给水工程14-17章课后习题及答案

14----1.某水样采用CMB反应器进行氯消毒实验，假定投氯量一定，经实验知：细菌被灭活速率为一级反应，且k＝0.85min-1，求细菌灭活99.5%时所需时间为多少？解：设原有细菌密度为C0，t时后尚存活的细菌密度为Ci，被杀死的细菌密度则为C0-Ci，根据题意，在t时刻，C0-Ci/C0=99.5%，Ci=0.005C0，细菌被灭速率等于活细菌减少速率，于是，r（Ci）＝-k*Ci＝-0.85Ci，代入公式得，t＝-ln(0.005C0/C0)/0.85=-5.3/(-0.85)=6min14----2.设物料分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中物料浓度之比均为C0/Ci=10，且属一级反应，k＝2h-1，求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？解：采用CSTR型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝(C0/Ci-1)/2=4.5h=270min采用PF型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝ln(C0/Ci)/2=1.15h=69min14----3.在上题中若采用4个CSTR反应器串联，求所需要消毒时间为多少？解：Cn/C0=0.1,n=4,0.1=[1/(1+2×t)]4t＝0.39min；T＝4t=1.36h14-----4液体中物料i浓度为200mg/l,经过两个串联的CSTR型反应器，i浓度为20mg/l液体流量为5000m3/h，且属一级反应，k＝0.8h-1，求每个反应器的体积和总反应时间。解;经过两个反应器后，Cn/C0=0.1，n=2，0.1=[1/(1+0.8×t)]2，t＝2.65h，T=2t=5.3h每个反应器的体积v=qt=13250m315---1.河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计），硫酸铝（含Al2O3约16％）投加量为25mg/L。问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂每日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％计）？解：（1）由于要保证硫酸铝顺利水解需要0.25～0.50mmol/L的剩余碱度。而河水中只有0.1mmol/L的碱度，故需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解。（2）投药量折合Al2O3为25mg/L×16％＝4mg/L，Al2O3分子量为102，故投药量相当于4/102=0.039mmol/L，剩余碱度取0.35mmol/L，则得：[CaO]=3×0.039－0.1+0.35＝0.37mmol/LCaO分子量为56，则市售石灰投量为：0.37×56×50000/0.5×1000=2072kg。15-----2设聚合铝[A12(OH)n?Cl6-n]m在制备过程中，控制m＝5，n＝4，试求该聚合铝的碱化度为多少？解：B=【OH】/3*【AL】×100%=20/30=66.7%15----3某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10％计，试求溶解池和溶液池体积各为多少？解：溶液池体积为W2=24×100aQ/1000×1000cn=aQ/417cn=35×100000/417×10×3×24=11.66m3溶解池体积为W1=0.3W2=3.5m315------4隔板絮凝池设计流量为75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多少？（水厂自用水量为5％）解：Q=75000×1.05=0.9115m3/sT=V/Q=1100/0.9115=1206.8SG=Trh/=45.76S-1GT=45.76×1206.8=55220.5820S-1G70S-1,10000GT10000015----6设原水悬浮物体积浓度ф＝5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1，水温按15℃计。设计流量Q＝360m3/h。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求：（1）絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将降低百分之几？（2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑），絮凝池总体积与（1）相同。搅拌功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？16---1已知颗粒密度ρ＝2.65g/cm3，粒径d＝0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？解：16---2平流沉淀池设计流量为720m3/h。要求沉速等于和大于0.4mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：（1）所需沉淀池平面积为多少m2？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？解：所需沉淀池面积为;A=Q/U=7200/(3600*0.4/1000)=500m2沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为E=u/U=25%16----3原水泥沙沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900m3/h，表面积500m2。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥沙颗粒约百分之几？（C0表示泥沙初始浓度，C表示取样浓度）。沉降试验数据取样时间（min）015203060120180C/C010.980.880.700.300.120.08解：17---1某天然海砂筛分结果见下表，根据设计要求，d10＝0.54mm，K80＝2.0。试问筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒(分析砂样200g)。筛分试验记录筛孔（mm）留在筛上砂量通过该筛号的砂量质量（g）％质量（g）％2.360.80.4199.299.61.6518.49.2180.890.41.0040.620.3140.270.10.5985.042.555.227.60.2543.421.711.85.90.219.24.62.61.3筛底盘2.61.300合计200100做好滤料筛分曲线后所做步骤1.已知：d100.54mm,K80=2.0,求得：d80＝1.08mm2.从前面图1上查出d10＝0.54mm在曲线上的点，拉直线到右边纵坐标轴为10％3.再从前面图1上查出d80＝1.08mm在曲线上的点，拉直线到右边纵坐标轴为80％4.将右边纵坐标轴10％～80％之间分为7等分，确定右边坐标轴原点、20%、30%、40%、50%、60%、70%、90%和100%的点。5.从前面图1中右边坐标轴原点拉直线到筛分曲线，找到与曲线交点，确定所对应的横坐标上的筛孔孔径为0.43mm左右。6.从前面图1中右边纵坐标轴80％点拉直线到筛分曲线，找到与曲线交点，确定所对应的横坐标上的筛孔孔径为1.52mm左右。7.从图1中查出粒径＜0.43mm部分占左边纵坐标的17.4％。8.从图1中查出粒径＞1.52mm部分占左边纵坐标的13.7％。9.总共去除17.4％＋13.7％＝31.1％17----2根据上题所选砂滤料，求滤速为10m/h的过虑起始水头损失为多少cm？已知：砂粒球度系数ф＝0.94；砂层孔隙率m0＝0.4；砂层总厚度l0＝70cm；水温按15℃计。解：解17---4设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s；支管起端流速为2m/s；孔口流速为3m/s。试通过计算说明该配水系统的配水均匀性是否达到95％以上。解：17--5设滤池平面尺寸为5.4m（长）×4m（宽）。滤层厚70cm。冲洗强度q＝14L/（s?m2），滤层膨胀度e＝40％。采用3条排水槽，槽长4m，中心距1.8m。求：（1）标准排水槽断面尺寸；（2）排水槽顶距砂面高度；（3）校核排水槽在水平面上总面积是否符合设计要求。d10解：（1）.采用3条排水槽，则槽长:中心距每槽排水流量:17--6滤池平面尺寸、冲洗强度及砂滤层厚度同上题，并已知：冲洗时间6min；承托层厚0.45m；大阻力配水系统开孔比α＝0.25％；滤料密度为2.62g/cm3；滤层孔隙率为0.4；冲洗水箱至滤池的管道中水头损失按0.6m计。求：（1）冲洗水箱容积；（2）冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度解：两两格无阀滤池合用一个冲洗水箱，滤池设计流量为4000m3/d，请设计滤池平尺寸和冲洗水箱深度（设计参数自己选用）求得：d80＝1.08mm1.已知：d10＝0.54mm,K80=2.0,求得：d80＝1.08mm已知：d10＝0.54mm,K80=2.0,求得：d80＝1.08mm2.从前面图1上查出d10＝0.54mm在曲线上的点，拉直线到右边纵坐标轴为10％3.再从前面图1上查出d80＝1.08mm在曲线上的点，拉直线到右边纵坐标轴为80％4.将右边纵坐标轴10％～80％之间分为7等分，确定右边坐标轴原点、20%、30%、40%