废水计算器

废水计算器在线是一个综合工具，用于模拟活性污泥处理厂。这个免费废水计算器允许操作员和工程师模拟废水经过初沉、曝气和二沉的过程，自动计算关键性能参数。它集成了七个不同的计算器：BOD、COD、F/M比、HRT、MCRT、污泥龄和SVI。以下各节解释每个计算器所使用的基本原理和公式。

处理过程

进入处理厂的废水经过以下几个连续阶段：

1. 初沉处理：通过格栅和沉淀池去除大块碎片和砂砾。然后水进入初沉池，停留约两小时。沉淀固体（初沉污泥）和浮渣被去除。
2. 曝气池：初沉池出水仍含有溶解有机物。它与来自二沉池的回流活性污泥混合，引入微生物。通过扩散器引入空气，创造好氧条件，促进有机物分解。
3. 二沉池：混合液流入二沉池，活性污泥在此沉淀。一部分污泥回流到曝气池以维持生物量；剩余污泥被排出。澄清后的水作为二沉出水排出，并在最终排放前进行消毒。

这个简化模型涵盖了计算器计算所需的基本步骤。

BOD、COD和F/M比

食物与微生物（F/M）比表示曝气池中有机负荷与微生物种群的关系。BOD或COD均可作为“食物”的衡量指标。

公制单位

负荷（食物）以 kg/天 为单位：

$$\text{BOD Loading} = Q_{\text{m³/day}} \times C_{\text{BOD}} \times 0.001$$

其中 $C_{\text{BOD}}$ 是浓度，单位为 mg/L。池内微生物质量（MLVSS）：

$$\text{MLVSS weight} = V_{\text{aeration}} \times C_{\text{MLVSS}} \times 0.001$$

F/M 比则为：

$$\frac{F}{M} = \frac{\text{BOD Loading}}{\text{MLVSS weight}}$$

英制单位

对于以百万加仑/天（MGD）为单位的流量和以 mg/L 为单位的浓度，采用水的密度系数 8.34 lb/gal：

$$\text{BOD Loading} = Q_{\text{MGD}} \times C_{\text{BOD}} \times 8.34$$ $$\text{MLVSS weight} = V_{\text{MG}} \times C_{\text{MLVSS}} \times 8.34$$

F/M 比的计算方法相同。

水力停留时间（HRT）

HRT反映废水在曝气池中的平均停留时间：

$$\text{HRT} = \frac{V_{\text{aeration}}}{Q}$$

体积单位必须一致；HRT 单位与流量时间单位相匹配（通常为小时）。HRT 过低可能阻止完全硝化，而 HRT 过高可能成为处理量瓶颈。

平均细胞停留时间（MCRT）

MCRT 衡量固体或细菌在整个活性污泥系统（曝气池加二沉池）中停留的平均时间。

1. 系统中的总MLSS
   公制：

   $$\text{MLSS}_{\text{system}} = C_{\text{MLSS}} \times (V_{\text{aeration}} + V_{\text{secondary}}) \times 0.001$$

   英制：

   $$\text{MLSS}_{\text{system}} = C_{\text{MLSS}} \times (V_{\text{aeration}} + V_{\text{secondary}}) \times 8.34$$

2. 每天排出的悬浮固体（通过二沉池出水）
   公制：

   $$\text{SS}_{\text{out}} = Q_{\text{eff}} \times C_{\text{SS,eff}} \times 0.001$$

   英制：

   $$\text{SS}_{\text{out}} = Q_{\text{eff}} \times C_{\text{SS,eff}} \times 8.34$$

3. MCRT（天）：

   $$\text{MCRT} = \frac{\text{MLSS}_{\text{system}}}{\text{SS}_{\text{out}}}$$

MCRT 影响固体消化、污泥产生和工厂稳定性。

污泥龄

污泥龄与 MCRT 类似，但限于曝气池。它表示固体（和细菌）在曝气区停留的时间。

1. 单独曝气池中的MLSS（使用相同的公式，仅用 $V_{\text{aeration}}$）
2. 从初沉池进入曝气池的悬浮固体：
   公制： $$\text{SS}_{\text{in}} = Q_{\text{primary}} \times C_{\text{SS,prim}} \times 0.001$$ （英制版使用 8.34）
3. 污泥龄（天）： $$\text{Sludge Age} = \frac{\text{MLSS}_{\text{aeration}}}{\text{SS}_{\text{in}}}$$

操作员调整废品流量以维持所需的污泥龄，确保充足的生物量浓度。

污泥体积指数（SVI）

SVI 表示活性污泥的沉降特性。通过实验室测试确定：

• 从曝气池出水中收集 1 L 的混合液样品。
• 让其沉降 30 分钟。
• 记录沉降固体的体积（mL）。这给出沉降体积（mL/L）。

然后：

$$\text{SVI} = \frac{\text{Settled volume (mL/L)}}{\text{MLSS concentration (g/L)}}$$

（如果 MLSS 以 mg/L 为单位，则除以 1000 得到 g/L。）结果以 mL/g 为单位。

解读：

• ≤ 80 mL/g：污泥非常密实；可能表示过氧化。
• 100 – 200 mL/g：大多数活性污泥处理厂的最佳范围。
• ≥ 250 mL/g：沉降性差；在启动或出水 BOD/COD 升高时常见。

SVI 提供了对污泥质量和可压实性的快速评估。

结论

废水计算器在线将这些基本计算整合到一个界面中。通过输入流速、浓度和池体体积，用户可以快速获得 F/M 比、HRT、MCRT、污泥龄和 SVI，无需手动计算即可优化工厂性能。