3 物理处理单元工艺设计计算
3.1格栅
格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。
3.1.1 设计参数及其规定
○
1水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。 ○
2污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm ；(b)人工清除16～25mm ；(c)最大间隙40mm 。
污水处理厂亦可设置两粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm 。
○
3如水泵前格栅间隙不大于25mm ，污水处理系统前可不再设置格栅。 ○
4栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm ，0.10～0.06m 3/103m 3
(栅渣/污水)；
(b)格栅间隙30～50mm ，0.03～0.01m 3/103m 3
(栅渣/污水)。
栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m 3
。
○5在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m 3)，一般应采用机械清
渣。
○
6机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。 ○
7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s 。 ○
8格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m/s 。 ○
9格栅倾角一般采用45o～75o。国内一般采用60o～70o。 ○
10通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m 。 ○
11格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m 。工作台上应有安全设施和冲洗设施。
○
12格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m 。工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于 1.2m (b) 机械清除不应小于1.5m 。
○
13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。 ○
14设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。 ○
15格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。
3.1.2 格栅的计算
【例题】 已知某城市污水处理厂的最大污水量Q max =0.2m 3
/s ，总变化系数K z =1.50，求格栅各部分尺寸。 【解】
(1) 栅条的间隙数(n)
设栅前水深h=0.4m ，过栅流速v=0.9m/s ，栅条间隙宽度b=0.021m ，格栅倾α=60o。
max 260.0210.40.9
Q n bhv ==≈??(个)
(2) 栅槽宽度(B)
设栅条宽度S=0.01m 。
B=S(n-1)+bn=0.01×(26-1)+0.021×26=0.8(m)
(3) 进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道B 1=0.65m ，其渐宽部分展开角度α1=20o(进水渠道内的流速为0.77m/s)。
110.80.65
0.22220220
B B l tg tg --=
=≈o o
(m) (4) 栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度(l 2)
120.22
0.1122
l l =
=≈(m) (5) 设栅条断面为锐边矩形断面。
4/3
4/3
22
10.010.9sin 2.42sin 6030.09720.02119.6
S v h k b g βα??
??=?=????= ?
???
??
o (m) (6) 栅后槽总高度(H)
设栅前渠道超高h 2=0.3m 。
H=h+h 1+h 2=0.4+0.097+0.3≈0.8(m)
(7) 栅槽总长度(L)
1120.40.3
0.5 1.00.220.110.5 1.0 2.2460H L l l tg tg α+=++++
=++++=o
(m) (8) 每日栅渣量(W)
在格栅间隙21mm 的情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产0.07m 3
。
max 186400864000.20.07
0.810001000 1.50
z Q W W K ??=
==?(m 3/d)
因W>0.2m 3
/d ，所以宜采用机械清渣。
3.2沉砂池
沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。它一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。
沉砂池的类型是，按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。
3.2.1 沉砂池设计计算一般规定
○
1城市汗水处理厂一般均应设置沉砂池。 ○
2沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm 以上的砂粒设计。 ○3设计流量应按分期建设考虑；(a)当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计
算；(b)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算 (c)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
○
4沉砂池个数或分格数不应少于2，并宜按并联系列设计。当污水量较小时，可考虑1格工作。1格备用。
○5城市污水的沉砂量可按10m 3污水沉砂30m 3计算，其含水率为60%，容重为1500kg/m 3；
合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。
○
6砂斗容积应按不大于2d 的沉砂量计算，斗壁与不平面的倾角不应小于55o。
○
7除砂一般宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm 。
○
8当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。
○
9沉砂池的超高不宜小于0.3m 。
3.2.2 平流式沉砂池
平流式沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。
(1) 设计参数
○
1最大流速为0.3m/s ，最小流速为0.15m/s 。 ○
2最大流量时停留时间不小于30s ，一般采用30～60s 。 ○
3有效水深应不大于1.2m ，一般采用0.25～1m ；每格宽度不宜小于0.6m 。 ○
4进水头部应采取消能和整流措施。 ○
5池底坡度一般为0.01～0.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。 【例题】已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m 3/s ，最小设计流量为0.1m 3
/s ，总变化系数Kz=1.50，求沉砂池各部分尺寸。 【解】
(1) 长度(L) 设v=0.25m/s ，t=30s ，则
L=vt=0.25×30=7.5(m)
(2) 水流断面积(A)
2max 0.2
0.8()0.25
Q A m v =
== (3) 池总宽度(B) 设n=2格，每格宽b=0.6m ，则
B=nb=2×0.6=1.2(m)
(4) 有效水深(h 2)
20.80.67()1.2
A h m
B =
== (5) 沉砂斗所需容积(V) 设T=2d ，则
max 66
864000.2302864000.6910 1.5010z Q XT V K ????=
==??(m 3
)
(6) 每个沉砂斗容积(V 0) 设每一分格有2个沉砂斗，则
00.69
0.1722
V =
=?(m 3) (7) 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a 1=0.5m ，斗壁与水平面的倾角55o，斗高'
3h =0.35m ，沉砂斗上口宽：
'31
220.350.5 1.05555h a a tg tg ?=+=+=o o
(m) 沉砂斗容积：
'22230110.35(222)(21210.520.5)0.266
h V a aa a =++=?+??+?=(m 2)
(8) 沉砂室高度(h 3) 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，则
'3320.060.350.06 2.650.51h h l =+=+?=(m)
(9) 池总高度(H) 设超高h 1=0.3m ，则
H=h 1+h 2+h 3=0.3+0.67+0.51=1.48(m)
(10) 验算最小流速(v min ) 在最小流量时，只用1格工作(n 1=1)
min min 1min 0.1
0.25(/)0.15(/)10.60.67
Q v m s m s n ω=
==>??
3.2.3 竖流式沉砂池
竖流式沉砂池是污水由中心管进入池内后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。
(1) 设计参数
○
1最大流速为0.1m/s ，最小流速为0.02m/s ； ○
2最大流量时停留时间不小于20s ，一般采用30～60s ； ○
3进水中心管最大流速为0.3m/s 。
3.2.4 曝气沉砂池
曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小；同时，还对污水起预曝气作用。
(1) 设计参数
○
1旋流速度应保持0.25～0.3m/s ； ○
2水平流速为0.06～0.12m/s ； ○
3最大流量时停留时间为1～3min ； ○
4有效水深为2～3m ，宽深比一般采用1～2； ○
5长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板； ○
61m 3污水的时曝气量为0.2m 3空气； ○7空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6～0.9m ，送气管应设置调节气量的闸门； ○
8池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板； ○
9池子的进口和出口布置应防止发生短跑，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板；
○
10池内应考虑设消泡装置。 【例题】已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.8m 3
/s ，求曝气沉砂池的各部分尺寸。 【解】
(1) 池子总有效容积(V) 设t=2min ，则
V=Q max t ×60=0.8×2×60=7.5(m 3)
(2) 水流断面积(A) 设v 1=0.1m/s ，则
2max 10.8
8()0.1
Q A m v =
==
(3) 池总宽度(B) 设h 2=2m ，则
28
42
A B h =
==(m) (4) 每格池子宽度(b) 设h 2=2m ，则
4
2()2
B b m n =
== (5) 池长(L)
96128
V L A =
==(m) (6) 每小时所需空气量(q) 设d=0.2m 3
/m 2
，则
q=dQ max ×3600=0.2×0.8×3600=576(m 3/h)
沉砂室计算同平流式沉砂池。
3.2.5 旋流沉砂池
涡流沉砂池利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，以达到除砂目的。 (1) 设计参数
○
1最大速度为0.1m/s ，最小流速为0.02m/s ； ○
2最大流量时，停留时间不小于20s ，一般采用30～60s ； ○
3进水管最大流速为0.3m/s 。
3.2.6多尔沉砂池
3.2.6.2 多尔沉砂池的设计 (1) 沉砂池的面积
沉砂池的面积根据要求去除的砂粒直径及污水温度。 (2) 沉砂池最大设计流速 最大设计流速为0.3m/s 。 (3)主要设计参数见下表。
多尔沉砂池设计参数
3.3沉淀池
按在污水处理流程中的位置，沉淀池主要分为初次沉淀池、二次沉淀池和污泥浓缩池，它们的适用条件及设计要点见表。
沉淀池适用条件及设计要点
按水流方向分沉淀池，有平流式、辐流式、竖流式、斜流式4种形式。每种沉淀池均包含5个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。沉淀池各种池型的优缺点和适用
条件见表。
3.3.1 一般规定
○1设计流量应按分期建设考虑：(a)当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；(b)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；(c)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算，沉淀时间不宜小于30min。
○2沉淀的个数或分格数不应小于2个，并宜按并列联系列考虑。
○3当无实测资料时，城市污水沉淀池的设计数据可参下表选用。
城市污水沉淀池设计数据
注：工业污水沉淀池的设计数据应按实际水质试验确定，或参照类似工业污水的运转或试验资料采用。
○4池子的超高至少采用0.3m。
○5沉淀池的有效水深(H)、沉淀时间(t)与表面负荷(q＇)的关系见下表。当表面负荷一定时，有效水深与沉淀时间之比亦为定值，即H/t=q′。一般沉淀时间不小于1.0h；有效水深多采用2～4m，对辐流沉淀池指池边水深。
6沉淀池的缓冲层高度，一般采用0.3～0.5m。
○7污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60o，圆斗不宜小于55o。
○8排泥管直径不应小于200mm。
○9沉淀池的污泥，采用机械排泥时可连续排泥或间歇排泥。不用机械排泥时应每日排泥，初次沉淀池的静水头不应小于1.5m；二次沉淀池的静水头，生物膜法后不应小于1.2m，曝气池后不应小于0.9m。
○10采用多斗排泥时。每个泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。
○11当每组沉淀池有2个池以上时，为使每个池的入流量均等，应在入流口设置调节阀门，以调整流量。
○12当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口，伸出水面，以便于疏通。在水面以下1.5～2.0m处，由排泥管接出水平排水管，污泥借静水压力由此排出池外。
○13进水管有压力时，应设置配水井，进水管应由池壁接入，不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。
○14初次沉淀池的污泥区容积，宜按不大于2d的污泥量计算。曝气池后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施。机械排泥的初次沉淀池和生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算。
3.3.2 平流式沉淀池
3.3.2.1 设计参数与数据
○1每格长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比采用8～12。
○2采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。
○3池底纵坡一般采用0.01～0.02；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底横向坡度采用0.05。
○
4刮泥机的行进速度为0.3～1.2m/min ，一般采用0.6～0.9m/min 。 ○
5一般按表面负荷计算，按水平流速校核。最大水平流速：初沉池为7mm/s ；二沉池为5mm/s 。
○
6进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1～0.15m 。挡板淹没深度：进口处视沉淀池深度而定，不小于0.25m ，一般为0.5～1.0m ；出口处一般为0.3～0.4m 。挡板位置：距进水口为0.5～1.0m ；距出水口为0.25～0.5m 。
○
7泄空时间不超过6h ，放空管直径d 按下式计算。
)d m =
式中 B —池宽，m ； L —池长，m ；
H —池内平均水深，m ； t —泄空时间，s 。
○
8池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于1～2m ，开孔口总面积为过水断面面积的6%～20%。
【例题】已知最大日污水量为2×104m 3
/d ，试设计平流式初沉池。 【解】
(1) 采用设计参数值为:表面负荷40m 3/(m 2
?d)，长宽比4，沉淀时间1.5h ，穿孔花墙
开孔率6%，超高0.5m ，堰口负荷200 m 3/(m 2
?d)，池数2。
(2) 单池容积
4311210 1.5
625224
V Q t m ?==?=
(3) 单池表面积
4212101
250240
Q A m q ?==?=
(4) 有效水深
121625
2.5250
V h m A =
== (5) 池宽
4B 2
=250 得 B=7.9， 取8.0m
(6) 池长
L=4B=32m
(7) 单池所需出水堰长
42101502200
l m ?=?=
仅池宽8m 不够，增加4要宽30cm 两侧收水的集水支渠，则每要支渠长度为
L 1=(50-8-0.3×4)/8=5.1m
(8) 穿孔花墙孔的总面积
8×2.5×0.06=1.2m 2
采用直径为100mm 的孔，则所需孔数为21
1.2/(0.1)15
2.84
π?=(个)；取150个孔，横向15个，纵向（深）10个。
3.3.3 平流式沉淀池穿孔排泥管的计算
3.3.3.1 设计概述
在沉淀池底部设置穿孔管，靠静水头作用垂力排泥，具有排泥不停池、管理方便、结构简单等优点。它适用于原水浑浊度不大的中小型沉淀池，而对大型沉淀池，排泥效果不很理想，主要问题是孔眼易堵塞，排泥作用距离不大。帮往往需加设辅助冲洗设备，这样管理较复杂。
穿孔管的布置形式一般分两种：当积泥曲线较陡，大部分泥渣沉积在池前时，常采用纵向布置；当池子较宽，无积泥曲线资料时，可采用横向布置。
根据平流式沉淀池的积泥分布规律(沿水流方向逐渐减少)，穿孔管排泥按沿程变流量(非均匀流)配孔。它的计算，主要是确定穿孔管直径、条数、孔数、孔距及水头损失等。
○1穿孔管沿沉淀池宽度方向布置，一般设置在平流式沉淀池的前半部，即沿池长1/3～
1/2处设置。积泥按穿孔管长度方向均匀分布计算。
○
2穿孔管全长采用同一管径，一般为150～300mm 。为防止穿孔管淤塞，穿孔管管径不小于150mm 。
○
3穿孔管末端流速一般采用1.8～2.5m/s 。 ○
4穿孔管中心间距与孔眼的布置、孔眼作用水头及池底结构形式等因素有关。一般平底池子可采用1.5～2m ，斗底池子可采用2～3m 。
○
5穿孔管孔眼直径可采用20～35mm 。孔眼间距与沉泥含水率及孔眼流速有关，一般采用0.2～0.8m 。孔眼多在穿孔管垂线下侧成两行交错排列。平底池子时，两行孔眼可采用45o或60o夹角；斗底池子宜用90o。全管孔眼按同一孔径开孔。
○
6孔眼流速一般为2.5～4m/s 。 ○
7配孔比(即孔眼总面积与穿孔管截面积之比)一般采用0.3～0.8。 ○
8排泥周期与原水水质、泥渣粒径、排出泥浆的含水率及允许积泥深度有关。当原水浊度低时，一般每日至少排放1次，以避免沉泥积实而不易排出。
○
9排泥时间一般采用5～30min ，亦可按下式计算： 1000(min)60V
t q
=
式中 V —每根穿孔管在一个排泥周期内的排泥量，m 3
；
q —单位时间排泥量，L/s 。
○
10穿孔管的区段长度 一般采用2～4m ，首、尾两端的区段长度为L y /2，即1～2m 。穿孔管的计算段长度为L 1，L 2，L 3，…，L n ，使其关系为L 2=2 L 1，L 3=3L 1，…，L n =n L 1。 【例题】对平流式沉淀池的进水穿孔墙与出水三角堰进行水力计算。 【解】
(1) 已知条件
设计流量q=0.04m 3
/s ，池宽B=2.4m ，有效水深H 0=2.5m 。 (2)进水穿孔墙计算 a.单个孔眼面积A 1
采用砖砌进水穿孔墙，孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为0.125×0.063。
A 1=0.125×0.063=0.00788(m 2)
b.孔眼总面积A o
孔眼流速采用v 1=0.2m/s(一般宽口处为0.2～0.3m/s ；狭口处为0.3～0.5m/s)
2010.040.2()0.2
q A m v =
== c.孔眼总数n 0
0010.225.40.00788
A n A =
==，取24个，则孔眼实际流速为 '010.040.212(/)240.0078
q v m s n A =
==? d.孔眼布置
○
1孔眼布置成6排，每排孔眼数为24/6=4个。 ○
2水平方向孔眼间净距取500mm(即两砖长)，则每排4个孔眼时，其所占宽度为 4×63+4×500=252+2000=2252(mm)
剩余宽度为B-2252=2400-2252=148(mm)，其均分在各灰缝中。
○
3垂直方向孔眼净距取2252mm(即6块砖厚)。最上一排孔眼的淹没水深为250mm ，则孔眼的分布高度为
250+6×125+6×252=2512≈2500(mm)=H 0
(3)出水三角堰(90o)
○
1堰上水头(即三角堰口底部至上游水面的高度)采取H 1=0.1(mH 2O) ○
2每个三角堰的流量q 1 2.47
2.47311q =1.343H 1.3430.10.00455(/)m s =?=
○
3三角堰个数n 1 110.04
8.80.00455
q n q =
==，取9个 堰口下缘与出水槽水面之距为50～70mm 。
○
4三角堰中距l 1 11 2.4
0.267()9
B l m n =
==
3.3.4 竖流式沉淀池
3.3.
4.1 设计数据
○1池子直径(或正方形的一边)与有效水深之比值不大于3.0。池子直径不宜大于8.0m ，
一般采用4.0～7.0m 。最大可达10m 的。
○
2中心管内流速不大于30mm/s 。 ○
3中心管下口应设有喇叭口和反射板；(a)反射板板底距泥面至少0.3m ；(b)喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍；(c)反射板的直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板表面积与水平面的倾角为17o；(d)中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25～0.50m 范围内时，缝隙中污水流速在初次沉淀池中不大于30mm/s ，在二次沉淀池中不大于20mm/s 。
○
4当池子直径(或正方形的一边)小于7.0m 时，澄清污水沿周边流出；当直径D ≥7.0m 时应增设辐射式集水支渠。
○
5排泥管下端距池底不大于0.20m ，管上端超出水面不小于0.40m 。 ○
6浮渣挡板距集水槽0.25～0.50m ，高出水面0.1～0.15m ；淹没深度0.30～0.40m 。 【例题】竖流式沉淀池的计算。已知条件，某城市设计人员N=60000人，设计最大污水流量
Q max =0.13m 2
/s 。 【解】
(1) 设中心管流速v 0=0.03m/s ，采用池数n=4，则每池最大设计流量
2max max 0.13
0.0325(/)4
Q q m s n =
== 2max 00.0325 1.08()0.03
q f m v =
== (2) 沉淀部分有效端面积(A)
设表面负荷q ＇=2.52 m 3/(m 2
?h)，则上升流速
v =v 0=2.52m/h=0.0007(m/s)
2max 00.0325
46.43()0.007
q A m v =
== (1) 沉淀池直径
(D)
7.8()(<8)D m m =
=
=
(2) 沉淀池有效水深(h 2)
设沉淀时间t=1.5h ，则
h 2=vt ×3600=0.0007×1.5×3600=3.78(m)
(3) 校核池径水深比
D/h 2=7.8/3.78=2.06<3 (符合要求)
(4) 校核集水槽每米出水堰的过水负荷(q 0)
max 00.0325
1000 1.33(/)(<2.9L/s)7.8
q q L s D ππ=
=?=? 可见符合要求，可不另设辐射式水槽。 (5) 污泥体积(V)
设污泥清除间隔时间T=2d ，每人每日产生的湿污量S=0.5L ，则
30.5600002
60()10001000
SNT V m ??=
== (6) 每池污泥体积'
1()V
'31/60/415()V V n m ===
(7) 池子圆截锥部分实有容积(V 1)
设圆锥底部直径d ＇为0.4m,截锥高度为h 5，截锥侧壁倾角α=55o，则
'5(/2/2)55 5.28()h D d tg m =-=o
222235
1 5.28
()(3.90.2 3.90.2)88.63()3
3
h V R r Rr m ππ?=
++=
?++?=
可见池内足够容纳2d 污泥量。 (8) 中心管直径(d 0
)
0 1.17()d m =
=
=
(9) 中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离(h 3)
设流过该缝隙的污水流速v 1=0.02m/s ，喇叭口直径为
d 1=1.35d 0=1.35×1.17=1.58(m)
则 max 3110.0325
0.33()0.02 1.58
q h m v d ππ=
==?? (12) 沉淀池总高度(H)
设池子保护高度h 1=0.3m ，缓冲层高h 4=0(因泥面很低)，则
H=h 1+ h 2+ h 3+ h 4+ h 5=0.3+3.78+0.33+0+5.28≈10(m)
3.3.5 辐流式沉淀池
3.3.5.1 设计数据
○
1池子直径(或正方形一边)与有效水深的比值，一般采用6～12。 ○
2池径不宜小于16m 。 ○
3池底坡度一般采用0.05～0.10。 ○
4一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。 ○
5当池径(或正方形的一边)较小(小于20m)时，也可采用多斗排泥。 ○
6进、出水的布置方式可分为：中心进水周边出水；周边进水中心出水；周边进水周边出水。
○
7池径小于20m ，一般采用中心转动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m 时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。
○
8刮泥机的旋转速度一般为1～3r/h ，外周刮泥板的线速不超过3m/min ，一般采用1.5m/min 。
○
9在进水口的周围应设置整流板，整流板的开口面积为过水断面积的6%～20%。 ○10浮渣用浮渣刮板收集，刮渣板装在刮泥机桁架的一侧，在出水堰前应设置浮渣挡板。
周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水、周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。
【例题】某污水处理厂的设计流量Q=4000m 3/h ，曝气池混合液悬浮浓度N w =2kg/m 3
，回流污
泥浓度C u =6kg/m 3
，污泥回流比R=0.5，试求周边进水二次沉淀池的各部分尺寸。 【解】
(1) 沉淀部分水面面积(F)
设池数n=2个，表面负荷q ′=2 m 3/(m 2
?h)，
2
'40001000()22
Q F m nq =
==? (2) 池子直径(D)
35.7()D m =
=
= (取D=37m)
(3) 实际水面面积(F)
2
2
2371075()4
4
D F m ππ?=
=
=
(4) 实际表面负荷(q ′)
'32
4000 1.86/()21075
Q q m m h nF ??=
==???? (5) 单池设计流量(Q 0)
Q 0=Q/n=4000/2=2000(m 3/h)
(6) 校核堰口负荷'
1()q
'012000
2.39/()<4.34L/(s m)2
3.62 3.637
Q q L s m ππ=
==??????
(7) 校核固体负荷'
2()q
'2202(1)24(10.5)2000224
134/()<150/()1075
w R Q N q kg m d kg m d F +?+???=
==??，符
合要求
(8) 澄清区高度'
2()h ，设t=1h ，
'
0220001
1.86()1075
Q t h m F ?=
== 按在澄清区最小允许深度1.5m 考虑，取'
2 1.5h m =。
(9) 污泥区高度"
2()h 设t ′=1.5h
'"02
(1)(10.5)20002 1.5 2.09()0.5()0.5(26)1075
w w u R Q N t h m N C F ++???===+?+?
(10) 池边深度(h 2)
'"
2220.3 1.5 2.090.3 3.89()h h h m =++=++=，取h 2=4(m)
(11) 沉淀池高度(H)
设池底坡底为0.06，污泥斗直径
d=2m ，池中心与池边落差
3372
0.060.06 1.05()22
D d h m --=?
=?=，超高h 1=0.3m ，污泥斗高度h 4=1.0m ， H=h 1+ h 2+ h 3+ h 4+ h 5=0.3+4.0+1.05+0+1.0=6.35(m)
3.3.6 斜流式沉淀池
斜流式沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池中加设斜板或蜂窝斜管以提高沉淀效
率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。 3.3.6.1 设计数据
○
1在需要挖掘原有沉淀池潜力，或需要压缩沉淀池占地等技术经济要求下，可采用斜板(管)沉淀池。
○
2升流式异向流斜板(管)沉淀池的表面负荷，一般可比普通沉淀池的设计表面负荷提高1倍左右。对于二次沉淀池，应以固体负荷核算。
○
3斜板垂直净距一般采用80～120m ，斜管孔径一般采用50～80mm 。 ○
4斜板(管)斜长一般采用1.0～1.2m 。 ○
5斜板(管)倾角一般采用60o。 ○
6斜板(管)区底部缓冲层高度，一般采用0.5～1.0m 。 ○
7斜板(管)区上部水深，一般采用0.5～1.0m 。 ○
8在池壁与斜板的间隙处应装设阻流板，以防止水流短路。斜板上缘宜向池子进水端倾斜安装。
○
9进水方式一般采用穿孔墙整流布水，出水方式一般采用多槽出水，在池面上增设几条平行的出水堰和集水槽，以改善出水水质，加大出水量。
○
10斜板管沉淀池一般采用重力排泥。每日排泥次数至少1～2次，或连续排泥。 ○
11池内停留时间：初次沉淀池不超过30min ，二次沉淀池不超过60min 。 ○
12斜板管沉淀池应设斜板(管)冲洗设施。 【例题】 某城市污水处理厂的最大设计流量Q max =710m 3
/h ，生活污水量总变化系数K Z =1.50，初次沉淀池采用升流式异向流斜管沉淀池，斜管斜长为1m ，斜管倾角为60o,设计表面负荷
q ′=4m 3/(m 2
·h)，进水悬浮物浓度c 1=250mg/L ，出水悬浮物浓度c 2=250mg/L ，污泥含水率平均为96%，求斜板(管)沉淀池各部分尺寸。 【解】
(1) 池子水面面积(F) 设n=4个，
2
max '
71049()0.91440.91
Q F m nq =
==??? (2) 池子边长
(a)
7.0()a m ===
(3) 池内停留时间(t) 设h 2=0.70m ，h 3=1m ×sin60o=0.866(m)
23'
()60(0.70.866)60
23.50(min)4
h h t q +?+?=
== (4) 污泥部分所需的容积(V)
设T=2.0d
3max 120()24100710(0.000250.000125)241002
17.70()(100) 1.501(10096)4
z Q c c T V m K n γρ-????-???=
==-??-?
(5) 污泥斗容积(V 1) 设 11570.80.80,()60()60 5.37()2222
a a
a m h tg tg m ==-
=-=o o
2222335111 5.37(222)(27270.820.8)98.30()(17.70)66
h V a aa a m m =
++=?+??+?=> (6) 沉淀池总高度(H) 设h 1=0.30m ，h 4=0.764m
H=h 1+ h 2+ h 3+ h 4+ h 5=0.30+0.70+0.866+0.764+5.37≈8.0(m)
3.3.7 污泥浓缩与方法
3.3.7.1 浓缩去除对象
污泥中含有大量的水分，所含水分大致分为四类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。
3.3.7.2 重力浓缩池
(2) 设计参数
a. 进泥含水率 当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%；当为混合污泥时，其含水率一般为98%～99.5%。
b. 污泥固体负荷 当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m 2
·d)；当为剩
余活性污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m 2
·d)；当为混合污泥时，污泥固体负荷宜
采用25～80kg/(m 2
·d)。
c. 浓缩后污泥含水率 由曝气池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97%～98%。
d. 浓缩停留时间 浓缩时间不宜小于12h ，但也不要超过24h ，以防止污泥厌氧腐化。
e. 有效水深 一般为4m ，最低不小于3m 。
f. 污泥室容积和排泥时间 应根据排泥方法和二次排泥间隔时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥间隔一般可采用8h 。
g. 集泥设施 辐射式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0 .003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有污泥斗，其污泥斗与水平面的倾角应不小于55o。刮泥机的回转速度为0.75～4r/h ，吸泥机的回转速度为1r/h ，其外缘线速度一般宜为1～2m/mi 。同时，在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。
h. 构造 浓缩池采用水密性钢筋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管、排泥管等管道，最小管径采用150mm ，一般采用铸铁管。
i. 竖流式浓缩池 当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池，一般不设刮泥机；污泥室的截锥体斜壁与水平面所形成的角度应不小于55o，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩分离出来的污水流量进行设计。
j. 上清液 浓缩池的上清液，应重新回流到初沉池前进行处理；其数量和有机物含量应参与全厂的物料平衡计算。
k. 二次污染 污泥浓缩池一般均散发臭气，必要时应考虑防臭或脱臭措施。臭气控制可以从以下三个方面着手，即封闭、吸收和掩蔽。所谓封闭，是指用盖子或其他设备封住臭气发生源或用引风机将臭气送入曝气池内吸收氧化；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散。 【例题】 已知条件
污水处理厂剩余活性污泥量Q=1700m 3
/d ，含水率p 1=99.4%，污泥浓度6g/L ，浓缩后污泥浓度为30g/L ，含水率p 2=97%。试对浓缩池进行工艺计算。 【解】 设计计算
(1) 浓缩池直径
采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力沉淀池，浓缩固体能量M 取27kg/(m 2
·d)。 浓缩池面积
QC
A M
=
式中 Q —污泥量，m 3
/d ；
C —污泥固体浓度，g/L;
M —浓缩池污泥固体能量，kg/(m 2
·d)。
由已知条件得：
217006
377.827
A m ?=
= 采用2个污泥浓缩池，每个池面积为A/2=188.9m 2
，则浓缩池直径
15.5D m =
=
(2) 浓缩池工作部分高度h 1 取污泥浓缩时间T=16h ，则
1161700
3.02424377.8
TQ h m A ?=
==? (3) 超高h 2 h 2取0.3m
(4) 缓冲层高h 3 h 3取0.3m
(5) 浓缩池总高度H
H=h 1+h 2+h 3=3.0+0.3+0.3=3.6m
(6) 浓缩后污泥体积
3122(1)1700(10.994)
340/110.97
Q p V m d p -?-=
==--
3.3.7.3 气浮浓缩池
(2) 设计参数
a. 系统的进泥量 当为活性污泥时，其进泥浓度不应超过5g/L ，即含水率为99.5%(包括气浮池的回流)。
b. 气浮浓缩池所需的面积 当不投加化学混凝剂时，设计水力负荷范围为1～3.6m 3/( m 2·h)，一般采用的水力负荷为1.8m 3/(m 2·h)，固体负荷为1.8～5.0kg/(m 2
·h)。
当活性污泥指数SVI 为100左右时，固体负荷采用5.0kg/(m 2
·h),气浮后污泥含水率一般为95%～97%。当投加化学混凝剂时，其负荷一般可提高50%～100%，浮渣浓度也可以提高1%左右；投加聚合电解质或无机混凝剂时，其投加量一般为2%～3%(干污泥重)。混凝剂的反应时间一般不小于5～10min 。助凝剂的投加点一般在回流与进泥的混合点处。池子的容积应按停留2h 进行核算，当投加化学混凝剂时，应计入混凝剂的反应时间。
c. 刮渣刮泥设备 污泥颗粒上浮形成水面的浮渣层厚度，一般控制为0.15～0.3m ，利用出水设置的堰板进行调节。刮渣机的刮板移动速度，一般采用0.5m/min ，并应有调节的可能，使其速度有减少或增加1倍的幅度。下沉污泥颗粒的泥量，一般可按进泥量的1/3
计算，池底刮泥机的设计数据参见沉淀池刮泥机的有关参数。刮出的浮渣，即气浮后的污泥，由于含有空气，其起始相对密度一般为0.7，需贮存几小时后才恢复正常；若立即抽送时，应选用合适的泵型。
d. 加压溶气装置 加压溶气的气固化，一般采用0.03～0.04(质量比)，溶气效率通常取50%。溶气罐的容积，一般按加压水停留1～3min 计算，其绝对压力一般采用(2.94～4.90)
×105
Pa ；罐体高与直径之比，常用2～4。加压泵的出水管压力，不应低于溶气罐的压力，
一般采用(2.94～4.90)×105
Pa 。
【例题】 已知条件为最大日污水量Q=5×104m 3
/d ，进水SS 浓度200mg/L ，初沉池SS 去除率40%，SS 总去除率90%，初沉污泥含水率98.5%，二沉池剩余污泥含水率99.5%，浓缩污泥含水率97%。若采用对初沉污泥进行重力浓缩，剩余污泥用常压气浮浓缩，试计算其浓缩池尺寸。若脱水工作时间为6h/d ，则浓缩与匹配所需的污泥池容量为多少？ 【解】
(1) 重力浓缩池
日本设计指针规定固体负荷率为60～90kg/(m 2
·d)，固体负荷、有效水深与污泥停留时间关系见下表。
固体负荷与有效水深和停留时间关系
w 2
12
(/)()/()w C kg d A m C kg m d =
?????
投加的固体物质量(C 1)为
C 1=5×104×200×10-6
×0.4=4000kg/d
所需表面积：24000
6760
A m == 采用2个圆形浓缩池，尺寸为? 6.5m ×4.0m(深) ×2池
校核 固体负荷：
22
4000
60.3/()/4 6.52
kg m d π=??? 停留时间：
2/4 6.542
2423.8267
h π????=
排放污泥量：3100
400010267/10098.5t d -?
?=-
浓缩污泥量：3100
400010133/10097
t d -?
?=- 上清液排除量：267-133=134m 3
/d (2) 气浮浓缩池
每日排放剩余活性污泥固体量(C 2)
C 2=5×104×200×10-6
×(0.9-0.4)=5000kg/d
剩余污泥量：3100
5000101000/10099.5
t d -?
?=-
浓缩后污泥量：3100
500010167/10097
t d -??=-
上清液排除量：1000-167=833m 3
/d
选用气浮浓缩机的固体负荷为25 kg/(m 2
·d),每日工作20h ，则所需面积为
35000
102520
A m =
=?
若每台浓缩机面积为2.5m 2
，则需4台浓缩机。 混凝剂投加量为0.2%，发泡剂投加量为0.05%。 (3) 贮泥池
浓缩污泥量为：133+167=300t/d 贮泥时间：18h
则贮泥池容积(V)为：
318
3002252424
V ?=
=?=浓缩污泥量贮泥时间
3.3.7.4 离心浓缩法
离心浓缩法主要用于场地狭小的场合。离心浓缩的最大不足是能耗高，一般达到同样的浓缩效果，其电耗为气浮法的10倍。
3.3.8 二次沉淀池工艺设计计算
3.3.8.1 二次沉淀池的特点
设计平流式二次沉淀池时，最大允许的水平流速要比初次沉淀池的小一半；池的出流堰常设在离池末端一定距离的范围内；辐流式二次沉淀池可采用周边进水的方式以提高沉淀效
果；此外，出流堰的长度也要相对增加，使单位堰长的出流量不超过5～8m 3
/( m ·h)。
中心管中下降流速不应超过0.03m/s ；曝气沉淀池的导游区，其下降流速还要小些(0.015m/s 左右)。
采用静水压力排泥的二次沉淀池，其静水头可降至0.9m ；污泥斗底坡与水平夹角不应小于50o。
3.3.8.2 二次沉淀池的计算与设计
【例题】 对周边进水周边出水辐流式二沉池进行工艺设计
已知条件：设计流量Q=2700m 3/d ，水力表面负荷q ′=1.0～1.5m 3/(m 2
?h)，出水堰负荷
设计规范规定≤1.7L/((s ?m)[146.88m 3
/(m ?d)]；沉淀池个数n=2，沉淀时间T=3h 。 【解】 (1)二沉池主要尺寸
○
1池表面积 22700
2454.551.1
Q A m q ===设水
○
2单池面积 22454.551227.272
A A m n =
==单池 ○
3池直径
39.54(40)D m D m =
==设计取
○
4沉淀部分有效水深 h 2=q 水×T=1.1×3=3.3m
○
5沉淀部分有效容积 2
2
32 3.1440 3.34144.844
D V h m π?=?=?=
○
6沉淀池底坡落差 取池底坡底i=0.05，则i=0.05，则
440
(
2)0.05(2)0.922
D h i m =?-=?-= ○
7沉淀池周边(有效)水深 H 0= h 2+h 3+h 5=3.3+0.5+0.5=4.3m>4m
(D/H 0=40/4.3，规范规定辐流式二沉池(D/H 0=6～12，符合规定) 式中 h 3—缓冲层高度取0.5m ； h 4—刮泥板高度取0.5m 。
○
8沉淀池总高度 H= H 0+h 4+h 1=4.3+0.9+0.3=5.5m
式中h 1—沉淀池超高0.3m (2) 进水系统计算
○
1进水配水槽的计算 单池设计污水流量
33(1)2700(10.5)
2025/0.563/22
Q R Q m h m s +?+====设单
3 物理处理单元工艺设计计算 3.1格栅 格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。 3.1.1 设计参数及其规定 ○ 1水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。 ○ 2污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm ；(b)人工清除16～25mm ；(c)最大间隙40mm 。 污水处理厂亦可设置两粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm 。 ○ 3如水泵前格栅间隙不大于25mm ，污水处理系统前可不再设置格栅。 ○ 4栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm ，0.10～0.06m 3/103m 3 (栅渣/污水)； (b)格栅间隙30～50mm ，0.03～0.01m 3/103m 3 (栅渣/污水)。 栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m 3 。 ○5在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m 3)，一般应采用机械清 渣。 ○ 6机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。 ○ 7过栅流速一般采用0.6～1.0m/s 。 ○ 8格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m/s 。 ○ 9格栅倾角一般采用45o～75o。国内一般采用60o～70o。 ○ 10通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m 。 ○ 11格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m 。工作台上应有安全设施和冲洗设施。 ○ 12格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m 。工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于 1.2m (b) 机械清除不应小于1.5m 。 ○ 13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。 ○ 14设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。 ○ 15格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。 3.1.2 格栅的计算 【例题】 已知某城市污水处理厂的最大污水量Q max =0.2m 3 /s ，总变化系数K z =1.50，求格栅各部分尺寸。 【解】 (1) 栅条的间隙数(n) 设栅前水深h=0.4m ，过栅流速v=0.9m/s ，栅条间隙宽度b=0.021m ，格栅倾α=60o。 max 260.0210.40.9 Q n bhv ==≈??(个) (2) 栅槽宽度(B) 设栅条宽度S=0.01m 。 B=S(n-1)+bn=0.01×(26-1)+0.021×26=0.8(m) (3) 进水渠道渐宽部分的长度
BOD —容积负荷率：为单位曝气池容积m3,在单位时间d 内接受的有机物量. 单位:[质量][体积] [时间] = = = 2 污泥沉降比 SV ：混合液在量筒内静置 30 分钟后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。 混合液悬浮固体浓度 MLSS ：在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。 混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS ：混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度。 BOD 污泥负荷率：曝气池内单位重量（kg ）的活性污泥，在单位时间（d ）内接受的有机物量（kgBOD ）。有时也以 COD 表示有机物的量，以MLVSS 表示活性污泥的量。 单位：kgBOD/（kgMLSS·d ） 公式Ns=F/M=QS 0/VX 污泥容积指数：从曝气池出口处取出的混合液，经过 30min 静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。 单位 mL 公式 SVI=SV/MLSS 氧转移效率 (EA)：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比。 活性污泥的比耗氧速率：单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量， 单位为mgO 2/(gMLVSS·h)或mgO 2/(gMLSS·h) 污泥龄：在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要 的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。 污泥回流比：污泥回流比（R ）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量 QR 与污水流量 Q 之比。 -1 d -1 污泥解体：当活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等为污泥解体现象。 污泥膨胀：污泥的沉降性能发生恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离的现象。 污泥上浮：污泥(脱氮)上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高，但却没有很好的反硝化，因而污泥在二沉池 底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。另，曝气池 内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，或流入大量脂肪和油类时，也可能引起污泥上浮。 氧垂曲线：水体受到污染后，水体中的溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程。 同步驯化法：为缩短培养和驯化时间，把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培 养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。 生物膜法：生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使 废水获得净化，同时，生物膜内的微生物不断生长与繁殖。 生物转盘：一种好氧处理污水的生物反应器，由许多平行排列浸没在氧化槽中的塑料圆盘（盘片）所组成，圆盘表面生 长有生物群落，转动的转盘周而复始地吸附和生物氧化有机污染物，使污水得到净化。 生物转盘容积面积比(G)：又称液量面积比，是接触氧化槽的实际容积 V(m3)与转盘盘片全部表面积 A(m2)之比， G=(V/A)*1000 (L/m2)。当 G 值低于 5 时，BOD 去除率即将有较大幅度的下降。所以对城市污水，G 值以介于 5 至 9 之间 为宜。 稳定塘：是人工适当修正或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能。污水在池塘内流动 缓慢，贮存时间较长，以太阳能为初始能源，通过污水中存活的微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综 合作用，使有机污染物的易降解。 污水土地处理：污水有节制的投配到土地上，通过土壤-植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自 我调控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解净化，氮磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物增长并获得 增产。 慢速渗滤处理系统：将污水投配到种有作物的土地表面，污水缓慢的在土地表面流动并向土壤中渗滤，一部分污水直接 为作物所吸收，一部分则渗入土壤中，从而使污水达到净化目的的一种土地处理工艺。 消化池的投配率：投加量和总量的比数，每天需要投加的投加量和消化池的有效容积的比就是投配率。 熟污泥：消化污泥。在好氧或厌氧条件下进行消化，使污泥中挥发物含量降低到固体相对不易腐烂和不发恶臭时的污泥。 污泥含水率（计算公式）：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。 P1,V1,W1,C1—污泥含水率为 p2 时的污泥体积、重量与固体物浓度； P2,V2,W2,C2—污泥含水率变为 p2 时的污泥体积、重量与团体物浓度; 有机物负荷率（ S ）：有机物负荷率是指每日进入的干泥量与池子容积之比。 V 1 V 2 W 1 W 2 100 p 2 100 p 1 C C 1 挥发性固体和灰分：挥发性固体, 即 VSS ，通常用于表示污泥中的有机物的量；灰分表示无机物含量。 湿污泥比重：湿污泥比重等于湿污泥量与同体积的水重量之比值。 填空 活性污泥法有多种处理系统，如 传统活性污泥法、 吸附再生活性污泥法、 完全混合性污泥法、 分段进水活性污泥法、 渐减曝气活性污泥法。 活性污泥法对营养物质的需求如下，BOD 5:N:P ＝100:5:1。 活性污泥微生物增殖分为 适应期、对数增殖期、稳定期、内源呼吸期。
水处理实验技术教案大纲 一、课程基本信息 课程中文名称：水处理实验技术 课程英文名称： 课程编号： 课程性质：实践教案环节（专业核心课） 课程学时和学分：实验学时：，学分： 适用专业：给排水科学与工程 先修课程：无机化学、有机化学、水分析化学、水力学、环境生物学、水质工程学等 二、本课程的性质和地位 本课程是给水排水工程专业必修课，是水处理教案的重要组成部分，是培养给水排水工程、环境工程技术人员所必需的课程。通过对实验的观察、分析，加深对水处理基本概念、现象、规律与基本原理的理解；所学知识既直接应用于实际工作，又为水质工程学（）水质工程学（）水质工程学综合性设计性实验等相关课程的学习奠定了基础。 三、本课程教案总的目的和要求 本课程作为给水排水工程专业必选课，加深学生对水处理技术基本原理的理解，培养学生设计和组织水处理实验方案的初步能力，培养学生进行水处理实验的一般技能及使用实验仪器、设备的基本能力；培养学生分析实验数据与处理数据的基本能力。 通过对实验的观察、分析，应力求使学生弄清实验目的、原理、实验仪器、实验步骤，加深对水处理基本概念、现象、规律与基本原理的理解，使学生通过实验，掌握实验方法和实验结论，掌握一般水处理处理实验技能和仪器、设备的使用方法，具有一定的解决实验技术问题的能力；学会设计实验方案和组织实验的方法；学会对实验数据进行测定、分析与处理，从而能得出切合实际的结论；培养实事求是的科学态度和工作作风。
五、实验项目基本要求 （）活性炭吸附实验（学时） 实验目的：加深理解吸附原理，掌握活性炭吸附常熟确定方法。 实验要求：学会使用活性炭吸附装置使用，掌握活性炭吸附工艺处理污水确定设计参数的方法。 （）离子交换软化实验（学时） 实验目的：加深对离子交换容量的理解，掌握测定离子交换容量的方法，掌握离子交换柱的运行。 实验要求：学会使用离子交换设备使用方法，能测定离子交换容量。 （）曝气设备充氧能力测定实验（学时） 实验目的：学习了解曝气设备充氧能力测定的实验方法，加深对曝气充氧机理的认识。 实验要求：掌握曝气设备充氧性能的测定方法，熟悉曝气设备氧总转系数及其他各项评价指标的计算方法。 （）混凝实验（学时） 实验目的：掌握水样混凝的最佳投药量确定方法，观察矾花的形成过程及混凝沉淀
水质工程学(一)课程设计说明书 1设计任务 此课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规X等基本技能上得到初步训练和提高。 1.1设计要求 根据所给资料，设计一座城市自来水厂，确定水厂的规模、位置，对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要处理构筑物的工艺尺寸，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2基本资料 1.2.1城市用水量资料 1.2.2原水水质及水文地质资料
(1) 原水水质情况：水源为河流地面水 ⑵水文地质及气象资料 ①河流水位特征 最高水位-1m,，最低水位-5m，常年水位-3m ②气象资料 历年平均气温16.00C，年最高平均气温390C，年最低平均气温-30C，年平均降水量1954.1mm，年最高降水量2634.5mm，年最低降水量1178.7mm。常年主导风向为东南风，频率为78％，历年最大冰冻深度：20cm。 ③地质资料 第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2, 深1～1.5m 第一层：粘土层，承载力10kg/cm2, 深3～4m 第一层：粉土层，承载力8kg/cm2, 深3～4m 地下水位平均在粘土层下0.5m 2水厂选址
厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个方面： ⑴厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。 ⑵水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。 ⑶水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。 ⑷当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。 根据综合因素考虑，将水厂设置在取水构筑物附近，水厂和构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除。 3水厂规模及水量确定 Q生活=240×52000×10-3=12480m3/d Q工业=12480×1.78=22214.4m3/d Q三产=12960×0.82=10233.6m3/d Q工厂=0.5+0.8+0.6+1.1=30000m3/d
《水处理微生物学》课程教学大纲 一．课程基本情况 课程英文名称：MICROBIOLOGY OF WATER TREATMENT 授课对象：给水排水工程专业本科生 开课学期：第6学期 学时数：44学时（其中含12学时实验） 学分数： 2.5学分 课程性质：必修专业基础课 考核方式：考试 先修课程：生物化学、水分析化学、有机化学 后续课程：水质工程学 开课教研室：给水排水工程教研室 执笔人：田晓燕 二．课程教学目标 1．任务和地位 《水处理微生物学》是《水质工程学》等专业课程的基础。通过学习使学生掌握微生物的形态、结构及其功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长繁殖、遗传与变异以及微生物在水体治理、污染土壤的修复等环境工程净化中的作用。 2．知识要求 在有机化学、生物化学理论基础知识的基础上，能运用所学知识分析污水质，并用微生物理论提出粗略的处理意见。 3．能力要求 通过学习掌握本课程的基本理论、基础知识并具备独立设计、实施相关实验的基本能力，为后续课学习打下基础。同时要了解本领域最新发展动态，增强适应能力，自觉地把本课程发展与相关专业发展联系起来。 三．教学内容的基本要求和学时分配 1．教学内容及要求 （1）概述 教学内容: 微生物的概念，微生物的特点，环境工程微生物的研究对象和任务。 基本要求：掌握微生物的概念、微生物的特点以及环境工程微生物的研究对象和任务等污染控制微生物学基本知识和研究范畴，对污染控制微生物学及其在环境科学和环境工程中的地位和作用有一个总体性的认识。 （2）原核微生物 教学内容: 细菌及其一般结构；细菌的特殊结构；放线菌、蓝细菌等其它原核微生物；细菌的分类鉴定。 基本要求：掌握原核微生物的基本特征和细菌的一般结构，细菌的特殊结构及其在环境科学中的重要应用潜力；了解放线菌、蓝细菌等其它原核微生物及其在环境工程中的作用。 （3）真核微生物 教学内容: 真菌、藻类、原生动物和微型后生动物的形态生理特性等。
5、曝气池有效容积为4000m 3，（5000）混合液浓度2000mg/L （其中挥发性污泥浓度为1500mg/L ），半小时沉降比为30%，当进水BOD 5为220mg/L ，每日处理1000m 3/d （10000）生活污水时，处理后水的溶解性BOD 5为20mg/L ，试验测得污泥产率系数为0.65g/g ，自身氧化率为0.05d -1。计算污泥负荷率、污泥指数、剩余污泥量、污泥龄、回流污泥浓度及污泥回流比。 解：由已知条件V=4000m 3 X=MLSS=2000mg/l MLVSS=1500mg/l SV=30% S a =220mg/l Q=1000 m 3/d S e =20mg/l Y=0.65g/g K d =0.05d -1 (1).污泥负荷率 N s =XV QS a =4000 20002201000??=0.0275 (2).污泥指数 SVI=MLSS SV =l g l ml /2/300=150ml/g (3).剩余污泥量 剩余污泥浓度X r 66 10101150 r SVI =?=?=6667 mg/L r 取值1.0 ∴剩余污泥量为QX r ＝1000?6667＝6667 kg/d (4).污泥龄 θc =QwXr VX ＝6 10667.620004000??＝1.2d (5).回流污泥浓度 即X r =150 106 =6667g/ml (6).回流污泥比 X=r SVI R R ??+6 101 r 取值1.0 2000＝6667 1.01R R ??+ 得 R=0.43 即，回流污泥比为0.43 6、某市平均日污水流量为48000m 3/d （5000），K z =K d ·K h =1.1×1.2。污水BOD 5=180mg/L ，一级处理BOD 5去除率为20%。二级处理拟用推流式鼓风曝气
1.设计任务及资料 1.1设计原始资料 长垣镇最高日设计用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天，规划建造水厂一座。已知城区地形平坦，地面标高为21.00米；水源采用长江水；取水构筑物远离水厂，布置在厂外。管网最小服务水头为28.00米；二级泵站采用二级供水到管网系统，其中最大一级供水量占全天用水量的百分数为5.00%，时间为早上6：00～晚上10：00，此时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为11.00米；另一级供水时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为5.00米。常年主导风向：冬季为东北风、夏季为东南风。水厂大门朝向为北偏西15°。 1.2设计任务 1、设计计算说明书1本。 内容包括任务书、目录、正文、参考资料、成绩评定表等，按要求书写或打印并装订成册。 其中正文内容主要包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、设计计算过程、尺寸和结构形式、各构筑物设计计算草图、人员编制、水厂平面高程设计计算和布置情况以及设计中尚存在的问题等。 2、手工绘制自来水厂平面高程布置图1张（1号铅笔图，图框和图签按标准绘制）。要求：比例选择恰当，图纸布局合理，制图规范、内容完整、线条分明，字体采用仿宋字书写。
2. 设计规模及工艺选择 2.1设计规模 根据所提供的已知资料：最高日用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天。 d Q=Q α α为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有 回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，取α =1.07，则水厂生产水量 近期：Q 0=1.07Q d =1.07×50000=53500m 3/d=2229.2m 3/h 远期：Q 0=1.07Q d =1.07×100000=107000 m 3/d=4458.3m 3/h 水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。 2.2水厂工艺流程选择 2.2.1概述 给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。 2.2.2水处理流程选择 水处理方法应根据水源水质的要求确定。所给的设计资料中指出，水源采用 长江水，其水质应该较好，采用一般传统的水处理工艺，即：混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒。混凝剂采用硫酸铝，设溶解池和溶液池，计量泵投加药剂，管式静态混合器混合。絮凝池采用水平轴机械絮凝池。沉淀池采用平流沉淀池。滤池采用普通快滤池。
第一章水质与水处理概论 1、天然水体中的杂质分类 ⑴按水中杂质的尺寸，可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物。 ⑵从化学结构上可分为无机物、有机物和生物。 ⑶按杂质的来源可分为天然杂质和污染性杂质。 2、水体富营养化：指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情 况下，这些营养物质足以使水中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异氧微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水质恶化和生态环境结构破坏的现象。 3、两个相关的水质指标描述水体的自净过程： 生化需氧量BOD：该值越高说明有机物含量越高，水体受污染程度越严重。 水中溶解氧DO：是维持水生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件，DO值越高说明水中有机污染物越少。 水体中BOD值和DO值呈高低反差关系 4、生活饮用水水质常规检验项目和限制： 第四章凝聚与絮凝 1、胶体的稳定性：从水处理角度而言，是指交替颗粒在水中长期保持分散状态的特性。
⑴动力稳定性；⑵带电稳定性；⑶溶剂化作用稳定性。 2、胶体稳定存在的原因： ⑴胶体的双电层结构：胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥，要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷。 ⑵胶体粒子在不停的做布朗运动。 3、胶体的凝聚机理： ⑴压缩双电层作用：水处理所去除的胶体主要为带负电的胶体，常用的铝盐、铁盐混凝剂产生的带正电和的高价金属羟基聚合离子可以起到压缩双电层的作用。高价电解质压缩双电层的能力优于低电解质离子，所以，一般选作混凝剂的多为高价电解质。如：Fe3＋、AL3＋。 ⑵吸附电中和作用：指胶体微粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶体颗粒间的静电斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。 ⑶吸附架桥作用：指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机物或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶粒间并不直接接触，高分子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥一样将它们连接起来。 ⑷网捕——卷扫作用：指投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀，当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时，会像多孔的网一样，将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来。 4、絮凝机理： ⑴异向絮凝：有布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。 ⑵同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。 5、影响絮凝效果的主要因素： ⑴客观因素：水温（适宜20°~30°）、PH值、碱度、水中浊质颗粒浓度。 ⑵主观因素：混凝剂的种类及投加方式，水力条件。 混凝剂有干投和湿投两种投加方式（硫酸铝以稀溶液形式投加较好，而三氯化铁则以干投或浓溶液投加较好） 6、混凝剂的种类及其优缺点： ⑴无机盐类混凝剂： ①硫酸铝：固体硫酸铝需溶解投加，一般配成10%左右的重量百分浓度使用。采用硫酸铝作混凝剂时，运输方便，操作简单，混凝效果较好，但水温较低时，硫酸铝水解困难，
水质工程学考试复习题 一、选择题： 1 给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用( )年，远期规划年限宜采用( )年。 ( A ) A.5～10；10～20 B.5～10；15～20 C.5～10；10～15 D.10～20；20～30 2 设计供水量应根据下列各种用水确定( C )。 (1)综合生活用水 (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水 (3)消防用水 (4)浇洒道路和绿地用水 (5)未预见用水量及管网漏失水量。 (6)公共建筑用水 A.全部 B.(1)、(2)、(4) C.(1)、(2)、(3)、(4)、(5) D.(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6) 3 药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的( B )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。 A.5～10 B.7～15 C.15～30 D.10～20 4 设计沉淀池和澄清池时应考虑( A )的配水和集水。 A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均 5 设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。 6 异向流斜管沉淀池，斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于( A )m；底部配水区高度不宜小于1.5m。 A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.8 7 快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( C )。 8 地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。 A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂 9 当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过( C )确定，一般可采用重量比为3：1～6：
2018年12月26日，北京交通大学市政与环境工程实验室发生爆炸燃烧，事故造成3人死亡。 按照市委、市政府领导指示精神，依据《中华人民共和国突发事件应对法》等有关法律、法规，市政府成立了由市应急管理局、市公安局、市教委、市人力社保局、市总工会、市消防总队和海淀区政府组成的事故调查组，并邀请市纪委市监委同步参与事故调查处理工作。 事故调查组按照“科学严谨、依法依规、实事求是、注重实效”和“四不放过”的原则，通过现场勘验、检测鉴定、调查取证、模拟实验，并委托化工、爆炸、刑侦、火灾调查有关领域专家组成专家组进行深入分析和反复论证，查明了事故发生的经过和原因，认定了事故性质和责任，并提出了对有关责任人员和单位的处理建议及事故防范和整改措施。现将有关情况报告如下： 一、事故基本情况 （一）事故现场情况 事故现场位于北京交通大学东校区东教2号楼。该建筑为砖混结构，中间两层建筑为市政与环境工程实验室（以下简称“环境实验室”），东西两侧三层建筑为电教教室（内部与环境实验室不连通）。环境实验室一层由西向东依次为模
型室、综合实验室（西南侧与模型室连通）、微生物实验室、药品室、大型仪器平台；二层由西向东分别为水质工程学Ⅱ、水质工程学Ⅰ、流体力学、环境监测实验室；一层南侧设有5个南向出入口；一、二层由东、西两个楼梯间连接；一层模型室和综合实验室南墙外码放9个集装箱（建筑布局详见下图）。 （二）事发项目情况 事发项目为北京交通大学垃圾渗滤液污水处理横向科研项目，由北京交通大学所属北京交大创新科技中心和北京京华清源环保科技有限公司合作开展，目的是制作垃圾渗滤液硝化载体。该项目由北京交通大学土木建筑工程学院市政与环境工程系教授李德生申请立项，经学校批准，并由李德生负责实施。 2018年11月至12月期间，李德生与北京京华清源环保科技有限公司签订技术合作协议；北京交大创新科技中心和北京京华清源环保科技有限公司签订销售合同，约定15天
水质工程学课程（下）设计计算说明书（生活污水处理构筑物设计） 设计题目：某市生活污水处理工艺初步设计 班级：排水082 姓名：张健 学号：0803120234 指导教师：杨世东 2011年12月
污水处理构筑物的设计计算 1 格栅计算 格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行 1) 栅条的间隙数 设栅前水深为h ＝0.6m , 过栅流速V=0.8m/s , 栅条间隙宽度b=0.02m ，格栅倾角α＝60° n 105Q bhv ==≈个 2) 栅槽宽度 设栅条宽度s ＝0.01m {B}=s （n －1）+bn ＝0.01×（105-1）+0.02×105＝3.14m 3) 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽B 1＝1.0m ，其渐宽部分展开角为α1＝30° L 1＝（B-B 1）/2tg α1＝（3.14-1.0）/2tg30°＝1.85m 4) 出水槽与出水渠道连处的渐窄部分长度 L 2＝L 1/2=1.85/2＝0.925m 5) 通过格栅的水头损失 m k g v b s h o 081.0360sin 6 .198.002.001.042.2sin 223423 4=?????? ???=????? ? ???=∑αβ 式中 β——形状系数，其值与栅条断面形状有关，取2.42 k ——系数，格栅受物物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3 6) 栅槽总高度 H ＝h+h 2+∑h ＝0.6+0.1+0.3＝1.0m
式中 h 2——栅前渠道超高，一般取0.3m 7) 栅槽总长度 L ＝l 1+l 2+0.5+1+H 1/tg60°＝4.8m 式中 H 1——栅前槽高，H 1＝h+ h 2＝0.6+0.3＝0.9m 8) 每日栅渣量 3186400 5.5/1000 Q W W m d K ??==?设计总 式中 W1——栅渣量，本设计取为0.08m 3栅渣/103m 3污水 K 总——生活污水流量总变化系数，为1.3 2 沉砂池 目前我国应用广泛的沉砂池有多种，并各自有其各自的特点，结合本设计实际情况综合考虑，决定选用平流沉砂池。采用平流沉砂池其优点是：污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单，截留无机颗粒效果好的优点。 (1) 池子的长度：设v=0.30m/s ，t=30s. L=vt=0.30×30=9m. (2) 水流断面积：A=Qmax/v=1.04/0.30=3.5 m 2 (3) 池总宽度： 设n=2格，.每格宽度b=2.0m B=nb=2×2=4m (4) 有效水深：2A 3.5h 0.875m B 4 === （5）沉砂室所需容积： 设T=1d. X 城市污水沉沙量，一般采用30 m 3/ 610 m 3 V=6max 8640010 Q XT Kz ? =6 1.04301864001.310????
水质工程学（上） 考试试卷一 1、平流沉淀池设计流量为720m 3/h 。要求沉速等于和大于0.4mm/s 的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求： （1）所需沉淀池平面积为多少m 2？ （2）沉速为0.1mm/s 的颗粒，可去除百分之几？(10’) 解：已知 Q=720m 3/h=0.2m 3/s u 0=0.4mm/s u i =0.1mm/s 1) 所需沉淀池平面积为2 3 05010 4.02.0m u Q A =?== - 2) 沉速为0.1mm/s 的颗粒的去除率为25.04 .01.00=== u u E i 2、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面180cm 处。平流沉淀池设计流量为900m 3/h ，表面积为500m 2，试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥砂颗粒约百分之几？（0C 表示泥砂初始浓度，C 表示取样浓度）。（20’） 取样时间（min ） 0 15 20 30 60 120 180 C /0C 1 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08 解：已知 h=180cm Q=900m 3/h A=500m 2 沉速计算 取样时间（min ） 0 15 20 30 60 120 180 u=h/t(cm/min) _ 12 9 6 3 1.5 1 沉速分布见下图。
2 46810 12 00.10.20.30.40.50.60.70.8 0.91沉降速度（cm/min ） 小于该沉速的颗粒组成分数 截留沉速u 0= A Q =60 500100900??=3cm/min 从图上查得u 0=3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于p 0=0.30。从图上，相当于积分式 ? p u dp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为： P=(1-0.30)+ 3 1 (0.506)=86.9% 水质工程学(上)考试试卷二 1、河水总碱度0.1mmol/L （按CaO 计）。硫酸铝（含Al 2O 3为16℅）投加量为25mg/L ，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂日生产水量50000m 3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。（处理水剩余碱度要求不得低于0.47 mmol/L （按CaO 计）） 解：投入药剂量折合Al 2O 3 为25mg/l ×16%=4mg ， Al 2O 3 的分子量为102 。 故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ， 剩余碱度取0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039+1×0.37=0.487(mmol/l)， CaO 的分子量为56， 则石灰投量为0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg) 2、(2)设初沉池为平流式，澄清部分高为H ，长为L ，进水量为Q ，试按理想沉淀理论对比： ①出水渠设在池末端 ②如图所示，设三条出水渠时，两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速u o 。
一、名词解释 1、污泥回流比:是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量Qr与污水流量Q之比。 2、半速度常数: Ks为当μ= 1/2μmax时的底物浓度，也称之为饱和常数。 3、CAST: 循环式活性污泥法，一种生活污水处理工艺，它是在SBR工艺的基础上增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。 4、湿地处理：将污水投放到土壤经常处于水饱和状态且生长有耐水植物的沼泽地上，是使污水沿一定方向流动，在耐水植物和土壤的联合作用下使污水得到净化一种土地处理工艺，主要包括天然湿地和人工湿地。 5、污泥调理:对污泥进行预处理以提高污泥的浓缩脱水效率，并为经济地进行后续处理而有计划地改善污泥性质的措施。 6、SVI :污泥容积指数(简称污泥指数)是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL/g计。 7、活性污泥：在微生物群体新城代谢功能的作用下，活性污泥具有将有机物转化为稳定的无机物的活力，故称活性污泥。 8、MLVSS:混合液挥发性悬浮固体浓度，表示的是混合液活性污泥中有机固体物质部分的浓度。 9、UASB:上流式厌氧污泥层（床）反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。 10、生物除磷：利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从污水中除磷的效果。 二、简答题 1、影响产酸发酵过程的主要因素有哪些？ 答：温度、PH、污泥龄、搅拌和混合、营养与碳氮比。 2、评价曝气设备性能的指标有哪些？各有什么含义？ 答：评价曝气设备性能的指标有： （1）动力效率Ep：每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以kgO2/(Kw?h)计；
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：√验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 实验一混凝试验 一、实验目的： 1.学会求一般天然水体最佳混凝条件（包括投药量、PH、水流速度梯度）的基本方法； 2.观察混凝现象，加深混凝机理的理解，了解混凝影响因素； 二、实验基本原理： 胶体微粒都带有电荷，它们之间的电斥力是影响胶体稳定性的主要因素，一般天然水体颗粒的电动电位在-30mv以上，投加混凝剂后，只要该电荷点位降到-15mv左右即可得到。 三、主要仪器设备及耗材： 智能型混凝试验搅拌仪（六联搅拌器），酸度计一台，低浊度仪一台，双向磁力搅拌器一台，1000ml烧杯六个，200ml烧杯两个，1000ml量筒一个，1ml、2ml、5ml移液管各一根，酸碱溶液各一瓶，混凝剂溶液一瓶（5%硫酸铝） 四、实验步骤： (1)本次试验选用的是二号水样，将桶中原水搅拌均匀，测定水样的温度、酸碱度、浊度和pH值。 (2) 确定水样中能形成矾花的近似最小混凝剂量，在烧杯中加入200ml水样并将烧杯放在磁力搅拌器上进行搅拌，并且每次增加0.1mL的混凝剂投加量，直至出现矾花。记录生成小矾花是的混凝剂的最小投加量。 (3)在六个大烧杯中分别加入1L的原水，以上一步所得的最小投加量为基准，设置六组梯度试验，每组用量别为最小投加量的1/3、2/3、1、1.5、2、2.5倍。加入到相应的药剂试管中。 (4)设定六联混凝搅拌仪，第一阶段：时间30s，转速500r/min；第二阶段：时间10min，转速为250r/min；第三阶段；时间10min，转速100r/min；第四阶段沉淀10min。启动
1、现有一种直径、高均为1cm 的圆柱体颗粒在静水中自由沉淀，已知该种颗粒密度S ρ=1.8g/cm 3，水的密度水ρ=1g/cm 3，则这种颗粒在水中自由沉淀时最小沉速为多少？（重力加速度为980cm/S 2，绕流阻力系数2 2=D C ）； 提示：由题义可得，这种颗粒在水中自由沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗粒垂 直方向投影面积的大小。最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取得。 2、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min -1求细菌被灭活99.5℅时，所需消毒时间为多少分钟？ 提示：由一级反应方程式可得： lgC A = lgC A0 – o.4343kt 而C A =(1-99.5%) C AO ，k=0.85min -1 得t = （lgC A0 - lgC A ）/0.4343k=6.23(min) 3、设物料i 分别通过CSTR 型和PF 型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为10/0=e C C ，且属于一级反应，k=2h -1水流在CSTR 型和PF 型反应器内各需多少停留时间？（注：0C —进水中i 初始浓度；e C —出水中i 浓度） 提示：1)由CSTR 一级反应方程式可得： t=(C 0/C e -1)/k=(10-1)/2=4.5h 2) 由PF 一级反应方程式可得： t=(㏑C 0-㏑C e )/k=1.15h 4、题3中若采用4只CSTR 型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少？ 提示：由CSTR 二级反应方程式可得： C 2/C 0=(1/(1+kt))2 得t=1.08(h) 所以T=4t=4.32(h) 5、液体中物料i 浓度为200mg/L ，经过2个串联的CSTR 型反应器后，i 的浓度降至20mg/L 。液体流量为5000m 3/h ；反应级数为1；速率常数为0.8h -1。求每个反应器的体积和总反应时间。 提示：由CSTR 二级反应方程式可得： C 2/C 0=(1/(1+kt))2 得t=2.2(h) 所以T=2t=5.4(h) V=Qt=5000×2.7=13500(m 3) 6、河水总碱度0.1mmol/L （按CaO 计）。硫酸铝（含Al 2O 3为16℅）投加量为25mg/L ，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂日生产水量50000m 3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。 提示：投入药剂量折合Al 2O 3 为25mg/l×16%=4mg ，Al 2O 3 的分子量为102 。故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ，剩余碱度取0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039-0.1×0.37=0.487(mmol/l)，CaO 的分子量为56，则石灰投量为0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg) 7、设聚合铝[Al 2（OH ）n Cl 6—n ]在制备过程中，控制m=5，n=4，试求该聚合铝的碱化度为多少？
污水处理复习题 1.解释生化需氧量BOD 2.解释化学需氧量COD 3.解释污泥龄 4.绘图说明有机物耗氧曲线 5.绘图说明河流的复氧曲线 6.解释自由沉降 7.解释成层沉降 8.解释沉淀池表面负荷的意义 9.写出沉淀池表面负荷q0的计算公式 10.曝气沉砂池的优点 11.说明初次沉淀池有几种型式 12.说明沉淀有几种沉淀类型 13.说明沉砂池的作用 14.辐流沉淀池的进水和出水特点 15.解释向心辐流沉淀池的特点 16.绘图解释辐流沉淀池的工作原理 17.解释竖流沉淀池的特点 18.解释浅层沉降原理 19.说明二次沉淀池里存在几种沉淀类型、为什么 20.活性污泥的组成 21.绘图说明活性污泥增长曲线 22.说明生物絮体形成机理 23.解释混合液浓度MLSS 24.解释混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS 25.解释污泥龄 26.解释污泥沉降比 SV,污泥指数 SVI 27. 解释BOD污泥负荷率,容积负荷率及计算公式 28.解释活性污泥反应的影响因素 29.解释剩余污泥量计算公式 30.解释微生物的总需氧量计算公式 31.解释传统活性污泥法的运行方式及优缺点 32.解释阶段曝气活性污泥法的运行方式及优缺点
33.解释吸附——再生活性污泥法的运行方式及优缺点 34.解释完全混合池的运行方式及优缺点 35.绘图说明传统活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附——再生活性污泥法、 完全混合池的各自BOD降解曲线 36.绘图说明间歇式活性污泥法的运行特点 37.解释活性污泥曝气池的曝气作用 38.根据氧转移公式解释如何提高氧转移速率 39.氧转移速率的影响因素 40.活性污泥的培养驯化方式 41.解释活性污泥系统运行中的污泥异常情况 42.解释污泥膨胀 43.解释生物膜的构造与净化机理 44.解释生物膜中的物质迁移 45.解释生物膜微生物相方面的特征 46.说明高浓度氮的如何吹脱去除 47.解释生物脱氮原理 48.解释A/O法生物脱氮工艺 49.解释生物除磷机理 50.绘图说明A2/O法同步脱氮除磷工艺 51.解释生污泥 52.解释消化污泥 53.解释可消化程度 54.解释污泥含水率 55.说明污泥流动的水力特征 56.污泥浓缩的目的 57.重力浓缩池垂直搅拌栅的作用 58.厌氧消化的影响因素 59.厌氧消化的投配率 60.厌氧消化为什么需要搅拌 61.说明污泥的厌氧消化机理 62.解释两段厌氧消化的机理 63.说明厌氧消化的C/N比 64.说明厌氧消化产甲烷菌的特点 65.消化污泥的培养与驯化方式
14章 4．反应器原理用于水处理有何作用和特点？ 答：作用：推动了水处理工艺发展； 特点：在化工生产中，反应器都只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛，许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至纯物理过程等。例：沉淀池。 5.试举出3种质量传递机理的实例。 答：质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。 1、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化， 是由主流迁移和化学引起的。 2、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的 组分总是向低浓度区迁移，最终趋于平均分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。 3、紊流扩散传递：在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大 部分都是紊流扩散。 6.（1）完全混合间歇式反应器（CMB）不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出，且假 定是在恒温下操作 （2）完全混合连续式反应器（CSTR）反应物投入反应器后，经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合，输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同 (3)推流型反应器（PF）反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递 答:在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。 7.为什么串联的CSTR型反应器比同容积的单个CSTR型反应器效果好？ 答：因为使用多个体积相等的CSTR型反应器串联，则第二只反应器的输入物料浓度即为第一只反应器的输出物料浓度，串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数N趋近无穷时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。 8.混合与返混在概念上有什么区别？返混是如何造成的？ 答：区别是：返混又称逆向混合。广义地说，泛指不同时间进入系统的物料之间的混合，包括物料逆流动方向的流动。 造成返混的原因主要是环流，对流，短流，流速不均匀，设备中存在死角以及物质扩散等。例如：环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合，及由不均匀的速度分布所造成的短路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素。 9.PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。 答：在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这跟间歇式反应器的反应过程是一样的。推流型反应器优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。