水处理常用计算公式大全
碳源计算公式
01
碳源选择
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。
02
碳源投加量计算
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BOD5去除量的5%计，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se分别为进水和出水的BOD5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BOD5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BOD5浓度之比，表示为Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。
由此可算出反硝化去除的硝态氮
[NO3--N]=KdeSi。
从理论上讲，反硝化1kg 硝态氮消耗2.86kgBOD5，即：
Kde=1/2.86(kg NO3--N/kgBOD5)
=0.35(kg NO3--N/kgBOD5)
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
NO3--N/kgBOD5；
Si—进水BOD5浓度，mg/L；
Se—出水BOD5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。
除磷计算公式
01
除磷药剂投加量的计算
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)｡
Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)
Fe3++PO3-4→FePO4↓(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)｡
Al3++3OH-→Al(OH)3↓(3)
Fe3++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｡
02
需要辅助化学除磷去除的磷量计算
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BOD5实测浓度，mg/L；
PBioP——通过生物过量吸附去除的磷量，mg/L｡
PBioP值与多种因素有关，德国 ATV-A131标准中推荐PBioP的取值可根据如下几种情况进行估算：
(1)当生化系统中设有前置厌氧池时，PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT进行估算｡
(2)当水温较低､出水中硝态氮浓度≥15mg/L，即使设有前置厌氧池，生物除磷的效果也将受到一定的影响，PBioP可按(0.005~0.01)CBOD，IAT进行估算｡
(3)当生化系统中设有前置反硝化或多级反硝化池，但未设厌氧池时，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT进行估算｡
(4)当水温较低，回流至反硝化区的内回流混合液部分回流至厌氧池时(此时为改善反硝化效果将厌氧池作为缺氧池使用)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT进行估算｡
反渗透计算公式
水泵计算公式
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↓
隔油池计算公式
01
设计基准
可能分离的油的最小粒径：d≥15μm;
油的密度：ρ=0.92～0.95g/cm3;
隔油池水平流速：v≤0.9m/min，且不大于油滴上浮速度的15倍;
池子的尺寸范围：深度0.9～2.4m；宽度1.8～6.1m；深度/宽度0.3～0.5；安全系数k=1.6。
02
计算
过水断面积A：A=Q/v，m2（1）式中：
Q——处理水量，m3/min;
v——水平流速，m/min;
v≤15u （2）
式中
G——重力加速度，980cm/s2
ρ油——油的密度，g/cm3
ρ水——水的密度，g/cm3
d——油滴粒径，一般取0.015cm
μ——动力粘度系数，(g·s)/cm2，当水温为20℃时μ=0.0102
u——油滴上浮速度，m/min
池子宽度B和有效水深h1，按设计基准取下限值，然后校核Bh1≥A，否则重新设定B、h1值。
池总长度 L=L1+L2+L3+L4
式中
L1——布水槽宽度，一般取0.5～0.8m;
L2——油水分离区有效长度，m;
L2＝kvt，m (3-5-39)
式中
t——沉淀时间，min
t=h1/u (3-5-40)
其他符号同前
L3——集水槽宽度，一般取0.8m;
L4——吸水井宽度，m。
吸水井有效容积大于排水泵5min排水量。
03
浮上油的处置
浮油经撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，来水比较稳定时，可在池外用油桶接受，否则 需设贮油坑，坑顶面高度与隔油池顶相平。对温度 低时粘度较大的浮油，贮油坑里可设蒸汽加热。
1—料斗；2—定量给料器；3—溶解溶液桶；
4—搅拌机；5—计量泵；6—Y型过滤器
