水污染控制习题

Page52Eg5.1在企业废水中悬浮颗粒浓度为c0，利用一有效水深为120cm的沉降柱进行沉降实验，在沉降时间t时从取样口采样测得的悬浮颗粒浓度为c，其实验数据列于表5.1中，求沉降速度为5cm/min的悬浮颗粒的去除百分率。表5.1沉降实验结果时间t/min010204080120160c/c010.980.860.650.310.160.09解与各沉降时间相对应的颗粒沉降速度计算结果如表5.2。表5.2颗粒沉降速度计算结果时间t/min010204080120160u(=H/t)/(cm·min-1)12631.510.75以u为横坐标，c/c0为纵坐标作图，见图5.4。当u0=5cm/min时，小于给沉降速度的颗粒量与全部颗粒量的比值x0=0.775，积分式00xudx可通过图解求出，约等于图5.4中各矩形面积之和0.1（0.5+1.0+1.35++1.75+2.25+2.75+3.4）+0.075×4.33=1.6248则沉降速度为5cm/min的悬浮颗粒的总的去除率为000011110.7751.624855%5xExudxuPage53Eg5.2图5.6是某城市污水中悬浮颗粒的沉降实验结果，试计算经过30min沉降后，在2.0m深处的总去除率。解按照公式（5.21）计算23334455561122422222EEhEEEEhEEhEEhhEHHHHH0.37100600.660400.540300.53026.645.6%22222222E（注：式中26.6%的等效去除率为内插值，相当于沉降速度为2m，沉降时间为30min时的表观去除率。）Page57Eg5.3某城市新区每天排放工业废水和生活污水总量为12000m3，混合物水中悬浮物质的浓度为280mg/L，拟通过一级沉淀处理去除悬浮固体，要求沉淀效率达到60%，初次沉淀污泥的含水率为97%，污泥容重约为1000kg/m3，，沉降实验结果如图5.14所示，试设计一平流式沉淀池。解有沉降实验曲线可查得，当沉淀效率达到60%时，沉降时间t1=65min，颗粒沉降速度u0=0.4mm/s=1.44m/h，亦即表面负荷率q=1.44m3/(m2·h)。为了使设计参数留有余地，对表面负荷和沉降时间分别乘以安全系数1/1.5和1.75，故设计表面负荷321.440.96/1.5qmmh设计沉降时间11.75113.75min1.9tth设计污水量为3max12000500/24Qmh设计沉降速度为0.96/uqmh（1）沉淀区的总有效面积2max500520.80.96QAmq（2）采用两个沉淀池，每个沉淀池表面积为2520.8260.422AAm（3）没吃的流量为250m3/h，则沉淀池的有效水深h1为max15001.91.8222260.4QthmA（4）每个沉淀池的宽度b取7m，则池长L为260.437.27ALmb（5）储泥斗容积的计算每日产生的污泥量为max123102410050028028060%2410044.81001000100010097QccWmd沉淀池储泥斗按两日储存量计算，则储泥斗的总储存量为312244.889.6WWm则每个沉淀池的污泥量W’为389.644.822WWm每个沉淀池只设一个储泥斗，则每个储泥斗的容积为141212421221370.5tan605.63277490.50.50.25Vhaaaahmamam则315.63490.25490.25993Vm从计算结果看，每个沉淀池的储泥斗容积可容纳两日的污泥量。（6）沉淀池总长度H1234Hhhhh式中，h1为沉淀区有效水深，上面计算得到1.82m；h2为超高，取0.3m；h3为缓冲层高度，采用机械刮泥设备时，取0.6m；h4为储泥斗深度，为5.63m。则1234=1.820.30.65.63=8.35Hhhhhm（7）沉淀池总长度LT0.50.337.20.50.338TLLm式中，0.5m为池前端进口处挡板距进口的距离；0.3m为出口处挡板距出口的距离。刮泥拍你设备的设计此处从略。Page61Eg5.4某城市污水处理厂平均废水流量为0.28m3/s，最大流量为0.4m3/s，由沉降实验确定的设计上升流速为0.7mm/s，沉降时间为1.6h，试设计计算竖流式沉淀池的各部分尺寸。解（1）按最大流量进行设计计算，采用8个沉淀池，每池最大流量为3max10.40.05/8Qms（2）池内设中心管，污水在其中流速v0取0.03m/s，喇叭口处设置反射板，则中心管有效过水断面面积A1和直径d分别为210.051.70.03Am41.72.12dm（3）沉淀池的有效水深即中心管的高度为13.63.60.71.64.03(2.75)hvtmm不小于（4）喇叭口直径为1.351.352.122.86Ddm反射板直径为1.31.32.863.72DDm中心管喇叭口与反射板间的缝隙高度为max2110.050.190.03/0.033.142.86Qhmvmsvd此处取（5）沉淀池工作部分的有效断面面积为2max20.4571.40.007QAmv沉淀池的总面积为2121.7571.4573.1AAAm每个沉淀池的面积为2573.171.688Am（6）沉淀池的直径为4/8471.69.6cADm验算：19.62.3834.03cDh，符合设计规范要求。（7）污泥区圆锥体（或棱台）部分的容积V1的计算。取下部截头圆锥底的直径为0.4m，储泥斗倾角为45o，则522222159.60.4-tan453.3223.34.84.80.20.283.033hmVhRRrrm（8）沉淀池总高度H为123454.030.190.30.53.38.32HhhhhhmPage96Eg7.1某化工厂排放的工业废水，COD约为440mg/L，采用活性炭吸附进行处理，由静态吸附试验得到的等高温吸附方程为：0.64112.2eeqc，动态的吸附柱实验室使废水在截面积为0.785cm2，活性炭填充密度为0.7g/cm3的吸附柱中，以3mL/min的流量进行吸附，得到炭柱的不饱和分率为0.525，动态吸附容量为370mg/g，吸附柱在9.3h达到穿透点，28.3h达到饱和。试计算吸附过程的设计参数，吸附塔效率、径高比及水流线速度。解（1）由吸附等温方程得0.6410.64112.2=12.2440=603.7/eeqcmgg炭吸附塔效率0370=100%100%61.3%603.7Bqq（2）由式（7.26）得吸附区推移速度为33304403106.4910/min3.8910/3700.70.785aBbcQucmmhqA吸附区高度33.89102.839.30.074aaEBhuttm由式（7.30）可知：01aBfhqqh，即3700.5250.074=1603.7h解得0.10()10.0hmcm吸附柱直径440.7851.03.14ADcm径高比:1:10DH（3）水流线速度64360102.3/0.78510QumhAPage97Eg7.2某化工厂每小时排出含COD40mg/L的废水50m3。拟采用活性炭吸附进行深度处理，将COD降为4mg/L。由吸附实验得到吸附等温方程为0.50.06eeqc（mgCOD/mg炭）。试问：（1）采用单级吸附所需的活性炭量为多少？（2）采用二级逆流吸附所需的活性炭量为多少？第一级的出水浓度为多少？解（1）采用单级吸附，当ce=4mg/L时，平衡吸附容量为0.50.50.06=0.064=0.12mg/mgeeqc由式（7.31）得04043000.12eeccWmgVq炭/L水（2）由式（7.39）和式（7.40）分别可得10221200WqQccWqQcc两式联立得002121212211cccqccqccc由吸附等温方程可知0.50.511220.06,0.06qcqc所以0.501221112cccccc将02=10cc代入，求得12=5.0cc，即1255420/ccmgL与c1对应的平衡吸附容量0.510210.0620=0.27/404133.3/0.27qmgmgccWmgLQq炭水Page199Eg某社区拟采用活性污泥法工艺处理其生活污水，日污水量为9000m3，进入曝气池的BOD5为350mg/L，时变化系数为1.5。要求出水BOD5小于20mg/L，水温20℃，试设计计算曝气池的主要尺寸和曝气系统（经实验测得污水与清水的氧传递系数之比α=0.8，污水与清水的饱和溶解氧浓度之比β=0.9）。解（1）曝气池尺寸的计算处理效率35020=100%=94.2%350，查表14.1，确认宜采用普通活性污泥法工艺。表14.1常用曝气池主要设计参数运行方式污泥负荷/kgBOD5/(kgMLVSS·d)混合液污泥浓度/g·L-1停留时间/d污泥回流比/%BOD5去除率/%普通曝气法0.2~0.42.0~3.04~820~5090~95完全混合曝气0.3~0.44.0~6.03~5300~50090延时曝气0.05~0.153.0~6.018~3675~15075~95渐减曝气0.2~0.41.5~3.04~825~5085~95去污泥负荷Fw为0.3kgBOD5/(kgMLVSS·d)，混合液污泥浓度X取为3g/L，污泥回流比r取50%，则按式（14.7）求得污泥容积指数为66101.2101.20.51331300010.5rSVIXr此数介于50~150之间，符合要求。曝气池的有效容积为30900035035000.33000wQSVmFX取有效水深H1=2.7m，设计两组曝气池，每组池面积213500648222.7VAmH取池宽B=4.5m，B/H1=4.5/2.7=1.66，介于1~2之间符合要求，则池长L=A/B=648/4.5=144mL/B=144/4.5=3210，符合要求。将曝气池设计为四廊道式，则每廊道长为1443644LLm取超高为0.5m，故总高H=2.7+0.5=3.2m进水方式设计：为使曝气池灵活的运行，将进水方式设计成：既可集中从池首进水，按普通活性污泥法运行；又可沿配水槽分散多点进水，按多点进水法运行；也可沿配水槽集中从池中部某点进水，按接触稳定法运行。曝气池平面尺寸如图14.24所示。（2）曝气系统设计采用鼓风曝气系统。①平均需氧量的计算。平均需氧量按合成系数法估算c(O2)=AQ·ΔS+BVX此式中A的取值范围为0.42~0.53，B的取值范围为0.088~0.11。本题A取0.53，B取0.11，假定污泥中挥发性组分占有的比率为0.75，则2900035020300035000.750.530.11100010002440.35/101.7/QOAQSBVXkgdkgh每日去除的BOD5=Q·ΔS/1000=9000×（350-20）/1000=2970kg去除每千克BOD5的需氧量=2440.35/2970=0.82kg②最大需氧量的计算。时变化系数k=1.5290001.53502030000.753500max0.530.11100010003227