产率计算公式(全员劳动生产率计算公式)

污水脱氮除磷碳源的计算

污水脱氮需要一定的碳源。教科书和文献中都有参考数据，但很多人不知道具体怎么得到。

我们说C，其实大部分时候指的是COD(化学需氧量)，也就是所谓的C/N其实就是COD/N，COD是一种通过需氧量来衡量有机物含量的方法。例如，甲醇氧化的过程可以用公式(1)表示。它们并不相同，但按比例增加。有机物越多，需氧量越多。因此，我们可以用COD来表征有机物的变化。

甲醇+1.5o 2→二氧化碳+2H2O(1)

1.反硝化时，如果不包括微生物的生长，方程很简单，通常用甲醇作为碳源来表示。

6 NO3-+5 ch 3 oh→3n 2+5 CO2+7H2O+6OH-(2)

甲醇与氧气(COD)的对应关系可由式(1)得出:1mol甲醇对应1.5mol氧气，由式(2)可知，1mol甲醇对应1.2mol NO3-。两者比较，1摩尔NO3-n对应1.25摩尔O2，即14gN对应40gO2，所以C/N =

2.反硝化时，如果涉及微生物本身的生长，如式(3)所示。

NO3-+1.08 ch3oh→0.065 C5 H7 NO2+0.47 N2+1.68 CO2+HCO 3-(3)

同理，我们可以算出C/N=3.70。

3.注:本来事情已经算到这里了，但是我想发挥一下第一种情况。下面的计算只是一个化学方程式的数学计算，并不代表这样的反应真的发生了。

如果我们理清(1)和(2)，

N2+2.5O2+2OH-→2NO3-+H2O

负离子不方便，所以我们两边都减去2OH-，

N2+2.5O2→N2O5

其中，N来源于NO3-，O可以代表有机质。因此，在没有微生物生长的情况下，反硝化对应的理论碳源的需求实际上相当于将N2氧化成N2O5的需氧量，进一步说，就是N2O5分子中O/N的质量比。

这使得它更容易。C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86。

NO2-氮的纯反硝化理论碳氮比可依次推导为:N2O3分子中O/N的质量比=16×3/(14×2)=12/7=1.71

城市污水处理能耗的计算方法

一、工艺能耗

1.污水处理过程

污水处理的主要工艺有A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺及其他改进工艺。

城市污水处理厂的一般流程是:进水→粗格栅→污水提升泵站→细格栅→沉砂池→初沉池→好氧活性污泥处理→二沉池→消毒池→出水。

污水处理通常可分为三个单元:预处理、生化处理和污泥处理，如图2所示。

预处理单元包括格栅、提升泵、沉砂池等。，主要用于提升污水和除渣除砂，为生化处理创造条件。生化处理单元主要包括曝气系统、回流系统和二沉池，用于去除有机物、氨氮等。污泥处理装置包括浓缩机、脱水机、污泥泵等。，使多余的污泥脱水并运出。

不同的处理单元有不同的结构和运行方式，需要根据能耗分布的特点选择合适的方法进行能耗计算。

2.能源消耗分布

城市污水处理厂消耗的能源主要包括电能、燃料、化学品等势能。其中，用电量占总能耗的60% ~ 90%。

电能消耗主要用于污水和污泥升级、生物处理中的供氧和回流、污泥稳定化和处理等。不同地区、不同规模的污水处理装置能耗分布见表1。

从表1可以看出，生化处理是污水厂能耗的主要部分。其中鼓风曝气耗能最多，一般占50%左右；污水提升过程也是能耗的重要环节，其能耗约占全厂能耗的20%。

因此，污水提升和鼓风曝气是关键的节能环节。要有效降低污水处理能耗，首先要对能耗分布和能耗进行调查分析，并根据不同的处理阶段选择相应的能耗计量方法进行评估。最后，根据不同阶段的能耗特点，给出了有效的调节方案。因此，污水处理厂的节能应该从各个处理单元和设备上进行挖掘和优化。

二、能耗计算方法和公式

污水处理过程通常分为三个单元:预处理、生化处理和污泥处理。各处理单元的能耗不同，需要根据各单元的工艺运行特点，选择相应的能耗计算方法进行能耗评估和预算。

1.预处理单元

提升泵是污水处理厂预处理单元中最耗能的部分，其耗电量约占全厂耗电量的20%。这部分能耗计算公式较少，形式也差不多。

1)污水提升泵功耗计算公式:

其中:W代表电机的实际功耗，kWh；

ρ为污水的密度，取1.0×103kg/m3；；

g为重力加速度，取9.81m/S2；；

q为污水泵的实际流量，m3/s；

h为污水泵的实际工作扬程，m；

η1是水泵的效率，取0.65 ~ 0.85；

η2为电机的效率，取0.95。

2)提升泵能量估算公式:

式中:H为实际污水提升高度，m；

n为电机功率，kW；

R=ρg，取9.8×103N/m3。

式(1)和式(2)简单、准确，在实际工作中应用广泛。同时可以看出，上述提升泵的实际工作扬程对污水提升泵的能耗计算影响很大。

降低泵扬程节能降耗的措施。另外，利用变频控制来控制泵房内的液位，可以提高水泵的工作效率，保证稳定的进水。

2.生化处理单元

在污水处理过程中，曝气系统在生化处理阶段消耗的能量最多，约占总能耗的50%。系统采用的曝气方式主要分为两类:鼓风曝气和表面曝气。

目前常用的曝气方式是鼓风曝气。曝气的原理是将压缩的空气体通过管道系统送入池底的空气体扩散装置，以气泡的形式扩散到混合液中，使气泡中的氧气迅速转移到液相中供微生物需要。因此，为了确定曝气系统在实际运行中的能耗效率，需要计算系统供气量与实际需氧量之间的关系。

1)两者之比越接近1越好。比例太大，能耗就大。如果太小，出水就达不到标准。根据曝气池供气量GS=R0/0.3EA，闫科军给出了一个简化的供气量计算公式:

鼓风曝气:

表面曝气:

其中:α= 0.8 ~ 0.85；β=0.9~0.97;

EA是氧转化效率；

r为任何状态下的需氧量，m3/h。

等式(3)和(4)简化了复杂的计算。当混合溶液的温度为15~30℃时，上述公式简单，混合溶液的溶解氧浓度可保持在1.5 ~ 2.0 mg/L。

2)但其他条件下的送风量计算不适用。鉴于上述公式的局限性以及表面曝气和鼓风曝气装置垂直位置不同的影响，给排水设计手册给出了实际氧转移速率N的换算公式:

鼓风曝气:

表面曝气:

式中:N0为标准氧转移速率，kg/h；

CO为混合溶液的残余DO值，通常为2mg/l；

t是混合物的温度，通常为5 ~ 30℃；

Csm是清水的平均溶解氧值，mg/L；

Csw为清水表面的饱和溶解氧，mg/L；

Csm和Csw可以相互转换:

式中:Qt为曝气池逸出气体中氧气含量的百分比；

Pb是曝气装置处的绝对压力，kg/cm2。

该公式精度较低，适用于精度要求不高的工程计算。

(7)的修正公式为:

当用公式(7)计算时，鼓风机功率和曝气装置的数量比用公式(8)计算的要大，这将增加工程投资和运行费用。修正后的计算公式大大降低了工程投资和运行费用。

在实际工程设计中，风机功率可根据送风量和风压计算:

式中:Qt为曝气池逸出气体中氧气含量的百分比；

Pb是曝气装置处的绝对压力，kg/cm2；；

Pa为当地大气压力，kg/cm2；；

p计算鼓风机的功率，kw；

n为风机效率，一般为0.7 ~ 0.8；

‘p’是交付日鼓风机的计算压力增量，kg/cm2；；

w为鼓风机消耗的电能，kWh；

t鼓风机的工作时间，h

公式(8)是平原地区工程计算的通用公式，应用广泛。

平原和高原地区(标准大气压)供气量计算公式:

平原地区:

高原地区:

其中:GS为供气量，m3/h；

R0为20℃时脱氧清水的含氧量，kg/h；

EA是氧转移效率。

从送风量的计算公式可以看出，送风量的计算原理是相似的，但在不同的项目中，计算效率和精度是不同的。在实际工程设计和测量中，需要根据实际情况选择合适的公式。

3.污泥处理装置

污泥处理是城市污水处理过程中的最后一个单元。该阶段的能耗约占污水厂运行总能耗的11%，其能耗主要体现在污泥、化学药剂和设备三个方面。因此，这部分的能耗不容忽视，其能耗主要由污泥产生量决定。

1)日增加挥发性污泥量的计算公式:

式中:δX为每天增加的挥发性污泥量，kg/d；

y是屈服系数；

Kd是衰减系数，d-1；

q为日污水处理量，m3/d；Sa为进入曝气池的污水中有机污染物的浓度，kg/m3；

Se为生化处理后水中残留有机污染物的浓度，kg/m3；

v为生化池的有效容积，m3；Xv为混合溶液中挥发性悬浮固体的量，kg/m3。

系统剩余污泥的计算公式:

其中YH为异养微生物的增殖率，为0.5-0.6；

BH为异养微生物的内源呼吸速率，BH = 0.08d-1；

FTH是温度校正系数；

YSS是不能水解的悬浮固体率；

Sinsout和sinsout分别是反应池流入液和流出液中悬浮固体的浓度。

式(13)和式(14)计算详细，精度高。但由于公式中变量较多，中间系数难以获得，应用范围受到限制。

2)为了更好地计算污泥量，可采用干污泥量的计算公式:

其中:S为t/h；干泥浆量，t/h；

C0是原水浊度的设计值，NTU；；

K1为原水浊度单位NTU和悬浮物SS单位mg/L的换算系数，应通过实测确定；

d为药剂的剂量，mg/L；

K2是转化为泥浆的化学物质数量的系数。

式(15)准确、简单、应用广泛，特别适用于污水厂排泥系统的设计和应用。污泥脱水是污泥处理的关键技术，其电耗计算公式为:

其中:W节约水泵和电机的耗电量，kWh；

Tds为t/h；脱水干固体的重量，t/h；T3为脱水机每日工作时间，h；

b是单位能耗，kWh/tds。

式(16)计算简单，变量少，容易获得，应用方便，更适用于污泥处理阶段电能的估算。

三。根据上述公式计算的实际案例

以某污水处理厂的数据为例，根据参数采集，选择合适的公式进行能耗计算。污水处理厂一期于2010年投入使用。污水经A/O工艺生物处理后，再经人工湿地处理。处理后的污水主要来自综合生活污水和部分工业废水。日处理能力为15000立方米/天

结合该厂的相关运行参数，从预处理、生化处理和污泥处理三个单元给出了能耗计算结果。

1.预处理单元单泵参数如下:

设计流量Q=320m3/h=0.09m3/s，实际扬程H=3m，η1=0.7，η2=0.95。

正常运行时，平均每日工作小时有两台泵工作，最大每日工作小时有三台泵工作，雨季有四台泵同时工作。以日平均工作时间(8h)为例，用公式(1)计算能耗，计算结果为624.7845kWh。

2.生化处理单元风机的设计参数如下:

GS=20.8m3/min=1248m3/h，压力增量p′= 60 kpa = 0.61kg/cm2，风机效率n=0.88。

正常运行时，风机的数量由生化池中的溶解氧浓度控制。多数情况下，3用1备。用公式(9)和公式(10)计算功耗，计算结果为2391.8kWh

3.污泥处理装置

污泥脱水采用一台带式浓缩脱水机，每天工作6小时。脱水污泥干重tds=7.50t/h，单位能耗b=3.07kWh/tds，脱水机日工作时间T3 = 10小时。

正常运行时，风机的数量由生化池中的溶解氧浓度控制。多数情况下，3用1备。功耗由公式(16)计算，计算结果为230.25kWh

计算能耗与实际能耗的对比结果如下:

从表2可以看出，计算的能耗与实际能耗略有不同。首先，在预处理单元中，提升泵的计算能耗小于实际值。

这是由于水泵的效率η1和电机的效率η2是实际工程计算中常用的定值。在实际工程计算中，如果能准确知道测定值，就能更准确地计算出能耗值。

其次，在生化处理单元中，鼓风机能耗的计算大于实际值，因为计算过程中大部分参数值采用设计值(高于实际值)。由于表2中的实际能耗是根据全厂平均日能耗及各部分能耗比例计算的，因此计算值与实际值略有偏差是正常的。通过比较相同条件下污水处理装置的实际能耗与正常能耗的差异，可以找到最具调控潜力的耗能设备。

从表2可以看出，本污水处理厂最具潜力的耗能设备是生化处理单元的风机。鉴于不同季节污染物的成分和比例不同，尤其是有机物的浓度，冬季高于夏季，春秋季介于冬夏之间。当有机物浓度发生变化时，应根据有机物的实际需氧量调整曝气量。该厂位于北方地区，冬季降水较少，日污水处理量变化不大，可适当调整污水提升幅度，降低能耗。

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