《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2301000105.05.0m 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：332233150024h/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/(15002≈=π3. 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：mA V L mW mD m s s m V Q V 2.315.434205.435.13420min /60/2min 5.3min5.3max /33=⨯===⨯===⨯⨯== （2） 空气量：min /4.122.31.min 4.033m m mm 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：/min6.2m 15.6m /m.min 0.4m 6.155.432105.435.13m 21060s/min /s 1m min 5.3min 5.3max3333=⨯==⨯==⨯===⨯⨯==air Q mlength mwidth mDepth V Q VProblem 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%100100002967%100=⨯=⨯Q R6. 溶汽气浮污泥浓缩池设计 Dissolved Air Floatation (DAF) of SludgeDesign 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/dSolutions:1. Without a recycle(1)Compute the required pressure using Eq. 5-47aa S fP s S A )1(3.1-= Lmg P L mg g mL /3000)15.0)(/7.18(3.1/008.0-=199.05.0+=P35.10135.10198.3+==p atm P kPa p 302=(2)Determine the required surface area223337.34)min/1440min)(./8()/10)(/400(m d m L m L d m A == (3)Check the solids loading rate232332/6.34)/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 atmospheres35.10135.10127573.3+==atm P(2) Determine the requires recycle rate using Eq. 5-48aa S R fP s S A )1(3.1-= dm L mg RL 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 area223331.40)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dm Q Q QkV Q Q C C kCV QC QC V kC QC QC dtdC/612.02015.002.00)(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 u1.03u 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 kmg/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 5.4901350525.0=-⨯-eProblem 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。