《水污染控制工程》（第三版，下册）重点计算题示例
Problem 1 沉砂池与沉淀池的设计计算
1. 平流式沉淀池计算 Rectangular Sedimentation Tank
平流沉淀池设计流量为1800m 3/h 。要求沉速等于和大于0.5mm/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？
解：已知 Q=1800m 3/h=0.5m 3/s ，u 0=0.5mm/s ，u i =0.1mm/s
（1） 所需沉淀池平面积为
230100010
5.05
.0m u Q A =?==
- （2） 沉速为0.1mm/s 的颗粒的去除率为
2. 辐流式沉淀池设计 Circular Sediementation Tank
计划为居住人口45000人的城镇设计一圆形径向流沉淀池。假定废水的流量为400L/人.d ，平均流量下停留时间为2h 。确定平均流量下的溢流速率为36m 3/m 2.d ，求深度和直径。
解：
3
3
2
2
33150024h/d 2h /L 0.001m 400L/per.d 45000per 450.d /m 40m /L 0.001m 400L/per.d 45000per m V m A s =???==??= Diameter=
m 249.234/450
≈=π Depth=m 5.33.324
)4/(1500
2
≈=π
3. 曝气沉砂池设计计算 Grit Chamber
设计一只曝气沉砂池，污水的最大流量为2.0 m 3/s ，有效深度为3m ，宽深比为 1.5:1，最大流量下停留时间为 3.5min ，曝气速率为0.4m 3/min.m 池长，确定沉砂池的尺寸和空气用量。
%2020.05
.01
.00====u u E i
解： （1） 池尺寸：
m
A V L m
W m
D m s s m V Q V 2.315
.434205.435.13420min /60/2min 5.3min
5.3max /3
3=?===?===??== （2） 空气量：
m in /4.122.31.m in 4.033
m m m
m Qair =?=
4. 曝气沉砂池设计 Grit Chamber
设计一曝气沉砂池，废水的平均流量为0.3m 3/s ，最大流量为1.0m 3/s 。平均深度为3m ，宽深比为1.5:1，高峰流量下停留时间为3.5min 。曝气速率为0.4m 3/min.m 池长，确定沉砂池的尺寸和空气需求量。 解：
/min
6.2m 15.6m /m.min 0.4m 6.155
.43210
5.435.13m 21060s/min /s 1m min 5.3min 5.3max
3333=?==?==?===??==air Q m
length m
width m
Depth V Q V
Problem 2 溶气气浮法计算
5. 溶气气浮法计算 Dissolved Air Floation, DAF
某造纸厂废水量10000m 3/d ，悬浮物浓度平均为1,000mg/L ，水温20℃，采用回流式加压溶气气浮法处理流程。溶气水压力为3kg/cm 2（表压），空气饱和率为70%，取气固比为α=0.01，空气比重1.164kg/m 3；20℃时空气在水中的溶解度C s 取18.7mg/L.。计算气浮池中释放出的空气量、回流水量和回流比。
(1) Dissolved air pressure is 3kg/cm 2 gauge; (2) Fraction of air saturation f=70%; (3) A/S ratio=0.01；
(4) Specific weight of air = 1.164kg/m 3; (5) Air Solubility C s at 20℃=18.7 mg/L 解： （1） 总固体含量为S =S a Q ，其中：Q 为处理水量，10000m 3/d ；S a 为废
水中悬浮颗粒浓度，1 kg/m 3故，气体总含量为：
A =(A /S )*S =αS =0.01*1*10000=100 kg/d
折合20℃下空气体积为，以1m 3处理水量为基准：
V =A /(Q γ)=100/(10000*1.164)=8.58*10-3(m 3/m 3)=8.58(L/m 3水) （2） 压力水回流量计算公式为
)
1(1000
-=
fP C QS R s a α
其中：f ，溶气效率，即空气饱和率，为70%；P ，溶气绝对压力，单位为大气压。表压为3kg/cm 3=3atm ，因此P=3+1=4(atm)，因此，回
水流量为
)/(2967)
14%70(7.1801
.01100001000)1(10003d m fP C QS R s a =-?????=-=
α
（3） 回流比，即回水流量占处理水量的百分比为
%7.29%10010000
2967
%100=?=?Q R
6. 溶汽气浮污泥浓缩池设计 Dissolved Air Floatation (DAF) of Sludge
Design a dissolved air flotation thickener without and with pressurized recycle to thicken the solids in activated-sludge mixed liquor from 0.3 to about 4 percent. Assume that the following conditions apply:
（1） Optimum A/S ratio=0.008 mL/mg （2） Temperature=20℃
（3） Air Solubility s a =18.7 mg/L
（4） Recycle-system pressure=275 kPa （5） Fraction of saturation=0.5
（6） Surface-loading rate=8 L/m 2.min
（7） Sludge flow rate= 400 m 3/d
Solutions:
1. Without a recycle
(1)Compute the required pressure using Eq. 5-47
a
a S fP s S A )1(3.1-= L
mg P L mg g mL /3000)
15.0)(/7.18(3.1/008.0-=
199.05.0+=P
35
.10135
.10198.3+=
=p atm P kPa p 302=
(2)Determine the required surface area
2
2
3337.34)
min/1440min)(./8()/10)(/400(m d m L m L d m A == (3)Check the solids loading rate
2
3
2332
/6.34)
/10)(7.34()/3000)(/400(./m kg kg g m m g d m d m kg ==
2. With recycle
(1)Determine the pressure in atmospheres
35
.10135
.10127573.3+=
=atm P
(2) Determine the requires recycle rate using Eq. 5-48
a
a S R fP s S A )1(3.1-= d
m L mg R
L mg g mL /400*/3000)173.3*5.0)(/7.18(3.1/008.03
-= d m R /9.4613=
(3)Determine the required surface area
22
3331.40)
min/1440min)(./8()/10)(/461(m d m L m L d m A ==
Problem 3 生化反应器容积计算
7. 生化反应器容积计算 Volume of Bio-reactor
已知废水拟在完全混合反应器中处理。假设反应为不可逆的一级反应（kC r -=），反应速率常数为0.15d -1，反应器的体积为20m 3，要求处理效率为98%时，试求反应器所能处理的废水量。如果要求处理效率为92%时，则处理上述废水所需的反应器体积为多少？ 解：
（1）废水处理量
d
m Q Q Q
kV Q Q C C kCV QC QC V kC QC QC dt
dC
/612.020
15.002.00)(3000=?+=
+=
--=-+-=
（2）效率为92%时的反应器体积
37.415.0612.0612.008.0m V V =?+=
8. BOD 5计算
已知某一城市污水水样的BOD 3=200mg/L ，BOD 20=400mg/L ，求BOD 5=？
解：由)101(1tk a t S BOD --=，对于生活污水k 1=0.1； 一般把BOD 20作为总生化需氧量BOD u ，
200mg/L 0.5BOD
)101(BOD BOD u
1.03u 3==-=?-
9. BOD 5与BOD 20的关系
在2d 和8d 分别测得污水的BOD 值分别为125mg/L 和225mg/L ，试用一级速率模型求出BOD 5。
解：
（1）按一级反应速率计，
)
1(225)1(125)1(82t L k L kt L t e BOD e BOD e BOD BOD ----=-=-=
（2）得BOD L 和k 值，得
L mg BOD e BOD t t /6.200)1(9.2365375.0=-=-
10. BOD 5的计算，温度的影响
废水在20℃下的5d BOD 为185mg/L 时，它的最终BOD （UBOD ）是多少？10 d 的BOD 是多少？假如BOD 瓶是在33℃下培养的，废水的5d BOD 又是多少？k =0.23 d -1。
解：
（1）]1[ UBOD BOD .51t k e --=，]1[ UBOD 851523.0?--=e ，mg/L 7.270UBOD = （2）m g/L 6.243]1[7.270]1[ 7.702BOD 1023.0.101=-?=-=?--e e t k （3）-1)2033()2033(20,133,1d 467.0056.123.0=?=?=--θ℃℃k k
mg/L 68.22]1[7.270]1[ 7.702B OD 5467.0.33,51=-?=-=?--e e t k ℃
11. BOD 5的计算
三种不同水样在20℃下的BOD 5皆为350mg/L ，而20℃下的k 值分别为0.25 d -1, 0.35 d -1和0.46 d -1。试求每种水样的最终BOD （UBOD ）.
解：]1[ UBOD BOD .51t k e --=，UBOD ＝
mg/L
5.4901350
5
25.0=-?-e
Problem 4 完全混合活性污泥法计算
12. 完全混合活性污泥法计算 Complete-mix Activated Sludge
用下列给出的三个不同完全混合活性污泥法反应器的运行数据，求：（1）系统的SRT ；（2）出水中可溶性COD 的浓度为5mg/L ，求所需的氧气量，以kg/d 计；（3）求稳态条件下，曝气池中氧的吸收速率，以mg/L.h 表示。
解：
（1）SRT
d P V X SRT d g P SRT
V X P VSS X T VSS X T VSS X T T T 36.6472000
1000
3000/472000800059,,,=?==
=?==
（2）需氧量
kg/d
5.13041000/47200042.1]5400[500042.1)(,0=?--=--=VSS
X O T P S S Q R
（3）OUR
h L mg h
L mg
OUR ./4.542410001000108.13046=???=
（1） 污泥泥龄计算：
d
d
g m m g V
P d g m g d m P c c
X X X 33.8/9600002000/4000/960000/8000/1203
333=?==
=?=θθρ
（2） 氧气需要量
d
kg kg g d g m g d m P q R X
S S V O /8.2586/1000/]/96000042.1/)5400(/10000[42.1)(3
3
0=?--=--=ρρ
（3） 氧的利用速率
h L mg d
h m L m kg
mg d kg r o ./8.107/24/10001000/10/8.25863
36=???= 13. 活性污泥法设计计算 Activated Sludge Process
采用普通活性污泥法处理城市污水，流量为200000m 3/d ，原污水的BOD 5为，初沉池的BOD 5去除率为30%，要求处理后的最终出水的溶解性BOD 5为20mg/L 。试设计计算 (1)曝气池的容积；(2)每天的剩余污泥产量；(3)曝气池的回流比；(4)氧气需要量；（5）处理效率。已知:θc=10 d ，y =0.5 mg/mg ，k d =0.06d -1，曝气池中MLVSS=3500mg/L ；回流污泥浓度VSS=8000mg/L 。 解： （1） 曝气池体积
)
1()
(c d 0c θρρρθ?+-??
=K y q V X S S V =3.4*104m 3
（2） 每天的剩余污泥量
d kg K y q P S S V X /11800)
1()
(c d 0=?+-?=
θρρ
（3） 回流比计算
78
.00*200008000)(3500=+?=?+r q r q r q V V V
（4） 需氧量为含碳化合物全部氧化需氧量与生成污泥折合需氧量
之差。
d
kg O O O d kg P O d kg q O X S S V /3902021/1686242.12/5588268.0/)(10=-====-?=ρρ
（5） 处理效率
%5.90210/190%)
301(*30020
%)301(*300==---=
E
14. 普通曝气池计算 Aeration Tank
一传统活性污泥法处理装置，按SRT ＝8d 运行。反应器的容积为8000m 3，MLSS 浓度为3000mg/L ，求：（1）污泥产率；（2）由反应器中排放污泥时，污泥的排放量。假定回流污泥中悬浮固体浓度为10000 mg/L ，二沉池出水中的固体损失可忽略不计。 解：
d
m X P Q d m X P Q d g d
SRT V X P R X W X W T X T T T /30010000/3000000//10003000/3000000//300000088000
300032,31
,=======?==
15. 普通曝气池计算 Aeration Tank
某普通曝气池有效容积V =5000m 3，混合液中污泥浓度MLSS 为3000mg/L ，回流污泥浓度为10000mg/L 。要求：（1）假设进水中MLSS 浓度为100mg/L ，计算回流比；（2）若污泥龄θc =8天，求每日的干污泥增长量。
解：根据进出曝气池中悬浮物质的物料平衡：
（1）100*1+10000*R =3000*(1+R ) 解得回流比R =0.414 （2）因为每日的干污泥增长量＝每日排出的剩余干污泥量，即：Q w X r
又θc =
QwXr
VX
且X =MLSS =3000mg/l=3kg/m 3;V=5000m 3; θc =8d
即：Q w X r ＝
c
θVX
＝
8
3
5000?＝1875kg 所以每日的干污泥增长量为1875kg
16. SVI 的计算 Sludge Volume Index
采用一台2L 沉降仪进行SVI 试验，得到MLSS 浓度为3500mg/L ，30min 后污泥体积为840 mL ，求SVI 值。 解：g mL L
g L
mL MLSS SV SVI /120/5.3/2/840===
Problem 5 污泥的处理与处置
17. 二沉池的计算 Secondary Clarifier
两座20m 直径的圆形二沉池，用于活性污泥的固液分离。MLSS 浓度为3000mg/L ，活性污泥的回流比为50%。假设平均污泥负荷数据为4 kg/m 2.h ，求平均允许进水流量，以m 3/h 计，以及回流中的MLSS 。 解：
（1）回流污泥浓度
L
mg X X X X X X X X R Q Q R R R R R /9000300033
/5.01/1
=?===-=-==
（2）进水流量
/d 2680710/30005.124001.06.125645.1)5.0(3
6
m X A SLR Q A
X
Q Q SLR =????=?=+=
18. 厌氧消化池计算 Anaerobic Digester
厌氧消化池的COD 负荷为500kg/d ，污泥的利用率为75%，设y =0.10, K d =0.02d -1，当SRT 为40d 时，计算厌氧剩余污泥的产量、消化池的甲烷和沼气产量。（沼气中CH 4浓度为65%，CH 4产量以0.4m 3/kgCOD.d 计）。
解： （1） 计算剩余污泥产生量
d kg d
kg K y q P S S V X /83.2040
*02.01/500*75.0*1.0)1()(c d 0=+=?+-?=
θρρ
（2） 计算甲烷产量
（3） 计算沼气产量
V biogas =V CH4/65%=212.56 m 3/d
19. 厌氧消化池计算 Anaerobic Digester
消化池的COD 负荷为300 kg/d 。使用的污泥利用效率为75%，当SRT ＝40 d 时，产气量是多少？Y ＝0.10，k d =0.02 d -1。 解：
（1）剩余污泥量
()d
kg P d kg S S d kg S d
kg S X /4.940
02.01225
75.010.0/22575300/7575.01300/30000=?+??=
=-=-=-==
（2）沼气产量
d
m P Q S S V X /7.84]42.11000/)[(40.03
0CH 4=--=
20. 污泥浓缩池计算 Sludge Thickener
某二沉池的底泥含水率为98.5%，日排水量为3000吨。该底泥经污泥浓缩处理后，含水率为95%。若溢流清水中的悬浮物含量可忽略不计，计算浓缩池每日排出的污泥量。
解：根据底流中悬浮物质的物料平衡，得：)2000(0%)951(2000%)5.981(Q Q -?+?-=?- 解得，Q ＝600m 3/d
21. 污泥含水率和相对密度的计算 Volume Reduction of Sludge
污泥的含水率从98%降到95%。假设污泥中含有相对密度为1.0的有
d m P Q S S V X CH /17.138)83.20*42.1375(*40.0]
42.11000/)[(*40.03
04=-=--=
机物70%和相对密度为2.0的无机物30%。用近似法和精确法，分别计算污泥体积缩小了百分之多少？污泥的含水率98%和95%时的相对密度是多少。
解：
（1）近似法
60%
100%0.050.021100%P2P11100%
V1V2V12
1
21＝－＝－＝－体积减少百分比＝???
? ?????? ?????
?
??=P P V V （2）精确法
混合固体的比重：
18
.100.170
.000.230.01S W S S =+
=+S S V V
f f S S S W S W ＝ 含水率98%时，1k
g 污泥的体积
3
10449.0003.100.198.028.102.01m P S Ws
V S S S
SL SL L S ==
=+
=ρ
含水率95%时，1kg 污泥的体积
3
20199.0008.100.195.028.105.01m P S Ws
V S S S
SL SL L S ==
=+
=ρ
体积减少百分比＝%2.60%100121=???
?
?
?-V V
Problem 6 水的物化处理方法 22. 吸附法计算
采用粉末活性炭应急处理技术吸附水源突发性污染事故中的硝基苯。通过试验已得到吸附等温线为8322.03994.0C q =（式中，q 为吸附容量，mg/mg 炭；C 为硝基苯的平衡浓度，mg/L ）。水源水中硝基苯的浓度为0.050 mg/L ，投加粉末活性炭15mg/L 后，求吸附后水中残留的硝基苯浓度。
解：
若平衡浓度值为C ，则加入15mg/L 的粉末活性炭其总吸附量为15q mg/L ，有
C C q -=?=050.03994.015158322.0
解方程可得：
0030.0=C mg/L
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）