BOD ₅   实测浓度，  mg/L ；   PBioP—— 通过生物过量吸附去除的磷量， mg/L ｡

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↓