水处理常用计算公式汇总

一、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++PO43−​→AlPO4​↓(1)

Fe3++PO43−​→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，且OH⁻会参与竞争，所以实际化学沉淀药剂一般需要超量投加。《给水排水设计手册》第5册和德国设计规范中推荐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。

换算为质量单位：

• 1mol Fe ＝ 56g，1mol Al ＝ 27g，1mol P ＝ 31g

• 铁盐投加量：去除1kg磷需投加 1.5 × (56 ÷ 31) ＝ 2.7 kg Fe / kg P

• 铝盐投加量：去除1kg磷需投加 1.5 × (27 ÷ 31) ＝ 1.3 kg Al / kg P

（实际工程常用折合为PAC或FeCl₃·6H₂O商品量时，需再除以有效含量。）

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，先求需要辅助化学除磷去除的磷量：

（1）已经运行的污水处理厂

PPrec​=PEST​−PER​

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：

PPrec​=PIAT​−PER​−PBM​−PBioP​

式中：

• PIAT​——生化系统进水中总磷设计浓度，mg/L；

• PER​——出水允许总磷浓度，mg/L；

• PBM​——通过生物合成去除的磷量，PBM​=0.01×CBOD,IAT​，mg/L；

• CBOD,IAT​——生化系统进水中BOD₅浓度，mg/L；

• PBioP​——通过生物过量吸附去除的磷量，mg/L，按ATV-A131标准估算：

  • 设有前置厌氧池：PBioP​=(0.01∼0.015)×CBOD,IAT​

  • 水温较低、出水NO₃⁻-N ≥ 15mg/L（虽有厌氧池）：PBioP​=(0.005∼0.01)×CBOD,IAT​

  • 设前置反硝化/多级反硝化但无厌氧池：PBioP​≤0.005×CBOD,IAT​

  • 低温且有内回流混入厌氧池（厌氧作缺氧用）：PBioP​≤0.005×CBOD,IAT​

二、反渗透计算公式

(1) 流量平衡

Qf​=Qb​+Qp​

• Qf​：给水（进水）流量，m³/h；

• Qb​：浓水（浓缩水）流量，m³/h；

• Qp​：产水（透过水）流量，m³/h。

(2) 盐透过率

SP=cf​cp​​×100%

• SP：盐透过率，%；

• cp​：产水含盐量，mg/L；

• cf​：进水含盐量，mg/L。

(3) 脱盐率（截留率）

R=(1−cf​cp​​)×100%

(4) 回收率（浓缩倍数简易计算）

y=Qf​Qp​​×100%

浓水浓缩倍数：

K=100−y100−SP×y​≈100−y100​≈cf​cb​​

（SP很小时可简化；cb​为浓水含盐量）

(5) 产水量随温度变化

Q=Q0​×1.037(T−25)

• T：温度，℃（每变化1℃产水量变化约3%）；

• Q0​：基准温度25℃时产水量。

(6) 压力校正产水量

Qp​=Q30​[1+β(p−3.0)]

• Q30​：标准压力3.0MPa时产水量；

• β：压力校正系数（实验测定）。

(7) 产水量标准化（ASTM D4516-00）

Qps​=(pfa​−2Δpfa​​−pPa​−πfta​+πPa​)TCFa​(pfs​−2Δpfs​​−pPs​−πfts​+πPs​)TCFs​​×Qpa​

（各符号含义：下标s为标准状态，a为实际状态；p为压力，Δp为段压降，π为渗透压，TC为温度修正系数。）

(8) 透水量下降斜率

m=tlog(Ft​/F0​)​

• F0​：初始产水量，m³/h；

• Ft​：运行t小时后的产水量，m³/h；

• 正常m值应控制在 -0.0015 ～ -0.02​ 之间。

三、水泵计算公式

泵的扬程计算

h=D−S+hf1​+hf2​+hf3​+Pd​−Ps​

或按几何关系写成：

h=(D+S吸​)+∑hf​+(Pd​−Ps​)(注意S正负号取法)

式中：

• h：泵扬程，m液柱；

• D：排出几何高度（泵出口中心线至容器液面垂直高差），高于泵入口为正；

• S：吸入几何高度，高于泵入口中心线取负、低于取正；

• Pd​、Ps​：容器操作压力，m液柱（表压）；

• hf1​：直管沿程阻力损失，m；

• hf2​：管件局部阻力损失，m；

• hf3​：进/出口局部阻力损失，m。

沿程阻力（Darcy-Weisbach公式）

hf1​=λ⋅dl​⋅2gv2​

• λ：摩擦因数（层流 λ=64/Re，湍流用Colebrook公式）；

• Re=μdvρ​：雷诺数；

• d：管内径，m；l：管长，m；v：流速，m/s；g：重力加速度。

局部阻力

hf2​=ζ⋅2gv2​

• ζ：局部阻力系数（见管件阀门表）。

常用管材绝对粗糙度ε参考值

常用管件/阀门局部阻力系数ζ参考值

九江市美景水处理科技有限公司是集水处理药剂销售、环保咨询、设计、研发、设备生产、工程总包（EPC）、运营管理（O&M）及环保工程建造于一体的综合性环保高新技术企业……（企业简介略）

江西中跃环保科技有限公司（位于江西九江，主营一体化污水处理设备）在工程设计与运行中，可依上述公式开展以下实际应用：

一、化学除磷药剂投加量计算与设备配套

1. 工程计算示例

• 设计进水TP＝5mg/L，A²/O生物除磷按PBioP​=0.01×BOD5​（设BOD₅=200mg/L→PBioP​=2mg/L），出水要求TP≤0.5mg/L；

• 需化学除磷去除：PPrec​=5−2−0.5=2.5mg/L；

• 铁盐（按Fe³⁺计）投加量＝2.5mg/L×2.7kgFe/kgP＝6.75mg/L，即6.75kg Fe盐/t水；

• 若采用商品FeCl₃·6H₂O（含Fe³⁺约34.4%，有效系数0.9），实际商品投加量≈6.75÷0.344÷0.9≈21.8kg/t水，设计取22kg/t水（即22g/m³）；

• 若采用液体PAC（Al₂O₃含量10%，有效系数0.85），铝盐理论投加＝2.5×1.3=3.25kgAl/t水，折合PAC(10%)≈3.25÷0.1÷0.85≈38kg/t水。

2. 江西中跃可配套设备

• 除磷加药装置：PE溶药桶（200～2000L）＋立式/侧入式搅拌机＋机械/电磁隔膜计量泵＋液位保护开关；

• pH联动控制：在除磷/混凝沉淀前设pH在线仪，液碱（NaOH）或石灰乳（Ca(OH)₂）加药装置与pH联动，确保最佳沉淀pH（铁盐pH＝5.5～7.5，铝盐pH＝6.0～7.5）；

• PAC/PAM助凝加药：提供阴离子/阳离子PAM自动加药系统，配合斜管沉淀池提高除磷及SS去除效果；

• 运行校核：在系统投运后根据二沉池/终沉池出水TP实测值，按公式反向修正PPrec​和加药量，出具除磷加药量调整建议书。

二、反渗透（RO）/超滤（UF）系统计算与配套

1. 设计校核应用

• 按回收率y和设计产水量Qp​反算需处理原水量Qf​=Qp​/y及浓水量Qb​；

• 按原水TDS和脱盐率R（选用芳香族聚酰胺膜R≥98%一级RO，≥99%二级RO）估算产水TDS＝cf​×(1−R/100)；

• 按温度校正公式核算夏季/冬季实际产水量，指导RO高压泵变频参数设定；

• 按浓水浓缩倍数K≈100/(100−y)校核浓水侧结垢倾向（CaSO₄、SiO₂等），决定是否需增设软化或提高阻垢剂投加量；

• 透水量下降斜率m纳入运行台账，当∣m∣>0.02时提示需安排CIP化学清洗。

2. 江西中跃可配套设备

• 双级RO系统：高压泵（多级离心泵）、芳香族聚酰胺复合膜元件及FRP压力容器、5μm保安过滤器、阻垢剂加药装置（按原水LSI指数计算投加量）、CIP化学清洗系统（酸/碱回路）、产水/浓水流量计、电导率仪、高低压保护开关及PLC控制柜；

• UF预处理：PVDF中空纤维膜组件、反洗泵、气洗系统、浊度/SDI在线仪；

• 远程监控：可选配4G/GPRS模块＋手机APP实时显示产水TDS、产水量、回收率、跨膜压差(TMP)、报警信息。

三、水泵扬程计算与选型配套

1. 工程计算步骤（江西中跃设计流程）

1. 绘制工艺及管网平立面图，量取管长l；

2. 初选经济流速（吸水管0.8～1.5m/s，出水管1.5～2.5m/s）初算管径d=4Q/πv​，圆整至标准管径；

3. 计算Re数判断流态，查绝对粗糙度ε确定λ（Colebrook公式或Moody图）；

4. 计算沿程损失hf1​=λdl​2gv2​及局部损失hf2​=Σζ2gv2​（按上表取ζ值）；

5. 确定几何吸入高度S和排出高度D，计入容器操作压力Pd​−Ps​；

6. 计算所需扬程h，乘以1.1～1.2安全系数选泵；

7. 校核NPSHa（有效汽蚀余量）≥NPSHr（泵必需汽蚀余量）＋0.5m，确保不发生汽蚀。

2. 江西中跃可配套设备

• 污水用泵：无堵塞潜水排污泵（WQ系列）、单级单吸离心泵（IS/IHL系列），材质HT200/304/316L视介质定；

• 加药泵：机械隔膜计量泵（普罗名/米顿罗同级）、电磁隔膜计量泵，流量按加药公式计算并设0～100%手动/自动调节；

• 自吸泵/立式多级泵：用于RO高压泵前增压、中水回用提升；

• 提供水泵性能曲线校核服务，确保工况点位于高效区（η≥70%ηmax）。

四、工程交付与运维支持

• 设计计算书：对每个项目提供含除磷加药量、RO回收率与浓水倍数、水泵扬程与NPSH校核的完整计算书；

• 操作培训：教会运行人员按出水TP反算实际除磷加药量、按温度/压力修正RO产水量、按m值判断膜污染程度；

• 年度维保：包含计量泵标定（±5%误差内）、在线仪表（pH/电导率/浊度/SDI）校准、膜元件CIP清洗、水泵轴承润滑与密封检查；

• 配合业主完成环保验收监测与在线监测系统联网。