水處理公式是我們在工作中經常要使用到的東西，在這里我總結了幾個常常用到的計算公式，涵蓋格柵、污泥池、風機、MBR、AAO進出水系統、芬頓、碳源、除磷、反滲透、水泵和隔油池的計算，大家可有針對性的查看。
格柵的設計計算
一、格柵設計一般規定
1、柵隙
(1)水泵前格柵柵條間隙應根據水泵要求確定。
(2) 廢水處理系統前格柵柵條間隙，應符合下列要求：最大間隙40mm，其中人工清除25~40mm，機械清除16~25mm。廢水處理廠亦可設置粗、細兩道格柵，粗格柵柵條間隙50~100mm。
(3) 大型廢水處理廠可設置粗、中、細三道格柵。
(4) 如泵前格柵間隙不大于25mm，廢水處理系統前可不再設置格柵。
2、柵渣
(1) 柵渣量與多種因素有關，在無當地運行資料時，可以采用以下資料。
格柵間隙16~25mm；0.10~0.05m3/103m3 (柵渣/廢水）。
格柵間隙30~50mm；0.03~0.01m3/103m3 (柵渣/廢水）。
(2) 柵渣的含水率一般為80%，容重約為960kg/m3。
(3) 在大型廢水處理廠或泵站前的大型格柵（每日柵渣量大于0.2m3)，一般應采用機械清渣。
3、其他參數
(1) 過柵流速一般采用0.6~1.0m/s。
(2) 格柵前渠道內水流速度一般采用0.4~0.9m/s。
(3) 格柵傾角一般采用45°~75°，小角度較省力，但占地面積大。
(4) 機械格柵的動力裝置一般宜設在室內，或采取其他保護設備的措施。
(5) 設置格柵裝置的構筑物，必須考慮設有良好的通風設施。
(6) 大中型格柵間內應安裝吊運設備，以進行設備的檢修和柵渣的日常清除。
二、格柵的設計計算
1、平面格柵設計計算
(1) 柵槽寬度B
式中，S為柵條寬度，m；n為柵條間隙數，個；b為柵條間隙，m；為最大設計流量，m3/s；a為格柵傾角，（°)； h為柵前水深，m，不能高于來水管（渠）水深；v為過柵流速，m/s。
(2) 過柵水頭損失如
式中，h0為計箅水頭損失，m；k為系數，格柵堵塞時水頭損失增大倍數，一般采用3；ζ 為阻力系數，與柵條斷而形狀有關，按表2-1-1阻力系數ζ計箅公式計算；g為重力加速度，m/s2。
(3) 榭后槽總高H
式中，h2為柵前渠道超高，m，—般采用0.3。
(4) 柵槽總長L
式中，L1為進水渠道漸寬部分的長度，m；L2為柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度；H1為柵前渠道深，m；B1為進水渠寬，m；α1為進水渠道漸寬部分的展開角度，（°)，一般可采用20。
(5)每日柵渣量W
式中，W1為柵渣量，m3/103m3廢水，格柵間隙為16~25mm時，W1=0.10~0.05；格柵間隙為30~50mm時，W1 =0.03~0.01；Kz為城市生活污水流量總變化系數。
污泥池計算公式
一、地基承載力驗算
1、基底壓力計算
(1)水池自重Gc計算
頂板自重G1=180.00 kN
池壁自重G2=446.25kN
底板自重G3=318.75kN
水池結構自重Gc=G1+G2+G3=945.00 kN
(2)池內水重Gw計算
池內水重Gw=721.50 kN
(3)覆土重量計算
池頂覆土重量Gt1= 0 kN
池頂地下水重量Gs1= 0 kN
底板外挑覆土重量Gt2= 279.50 kN
底板外挑地下水重量Gs2= 45.50 kN
基底以上的覆蓋土總重量Gt = Gt1 + Gt2 = 279.50 kN
基底以上的地下水總重量Gs = Gs1 + Gs2 = 45.50 kN
(4)活荷載作用Gh
頂板活荷載作用力Gh1= 54.00 kN
地面活荷載作用力Gh2= 65.00 kN
活荷載作用力總和Gh=Gh1+Gh2=119.00 kN
(5)基底壓力Pk
基底面積: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.000×8.500 = 42.50 m2
基底壓強: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=(945.00+721.50+279.50+45.50+119.00)/42.500= 49.66 kN/m2
2、修正地基承載力
(1)計算基礎底面以上土的加權平均重度rm
rm=[1.000×(20.00-10)+2.000×18.00]/3.000= 15.33 kN/m3
(2)計算基礎底面以下土的重度r
考慮地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3
(3)根據基礎規范的要求，修正地基承載力:
fa = fak + ηb γ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)
= 100.00+0.00×10.00×(5.000-3)+1.00×15.33×(3.000-0.5)= 138.33 kPa
3、結論
Pk=49.66
二、抗浮驗算
抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=945.00+279.50+45.50=1270.00 kN
浮力F=(4.500+2×0.250)×(8.000+2×0.250)×1.000×10.0×1.00=425.00 kN
Gk/F=1270.00/425.00=2.99 > Kf=1.05, 抗浮滿足要求。
三、荷載計算
1、頂板荷載計算:
池頂板自重荷載標準值：P1=25.00×0.200= 5.00 kN/m2
池頂活荷載標準值：Ph= 1.50 kN/m2
池頂均布荷載基本組合：
Qt = 1.20×P1 + 1.27×Ph= 7.91 kN/m2
池頂均布荷載準永久組合：
Qte = P1 + 0.40×Ph= 5.60 kN/m2
2、池壁荷載計算:
池外荷載：主動土壓力系數Ka= 0.33
側向土壓力荷載組合(kN/m2)：
池內底部水壓力： 標準值= 25.00 kN/m2, 基本組合設計值=31.75 kN/m2
3、底板荷載計算(池內無水，池外填土)：
水池結構自重標準值Gc=945.00kN
基礎底面以上土重標準值Gt=279.50kN
基礎底面以上水重標準值Gs=45.50kN
基礎底面以上活載標準值Gh=119.00kN
水池底板以上全部豎向壓力基本組合：
Qb = (945.00×1.20+279.50×1.27+45.50×1.27+119.00×1.27×0.90)/42.500= 39.59kN/m2
水池底板以上全部豎向壓力準永久組合：
Qbe = (945.00+279.50+45.50×1.00+1.50×36.000×0.40+10.00×6.500×0.40)/42.500= 31.00kN/m2
板底均布凈反力基本組合:
Q = 39.59-0.300×25.00×1.20= 30.59 kN/m2
板底均布凈反力準永久組合:
Qe = 31.00-0.300×25.00= 23.50 kN/m2
4、底板荷載計算(池內有水，池外無土):
水池底板以上全部豎向壓力基本組合：
Qb=[4.500×8.000×1.50×1.27+945.00×1.20+(3.900×7.400×2.500)×10.00×1.27]/42.500 = 49.86kN/m2
板底均布凈反力基本組合：
Q = 49.86-(0.300×25.00×1.20+2.500×10.00×1.27) = 9.11kN/m2
水池底板以上全部豎向壓力準永久組合：
Qbe=[4.500×8.000×1.50×0.40+945.00+(3.900×7.400×2.500)×10.00]/42.500 = 39.72kN/m2
板底均布凈反力準永久組合：
Qe=39.72-(0.300×25.00+2.500×10.00) = 7.22kN/m2
四、內力、配筋及裂縫計算
1、彎矩正負號規則
頂板：下側受拉為正,上側受拉為負
池壁：內側受拉為正,外側受拉為負
底板：上側受拉為正,下側受拉為負
2、荷載組合方式
（1）池外土壓力作用(池內無水，池外填土)
（2）池內水壓力作用(池內有水，池外無土)
（3）池壁溫濕度作用(池內外溫差=池內溫度-池外溫度)
頂板內力：
計算跨度: Lx= 4.100 m, Ly= 7.600 m , 四邊簡支
按雙向板計算：
B側池壁內力：
計算跨度： Lx= 7.700 m, Ly= 2.500 m , 三邊固定,頂邊簡支
池壁類型：淺池壁,按豎向單向板計算
池外土壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m)：
基本組合：-8.13， 準永久組合：-5.61
池內水壓力作用角隅處彎矩(kN.m/m)：
基本組合：6.95，準永久組合：5.47
基本組合作用彎矩表(kN·m/m)
底板內力：
計算跨度:Lx= 4.200m, Ly= 7.700m , 四邊簡支+池壁傳遞彎矩按雙向板計算。
1、池外填土，池內無水時，荷載組合作用彎矩表(kN·m/m)
基本組合作用彎矩表：
配筋及裂縫：
配筋計算方法：按單筋受彎構件計算板受拉鋼筋。
裂縫計算根據《水池結構規程》附錄A公式計算。
按基本組合彎矩計算配筋,按準永久組合彎矩計算裂縫，結果如下：
頂板配筋及裂縫表(彎矩:kN.m/m, 面積:mm2/m, 裂縫:mm)
風機常需用的計算公式
(簡化，近似，一般情況下用)
1、軸功率：
注：0.8是風機效率,是一個變數,0.98是一個機械效率也是一個變數(A型為1,D、F型為0.98,C、B型為0.95)
2、風機全壓：(未在標準情況下修正)
式中：P1=工況全壓(Pa)、P2=設計標準壓力(或表中全壓Pa)、B=當地大氣壓(mmHg)、T2=工況介質溫度℃、T1= 表中或未修正的設計溫度℃、760mmHg=在海拔0m,空氣在20℃情況下的大氣壓。
3、海撥高度換算當地大氣壓：
(760mmHg)－(海撥高度÷12.75)=當地大氣壓 (mmHg)
注：海拔高度在300m以下的可不修正。
1mmH2O=9.8073Pa
1mmHg=13.5951mmH2O
760mmHg=10332.3117 mmH2O
4、風機流量0～1000m海撥高度時可不修正；
1000～1500M海撥高度時加2%的流量；
1500～2500M海撥高度時加3%的流量；
2500M以上海撥高度時加5%的流量。
比轉速：ns
MBR計算公式
AAO進出水系統設計計算
一、曝氣池的進水設計
初沉池的來水通過DN1000mm 的管道送入厭氧—缺氧—好氧曝氣池首端的進水渠道，管道內的水流速度為0.84m/s。在進水渠道中污水從曝氣池進水口流入厭氧段，進水渠道寬1.0m，渠道內水深為1.0m，則渠道內最大水流速度
式中：v1——渠內最大水流速度(m/s )；
b1——進水渠道寬度(m)；
h1——進水渠道有效水深(m)。
設計中取b1=1.0m，h1=1.0m
V1=0.66/(2×1.0×1.0)=0.33m/s
反應池采用潛孔進水，孔口面積
F=Qs/Nv2
式中：F——每座反應池所需孔口面積(m2)；
v2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。
設計中取v2=0.4 m/s
F=0.66/2×0.4=0.66m2
設每個孔口尺寸為0.5m×0.5m，則孔口數
N=F/f
式中：n——每座曝氣池所需孔口數(個)；
f——每個孔口的面積( m2 )。
n=0.66/0.5×0.5=2.64
取n=3
孔口布置圖如下圖圖所示：
二、曝氣池出水設計
厭氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭
式中：H——堰上水頭(m)；
Q——每座反應池出水量(m3/s)，指污水最大流量( 0.579m/s)；與回流污泥量、回流量之和(0.717×160% m3/s)；
m——流量系數，一般采用0.4～0.5；
b——堰寬(m)；與反應池寬度相等。
設計中取m=0.4，b=5.0m
設計中取為0.19m。
厭氧—缺氧—好氧池的最大出水流量為(0.66+0.66/1.368×160%)=1.43m3/s，出水管管徑采用DN1500mm，送往二沉池，管道內的流速為0.81m/s。
芬頓計算公式
碳源計算公式
一、碳源選擇
通常反硝化可利用的碳源分為快速碳源(如甲醇、乙酸、乙酸鈉等)、慢速碳源(如淀粉、蛋白質、葡萄糖等)和細胞物質。不同的外加碳源對系統的反硝化影響不同，即使外加碳投加量相同，反硝化效果也不同。
與慢速碳源和細胞物質相比，甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉等快速碳源的反硝化速率最快，因此應用較多。表1 對比了四種快速碳源的性能。
二、碳源投加量計算
1、氮平衡
進水總氮和出水總氮均包括各種形態的氮。進水總氮主要是氨氮和有機氮，出水總氮主要是硝態氮和有機氮。
進水總氮進入到生物反應池，一部分通過反硝化作用排入大氣，一部分通過同化作用進入活性污泥中，剩余的出水總氮需滿足相關水質排放要求。
2、碳源投加量計算
同化作用進入污泥中的氮按BOD5 去除量的5%計，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se 分別為進水和出水的BOD5 濃度。
反硝化作用去除的氮與反硝化工藝缺氧池容大小和進水BOD5 濃度有關。
反硝化設計參數的概念，是將其定義為反硝化的硝態氮濃度與進水BOD5 濃度之比， 表示為Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。
由此可算出反硝化去除的硝態氮
[NO3--N]=KdeSi。
從理論上講，反硝化1kg 硝態氮消耗2.86kgBOD5，即：
Kde=1/2.86(kg NO3--N/kgBOD5)
=0.35(kg NO3--N/kgBOD5)
污水處理廠需消耗外加碳源對應氮量的計算公式為：
N=Ne 計 - NsNe 計=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)
式中：
N—需消耗外加碳源對應氮量，mg/L；
Ne 計—根據設計的污水水質和設計的工藝參數計算出能達到的出水總氮，mg/L；
Ns— 二沉池出水總氮排放標準， mg/L；
Kde—0.35，kg
NO3--N/kgBOD5；
Si—進水BOD5 濃度，mg/L；
Se—出水BOD5 濃度，mg/L；
Ne 計需通過建立氮平衡方程計算，生化反應系統的氮平衡見圖1。
通過計算出的氮量，折算成需消耗的碳量。
除磷計算公式
一、除磷藥劑投加量的計算
國內較常用的是鐵鹽或鋁鹽，它們與磷的化學反應如式(1)､(2)｡
Al3++PO43-→AlPO4↓(1)
Fe3++PO43-→FePO4↓(2)
與沉淀反應相競爭的反應是金屬離子與OH-的反應，反應式如式(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的磷酸鹽，需要1mol的鐵離子或鋁離子｡
由于在實際工程中，反應并不是100%有效進行的，加之OH-會參與競爭，與金屬離子反應，生成相應的氫氧化物，如式(3) 和式(4)，所以實際化學沉淀藥劑一般需要超量投加，以保證達到所需要的出水 P濃度｡
《給水排水設計手冊》第5冊和德國設計規范中都提到了同步沉淀化學除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽 (或鐵鹽)來考慮｡
為了計算方便，實際計算中將摩爾換算成質量單位｡如：
1molFe=56gFe，1 molAl=27gAl，1molP=31gP；
也就是說去除1kg 磷，當采用鐵鹽時需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP；
當采用鋁鹽時需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP｡
二、需要輔助化學除磷去除的磷量計算
同步沉淀化學除磷系統中，想要計算出除磷藥劑的投加量，關鍵是先求得需要輔助化學除磷去除的磷量｡對于已經運行的污水處理廠及設計中的污水處理廠其算法有所不同｡
1、已經運行的污水處理廠
PPrec=PEST-PER （5）
(5) 式中
PPrec——需要輔助化學除磷去除的磷量，mg/L；
PEST——二沉池出水總磷實測濃度，mg/L；
PER——污水處理廠出水允許總磷濃度，mg/L｡
2、設計中的污水處理廠
根據磷的物料平衡可得:
PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP （6）
(6) 式中
PIAT——生化系統進水中總磷設計濃度，mg/L；
PBM ——通過生物合成去除的磷量，PBM= 0.01CBOD，IAT，mg/L；
CBOD，IAT——生化系統進水中 BOD5 實測濃度， mg/L；
PBioP——通過生物過量吸附去除的磷量，mg/L｡
PBioP值與多種因素有關，德國 ATV-A131標準中推薦PBioP的取值可根據如下幾種情況進行估算：
(1)當生化系統中設有前置厭氧池時，PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT進行估算｡
(2)當水溫較低､出水中硝態氮濃度≥15mg/L，即使設有前置厭氧池，生物除磷的效果也將受到一定的影響，PBioP可按 (0.005~0.01)CBOD，IAT 進行估算｡
(3)當生化系統中設有前置反硝化或多級反硝化池，但未設厭氧池時，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡
(4)當水溫較低，回流至反硝化區的內回流混合液部分回流至厭氧池時(此時為改善反硝化效果將厭氧池作為缺氧池使用)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡
反滲透計算公式
水泵計算公式
泵的揚程計算是選擇泵的重要依據，這是由管網系統的安裝和操作條件決定的。計算前應首先繪制流程草圖，平、立面布置圖，計算出管線的長度、管徑及管件型式和數量。
一般管網如下圖所示，（更多圖例可參考化工工藝設計手冊）。
D——排出幾何高度，m；
取值：高于泵入口中心線：為正；低于泵入口中心線：為負；
S——吸入幾何高度，m；
取值：高于泵入口中心線：為負；低于泵入口中心線：為正；
Pd、Ps——容器內操作壓力，m液柱（表壓）；
取值：以表壓正負為準
Hf1——直管阻力損失，m液柱；
Hf2——管件阻力損失，m液柱；
Hf3——進出口局部阻力損失，m液柱；
h ——泵的揚程，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
計算式中各參數符號的意義↓
某些工業管材的ε約值見下表↓
管網局部阻力計算 ↓
常用管件和閥件底局部阻力系數ζ↓
隔油池計算公式
一、設計基準
可能分離的油的最小粒徑：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；
池子的尺寸范圍：深度0.9～2.4m；寬度1.8～6.1m；深度/寬度0.3～0.5；安全系數k=1.6。
二、計算
過水斷面積A：
A=Q/v，m2 （1）
式中：
Q——處理水量，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——油滴粒徑，一般取0.015cm
μ——動力粘度系數，(g·s)/cm2，當水溫為20℃時μ=0.0102
u——油滴上浮速度，m/min
池子寬度B和有效水深h1，按設計基準取下限值，然后校核Bh1≥A，否則重新設定B、h1值。
池總長度 L=L1+L2+L3+L4
式中
L1——布水槽寬度，一般取0.5～0.8m；
L2——油水分離區有效長度，m；
L2＝kvt
式中
t——沉淀時間，min
t=h1/u
其他符號同前
L3——集水槽寬度，一般取0.8m；
L4——吸水井寬度，m。
吸水井有效容積大于排水泵5min排水量。
三、浮上油的處置
浮油經撇油管收集，自流出水外。在浮油量不 大，來水比較穩定時，可在池外用油桶接受，否則 需設貯油坑，坑頂面高度與隔油池頂相平。對溫度 低時粘度較大的浮油，貯油坑里可設蒸汽加熱。
1—料斗； 2—定量給料器； 3—溶解溶液桶；
4—攪拌機； 5—計量泵； 6—Y型過濾器。
（來源：環保水圈）
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