水处理常用计算公式汇总

碳源计算公式
1、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。

2、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
1、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[sup]-[/sup]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

2、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
1、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。

2、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。

3、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。

环保行业洗牌速度加剧，行业内龙头企业扩张受阻，但是一些专攻细分领域的企业获得前所未有的机遇。

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