关于悬浮污泥过滤技术的设计计算

污水处理基本计算公式污水处理是人类社会发展历程中一个非常重要的环保议题，也是城市化的必然结果。

随着人口规模的扩大和工业化过程的发展，污水处理工艺的设计和建设越来越受到重视。

在污水处理过程中，设计、计算和操作是三个非常重要的环节。

本文主要介绍污水处理中的基本计算公式。

一、Ivanov公式Ivanov公式是指在曝气池内，曝气器顶部到曝气器底部的水头损失，是曝气器能量损失的一个重要组成部分。

Ivanov公式的具体表达式为：h=K*v^2/(2g)其中，h为水头损失，K为水头损失系数，v为曝气器进口速度，g为重力加速度。

重力加速度的取值为9.81m/s^2。

二、曝气池容积计算公式在污水处理工程计算中，曝气池容积是一个非常重要的参数。

曝气池容积的计算公式如下：V=Q*(T-TS)/F其中，V为曝气池容积，Q为污水流量，T为污水处理时间，TS为曝气池升温时间，F为最终溶解氧浓度与初次溶解氧浓度之差。

三、污泥产率计算公式污泥产率是指进入处理系统的有机物质所产生的污泥量与进入系统的有机物质总量之比。

污泥产率计算公式如下：Yp=(M-μ*X)/(Q×S)其中，Yp为污泥产率，M为污泥丰度，μ为比生长速率，X为进入系统的有机物质量，Q为进入系统的污水流量，S为进水中的总悬浮物浓度。

四、絮凝剂计算公式在污水处理过程中，添加絮凝剂可以有效地去除悬浮物和胶体颗粒。

絮凝剂的使用量计算公式如下：C=p/V其中，C为絮凝剂用量，p为絮凝剂加入污水中的浓度，V 为污水流量。

五、沉降池污泥床高度计算公式在污水处理工程中，沉降池是一种重要的处理设备。

沉降池污泥床高度计算公式如下：H=d-S其中，H为污泥床高度，d为进入污水的总悬浮物浓度，S 为出水中的总悬浮物浓度。

六、好氧池的进水和出水COD计算公式好氧池是污水处理过程中的一种重要设施。

好氧池的进水和出水COD计算公式如下：进水COD=（C1-Q2C2）/Q1出水COD=（Q1C1+Q2C2）/（Q1+Q2）其中，Q1和C1分别为进水流量和进水COD，Q2和C2分别为进水流量和进水COD。

SSF悬浮污泥过滤技术1、发展由来悬浮污泥过滤法又称SSF(Suspended Sludge Filtration)法,污水净化工艺及系统:包括物化工艺和SSF污水净化器两大部分组成。

该技术缘于SPR高浊度污水净化系统,SPR(2002年由美国专利局授予美国发明专利权)是将污水的“一级处理”和“三级处理”程序合并设计在一个SPR污水净化器罐体内 ,该技术首先采用化学方法使污染物形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒;采用微观物理吸附法将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体;再依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理,在SPR净化器内使絮体与水快速分离;污水经过罐体内由污泥和药剂自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后,达到相应的水质指标;污泥则在浓缩室内高度浓缩,定期靠压力排出,进入污泥处理系统。

SPR技术在大庆和胜利油田应用于油田采出水处理中,由北京欧泰克石油工程技术有限责任公司经过不断研究改进形成现在的SSF悬浮污泥过滤法。

2、SSF悬浮污泥过滤工艺原理2.1 SSF悬浮污泥过滤机理首先采用投加混凝剂使污水中部分溶解状态的污染物胶体颗粒吸附出来,形成微小悬浮颗粒,从污水中分离出来;依据旋流和过滤水力学等流体力学原理,在SSF污水净化器内使絮体和水快速分离,形成悬浮泥层,污水经过罐体内自我形成的悬浮泥层过滤之后,达到回注标准。

2.1.1 Stokes定律水中颗粒悬浮物的沉降速度可以用Stokes定律描述(当Re≤2,呈层流状态)。

式中,u―颗粒沉降速度; ds―颗粒直径;ρs、ρl―颗粒和液体的密度;μ―液体黏度,N•S/m2。

2.1.2 同向凝聚理论使细小颗粒凝聚长大的作用是因流体扰动使颗粒之间碰撞而结合的结果称之为同向凝聚。

若有效碰撞分数为ap,水中相碰撞的粒子为同一种颗粒,则因有效碰撞使颗粒减少的速率可以用公式:式中ap―有效碰撞分数,Z―颗粒直径。

依据Stokes定律和同向凝聚理论,当加药后的污水由底部进入SSF固液分离组件,由于组件的特殊构造,水流方向发生很大变化,造成较强烈的紊动。

第3章设计计算3.1 原始设计参数原水水量Q=5000m3/d=208.33m3/h=57.87L /s，取流量总变化系数K T=1.72，设计流量Q max= K T Q=0.05787×1.72=0.1m3/s。

3.2 格栅3.2.1 设计说明格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10～15厘米时就该清洗。

格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50～100mm），中格栅（10～40mm），细格栅（3～10mm）三种。

根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。

由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。

栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。

而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点。

3.2.2 设计参数（1）变化系数：K T=1.72；（2）平均日流量：Q d=5000m3/d；（3）最大日流量：Q max=0.1 m3/s；（4）设过栅流速：v=0.9m/s；（5）栅前水深：h=0.4m；（6）格栅安装倾角：α=60°。

3.2.3 设计计算（1）格栅间隙数：13n ==≈ （3—1） Q max ——最大废水设计流量m 3/sӨ——格栅安装倾角， 取60°h ——栅前水深 mb ——栅条间隙宽度，取21mmv ——过栅流速 m/s（2）栅渠尺寸：B 2=s(n-1)+nb=0.01×(13-1)+13×0.021=0.403m（3—2） s ——栅条宽度 取0.01mB 2——格栅宽度 mmax10.10.321m 0.780.4Q B v'h ===⨯（3—3） B 1——进水渠宽 mv’——进水渠道内的流速 设为0.78m/s栅前扩大段：2110.4030.3210.12m 2tan 2tan 20B B L α--===⨯︒（3—4） α——渐宽部分的展开角，一般采用20栅后收缩段：L 2=0.5×L 1=0.06m（3—5） 通过格栅的水头损失h 1：4231423)sin 20.010.92.42()sin 6030.097m0.02119.6S vh =β(k αb g =⨯⨯⨯︒⨯=（3—6） 栅后槽总高度H ：设栅前渠道超高h 2=0.3mH =h +h 1+h 2=0.4+0.097+0.3=0.8m（3—7） 栅槽总长度L ：L =L 1+L 2+1.0+0.5+2tan α=0.12+0.06+1.0+0.5+0.40.3tan 60+︒=2.09m （3—8）（3）每日栅渣量W ：max 1T864001000Q W W K = 33864000.10.070.35m /d 0.2m /d 1000 1.72⨯⨯==>⨯ （3—9） W 1——栅渣量（333m /10m 污水），取0.07宜采用机械清渣，选用NC —300型机械格栅：设备宽度300mm ，有效栅宽200mm ，有效栅隙21mm ，运动速度3m/min ，电机功率0.18kw ，水流速度≤1m/s ，安装角度60°，支座长度960mm ，格栅地下深度500mm ，格栅地面高度360mm ，格栅进深250mm 。

污泥处理构筑物设计计算1．回流污泥泵房1.回流污泥量⼆沉池活性污泥由吸泥管吸⼊，由池中⼼落泥管及排泥管排⼊池外套筒阀井中，然后由管道输送⾄回流泵房，其他污泥由刮泥板刮⼊污泥井中，再由排泥管排⼊剩余污泥泵房集泥井中。

设计回流污泥量为Q R=RQ,污泥回流⽐R=100％。

Q R=100%Q＝38461m3/d =445.2L/s2.回流污泥泵设计（1）扬程：⼆沉池⽔⾯相对地⾯标⾼为0.6m,套筒阀井泥⾯相对标⾼为0.2m，回流污泥泵房泥⾯相对标⾼为－0.2-0.2＝-0.4m，氧化沟⽔⾯相对标⾼为1.5m，则污泥回流泵所需提升⾼度为：1.5-（-0.4）＝1.9m（2）流量：两座氧化沟设⼀座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为20000m3/d＝833m3/h （3）选泵：选⽤LXB-900螺旋泵3台（2⽤1备），单台提升能⼒为480m3/h，提升⾼度为2.0m－2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW（4）回流污泥泵房占地⾯积为9m×5.5m⼆、剩余污泥泵房1.设计说明⼆沉池产⽣的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道⾃流⼊集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升⾄污泥浓缩池中。

处理⼚设⼀座剩余污泥泵房（两座⼆沉池共⽤）污⽔处理系统每⽇排出污泥⼲重为4×1133.4kg/d=4533.6 kg/d,即为按含⽔率为99％计的污泥流量4Q w＝4×113.34m3/d＝453.36m3/d＝18.89m3/h ▲2.设计选型（1）污泥泵扬程:辐流式浓缩池最⾼泥位（相对地⾯为）-0.4m ，剩余污泥泵房最低泥位为-（5.34-0.3-0.6）-4.53m,则污泥泵静扬程为H 0=4.53-0.4＝4.13m ，污泥输送管道压⼒损失为4.0m ，⾃由⽔头为1.0m ，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=9.13m 。

（2）污泥泵选型:选两台，2⽤1备，单泵流量Q>2Q w /2＝5.56m 3/h 。

一、工艺流程二、主要设计参数三、设计计算A2/O工艺计算项目设计流量(m3/d)COD (mg/l)BOD5 S0(mg/l)TSS（mg/l)VSS(mg/l)进水40000320160150105出水602020（活性污泥法）（1）判断是否可采用A2O法（用污泥负荷法）COD/TN=9.142857143>8TP/BOD5=0.025<0.06符合要求(2) 有关设计参数0.132、回流污泥浓度X R=66003、污泥回流比R=1004、混合液悬浮固体浓度X=RX R/(1+R)33005、混合液回流比R内TN去除率ηtx=(TN0-TN e)/TN0×100%=57混合液回流比R内＝ηTN/(1-ηTN)×100%=133取R内＝200（3）反应池容积V,m3V=QS0/NX=14918.41m3反应池总水力停留时间：t=V/Q=0.37(d)=8.88(h)各段水力停留时间和容积：厌氧：缺氧：好氧＝1：1：3厌氧池水力停留时间t厌= 1.78(h)池容V厌＝2983.7(m3)缺氧池水力停留时间t缺= 1.78(h)池容V缺＝2983.7(m3)好氧池水力停留时间t好= 5.33(h)池容V好＝8951(m3)(4)校核氮磷负荷，kgTN/(kgMLSS·d)好氧段总氮负荷=Q·TN0/（XV好）＝0.0473961[kgTN/(kgMLSS·d)]厌氧段总磷负荷=Q·T P0/（XV厌）＝0.0162499[kgTP/(kgMLSS·d)] (5)剩余污泥量△X，kg/d△X=P x+P sP x=YQ(S0-S e)-k d VX R1、BOD5污泥负荷N=Ps=(TSS-TSS c)*50%取污泥增殖系数Y=0.6污泥自氧化率k d=0.05将各值代入：P x=1637kg/dPs=2600kg/d△X=4237kg/d(6)碱度校核每氧化1mgNH3-N需消耗碱度7.14mg；每还原1mgNO3--N产生碱度3.57mg；去除1mgBOD5产生碱度剩余碱度SΔLK1＝进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度假设生物污泥中含氮量以12.40%计，则：每日用于合成的总氮202.98kg/d即，进水总氮中有 5.07mg/l用于合成。

1。

设计水质1。

1 进水水质参照国内类似城市污水水质,并结合当地经济发展水平，确定污水厂的进水水质如表1所示.表1 污水厂进水水质指标单位:mg/L指标COD cr BOD5SS NH3-N TP TN pH进水500300360353406~91.2 出水水质出水水质要求满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB8978—2002）一级A准，其水质如表2所示。

表2 污水厂出水水质指标单位：mg/L指标COD cr BOD5SS NH3-N TP TN pH出水50101050。

5156~91.3 设计水温设计最低水温T1=8℃，平均水温T2=20℃,最高水温T3=25℃。

2. SBR（脱氮除磷）主要设计参数表3 SBR脱氮除磷工艺的主要设计参数3. 设计计算（1）反应时间T R ：0241000R S m T LsX=式中:T R -— 反应时间，h ；m -—充水比,取0.30；So —— 反应池进水五日生化需氧量，mg/L ，300 mg/L ；L S —— 反应池的五日生化需氧量污泥负荷,kgBOD 5/（kgMLSS ·d），取0.12kgBOD 5/（kgMLSS ·d）；X —- 反应池内混合液悬浮固体（MLSS ）平均浓度，kgMLSS/m 3取4.0kgMLSS/m 3.h 5.4h 0.412.010003.030024X L 1000m S 24T s 0R =⨯⨯⨯⨯==取反应时间T R 为4h 。

（2）沉淀时间T S ：当污泥界面沉降速度为 7.14max X t 104.7u -⨯=（MLSS 在3000mg/L 及以下） 当污泥界面沉降速度为 26.14max X 106.4u -⨯=(MLSS 在3000mg/L 以上）h /m 57.13500106.4u 26.14max =⨯⨯=-设反应池的有效水深h 取5.0m ，缓冲层高度ε取0.5m 。

污泥量计算污泥量计算（1）污泥量计算1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的计算公式：V=100C0ηQ/1000（100-p）ρ式中：V——初次沉淀污泥量，m3/d；Q——污水流量，m3/d；η——去除率，%；（二次沉淀池η以80%计）C0——进水悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3计。

2剩余活性污泥量的计算公式：Qs=ΔX/fXr式中：Qs——每日从系统中排除的剩余污泥量，m3/d；ΔX——挥发性剩余污泥量（干重），kg/d；f=MLVSS/MLSS，生活污水约为0.75，城市污水也可同此；Xr——回流污泥浓度，g/L。

3消化污泥量的计算公式：见公式（8-3）。

（2）污水处理厂干固体物质平衡：污水处理厂内部存在着固体物质的平衡问题，通过固体物质的平衡计算，有助于污泥处理系统的设计与管理。

污水处理厂固体物质平衡的典型计算，可根据图8-1进行。

设原污水悬浮物X0为100，初次沉淀池悬浮物去除率以50%计，二次沉淀池去除率以80%计，悬浮物总去除率总去除率为90%。

各处理构筑物固体回收率为：浓缩池为r1=90%；消化池为r2=80%；悬浮物减量为rg=30%；机械脱水为r3=95%（预处理所加混凝剂的固体量略去不计）。

因此其平衡式为：进入污泥浓缩池的悬浮物量：X1=ΔX+XR （8-10）XR=Xˊ2+ Xˊ3+ Xˊ4 （8-11）式中：X1——进入浓缩池的固体物量；ΔX——初次沉淀池排泥的悬浮物量加二次沉淀池剩余污泥中的悬浮物量；XR——等于浓缩池上清液含有的悬浮物量Xˊ2，消化池上清液悬浮物量Xˊ3，机械脱水上清液悬浮物量Xˊ4的总和。

进入消化池的悬浮物量：X2= X1 r1 （8-12）浓缩池上清液悬浮物量：Xˊ2= X1（1- r1）（8-13）消化池悬浮物减量：G= X2rg= X1 r1rg （8-14）进入机械脱水设备的悬浮物量：X3=（X2-G）r2 （8-15）消化池上清液悬浮物量：Xˊ3=（X2-G）（1- r2）（8-16）脱水泥饼固体物量：X4= X3 r3机械脱水上清液含有的悬浮物量：Xˊ4= X3（1- r3）（8-17）回流至沉砂池前的上清液中所含悬浮物总量：XR=Xˊ2+ Xˊ3+ Xˊ4 = X1（1- r1rg-r1r2r3+r1r2r3rg）（X1- XR）/ X1= r1rg+r1r2r3-r1r2r3rg=ΔX/ X1X1=ΔX/ r1[rg+r2r3（1-rg）] （8-18）污泥含水率污泥含水率(1)污泥含水率：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。

计算剩余污泥量的四种公式一、不考虑悬浮物的公式《水处理工程师手册》P329。

1、活性污泥泥龄和剩余污泥量准确地应按下式计算：（2）、活性污泥泥龄（SRT ）：活性污泥系统内的总活性污泥量/每天从系统内排除的活性污泥量 SRT =（Ma+Mc+MR ）/（Mw+Me ）Ma ——为曝气池内的活性污泥量；Mc ——为二沉池内污泥量；MR ——为回流系统的污泥量；Mw ——为每天排放的剩余污泥量(kgss/d);Me ——为二沉池出水每天带走的污泥量。

上式为最准确的计算公式，在实际运行管理中，常根据不同的情况，采用不同的近似计算公式。

当不考虑回流系统和二沉池时，上述公式可简化为：SRT =Ma/Mw2、（2）、剩余污泥量（Mw ） Mw= Ma/SRT=SRTXa V • V-曝气池有效容积(m 3);Xa-曝气池悬浮固体浓度(mg/L);2、行业标准：中国工程建设标准化协会标准（CECS149：2003《城市污水生物脱氮除磷处理设计规范》W=Si Xi ft bh cft Yh bh Yh f Se Si Q ψθ+•+••-〈-19.01000)(> 其中：W ——剩余污泥量（kg/d ）Q ——进水流量（m 3/d ）Si\Se ——反应池进、出水BOD 5浓度(mg/l)；f ——污泥产率修正系数，由试验确定；无试验条件时，取0.8～0.9. ft ——温度修正系数，取1.072(t-15) ;t ——温度（℃）;k de ——反硝化速率，kgNO3-N/(kgMLSS ·d);通过试验确定，无试验条件，20℃时k de 值可采用0.03～0.06 kgNO3-N/(kgMLSS ·d);并用4.0.4-3进行温度校正。

即k de(t)=k de(20)1.8t-20;ψ——反应池进水悬浮固体中不可水解/降解的悬浮固体比例，无测定条件时，取0.6；b h ——异氧菌内源衰减系数（d -1）,取0.08；Y——异氧菌产率系数(kgSS/kgBOD5),取0.6；hθd——反应设计污泥龄值（d）；Xi——反应池进水中悬浮固体浓度（mg/L）;3、《污水处理新技术》W=W1-W2+W3=aQLr-bVNw+(C0-Ce)Q×50%=aQ(Lj-Lch) -bVNw+( C0-Ce)Q×50%曝气池的水力停留时间污水在曝气池内的水力停留时间一般用Ta表示。