计算题

计算题1、混凝：G值及判断、絮凝动力学常数。速度梯度、程度、时间，一级反应2、沉淀：平流式沉淀池设计、核算、假设、示意图、描述工作过程、截留沉速、表面负荷3、过滤：滤速、面积，强制滤速4、消毒：反应器理论、求时间，加氯量5、生物滤池设计计算：负荷、容积、表面积、水量、浓度、出水浓度，稀释比6、劳麦方程设计曝气池：水量的设计，要考虑工业污水混合时总水量和平均浓度的计算，主要相关参数为曝气池容积、需氧量、产率系数、负荷、剩余污泥量、衰减系数，混合液浓度1、混凝算G值，判断是否在范围内=uPghGvT=uvPGG—速度梯度S-1P—单位体积流体所消耗的功率W/m3g—重力加速度9.8m/s2h—絮凝过程中的水头损失mv—水的运动粘度m2/sT—停留时间sU—水的动力粘度pa•s因为uvPvQT所以ghpgh=vTuGT平均速度梯度：1234=PPPPGuv总例题1、隔板絮凝池设计流量75000m3/d，絮凝池有效容积1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m，v=10-6，求絮凝池总的平均速度梯度G值，和GT之各为多少？（水厂自用水量按5%计算）解：由题意的：Q=75000m3/dv=1100m3h=0.26mghGvTg=9.8m/s2Q总=75000m3/d==0.91m3/s答：絮凝池总的平均速度梯度为45.9s-1,及54405例题2、若机械搅拌絮凝池设计流量400m3/h（不考虑自用水），停留时间为20min，池体分为四格，每格容积均一致，四格中各格搅拌功率分别为195,120,60,30w。水温按照15°c计（u=1.14×10-3pa•S）。试计算该絮凝池的速度梯度，并校核。解：由题意的：Q=400m3/hP1=195wP2=120wP3=60wP4=30wT=20minU=1.14×10-3pa•sv=Q•T=400÷60×20=133.4m3校核：152Gs因为前者在20—70s-1之间，后者在1×104—1×105之间，故符合要求。例题三：某机械絮凝池分为三格，每格有效容积为26m3，每格中各设置一台垂直轴浆板搅拌器，且尺寸均相等。三台搅拌器搅拌功率依次为150w53w9.6w。（1）请核算絮凝池的G值（u=1.14×10-3pa•S）（2）在此基础上判断机械絮凝池是否满足絮凝要求解：（1）：由题意得：v=26m3P1=150wP2=53wP3=9.6w(2)根据G值应在20—70s-1范围之内G=49s-1符合要求故判断机械絮凝池能满足絮凝要求。补充：已知：k=5.4×10-5，G=30s-1经过絮凝后要求水中颗粒数量浓度少于3/4，即Co/Ci=4，试按理想反应器做以下计算。（1）采PF型反应器所需混凝时间为多少分钟？（2）采CSTR型反应器所需混凝时间为多少分钟？（3）采4个CSTR型反应器串联所需混凝时间为多少分钟？解：（1）采PF型反应器时（2）采CSTR型反应器时01tln(1)iCkGC（3）采4个CSTR型反应器串联时101tln[()1]iiCkGC×tti理想反应器的物质在不同反应级的平均停留时间。反应级平均停留时间CMB型PF型CSTR型001()iCCk01()iCCk01()iCCk101lniCkC01lniCkC01(1)iCkC2001(1)iCkCC001(1)iCkCC01(1)iiCkCCC0—组分i的流入浓度Ci—反应器内组分i的浓度例题：已知化学反应符合一级反应动力学，要求经过反应物质浓度下降99%。反应速率k为0.33min-1，若采用理想CSTR型反应器，需要多少反应时间?若采用PF反应器需要多少反应时间？解：已知0099%iCCCk=0.33min-1若采用CSTR型反应器（一级反应）因为0099%iCCC所以若采用PF型反应器（一级反应）答：若采用CSTR型反应器，需要300min反应时间若采用PF型反应器，需要14min反应时间2、过滤求滤池面积，校核强制滤速（1）滤池有效工作时间t=工作时间-反冲洗时间（2）滤池面积×QFvtt—滤池有效工作时间V—过滤速度m/h校核强制滤速×1NVvNN—滤池的个数例题1、水厂日产水量为50万m3/d，水产自用水系数取5%，利用普通快滤池（共12个滤池）为过滤单元，若滤池每日工作24小时，期间冲洗1次，每次用时0.2h，实际滤速为10m/h，请设计滤池（设计，校核）解:由题意得：Q=50（1+5%）=50×1.05=52.5m3/dt=24-0.2=23.8hv=10m/h校核强制滤速例题2、设计流量Q=3000m3/d,水厂自用水量占5%，滤速v=10m/h，冲洗时间=6min。冲洗周期=12h。滤池连续24h运转，求滤池面积校核强制滤速，N=12解：由题意得：Q=3000m3/dV=10m/ht=6mint=12-t=11.9h校核强制滤速3、消毒①消毒剂投加量，用反应器计算v、TQ=0.001aQ1Q—加氯量kg/ha—最大需氯量mg/LQ1—需消毒的水量m3/h①折点加氯量C=a+10N(mg/L)N—水中氨氮量mg/L例题1、已知条件：水厂设计水量Q1=10500m3/d(包括水厂自用水量)，采用滤后加氯消毒，最大需氯量a=3mg/L，求加氯量Q？解：由题意得Q=0.001aQ1=0.001×3×437.5=1.3kg/h4、平流式沉淀池——给水工程L—沉淀区长度mB—沉淀区宽度mh0—沉淀区水深mt—水在沉淀区的停留时间su0—颗粒的截留沉降速度m/s（反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速）v—水平流速m/sq—表面负荷或溢流率BL—表面积Bh0——截面积00huqt某特点颗粒去除率公式为00()/iiiuuEnuQA（ui一定小于u0）由上式可得:悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素，如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。上式反映问题：①当去除率一定时，颗粒沉速ui越大，则表面负荷也越高，产水量越大。或者产水量和表面负荷不变时，ui越大则去除率E越高。颗粒沉速ui的大小与絮凝效果有关，所以生产上一般均重视混凝工艺②颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。当沉淀池容积一定时，池身浅些则表面积大些，去除率可以高些，即“浅池理论”。斜管，斜板沉淀池的发展基于此理论。平流式沉淀池的设计计算1、停留时间0vtQv—有效体积m3Q—沉淀池的设计流量m3/h2、A、按照表面负荷Q/A的关系，计算出沉淀池表面积A沉淀池长度L=3.6vTv—水平流速mm/sT—停留时间hL—沉淀池长度m沉淀池宽度—ABLB、按照停留时间T,用下式计算沉淀池有效容积（不计污泥区）V=QTT—停留时间hv—沉淀池有效容积m3Q—产水量m3/h3、2×grvFRFr=费劳德数R—水力半径mv—水平流速m/sg—9.8m/s2R=水截留面积水流湿周R=oo×h2hBB（非满流）R=oo×h2(h)BB（满流）Fr表示水流的稳定性10-5≤Fr≥10-44、水流的紊动性用雷诺数Re判别Re=vRvv—水平流速m/sR—水力半径mv—水的运动粘度m2/s平流式沉淀池中水流的Re一般为4000—5000，属紊流状态在沉淀池中，通常要求降低Re值以有利于颗粒沉降例题1、设计日产水量Q为10万m3的平流式沉淀池，水厂本身用水量占5%，采用两组池子。表面负荷Q/A=0.6mm/s=51.8m3/(m2•d)沉淀池停留时间T=1.5h沉淀池水平流速V=14mm/s解：由题意得：Q=10万m3=1000m3=1×105m3/dQ总=Q•（1+15%）=1.05×105m3/d每组池子设计流量沉淀池表面积沉淀池池长L=3.6VT=3.6×14×1.5=75.6m沉淀池池宽由于宽度较长，沿纵向安置一隔墙分成两格，每格的宽度为13.4/2=6.7m沉淀池的有效水深为(采用3.5m，包括保护高度)水利条件校核例题2、水厂产水量为20万m3/d，若不考虑水厂自用水，采用两组平流式沉淀池作为沉淀单元，设计参数如下：水平流速v=20mm/s；水力停留时间2.0h，沉淀池有效水深采用3.0m.试进行平流式沉淀池的设计工艺。（已知动力粘滞系数u=1.02×10-3N•s/m2）解：由题意得每组设计流量沉淀池长度沉淀池宽度沉淀池表面积水利条件校核∵10-5＜1.78×10-4＜10-4∴沉淀池符合设计要求例题3、某城市最大时污水量为1800m3/h，原污水悬浮物浓度C1=250mg/L，排放污水悬浮物允许的浓度为C1=80mg/L，拟用辐流式沉淀池处理。试计算去除率以及沉淀池的基本尺寸。（沉淀时间为1.5h，沉淀池有效水深为3,3m）解：由题意得：（1）沉淀池去除率（2）沉淀池容积定位两座池每池表面积沉淀池半径沉淀池直径例题4、有一工业废水，废水排放量为180m3/h，废水中悬浮物浓度较高，拟设计一座平流式沉淀池对对其进行处理，沉淀池设计参数为：停留时间1.5h，有效水深为3.0m。池宽为4.5m，请计算沉淀池的表面负荷和长度。解：由题意得：表面负荷答：沉淀池的表面负荷为2m/h，答：沉淀池长度为20m。例题5、平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d，水厂自用水量按5%计，颗粒截留沉速为0.7mm/s，其表面负荷为多少？解：由题意得：例题6、非凝聚性悬浮颗粒在实验条件下的沉淀数据列于下表，试确定理想平流式沉淀池当表面负荷为43.2m3/m2•d时的悬浮物去除率百分率。实验管取样口在取样水面下120cmC表示在时间t时各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度C0表示初始的悬浮物浓度沉淀实验记录取样时间min01530456090180C/C010.960.810.620.460.230.06解：由题意得：则沉淀数据U0值计算统计取样时间min01530456090180C/C00842.6721.330.67从图上查得时，小于该沉速的颗粒组分等于.从图上，相当于积分式，的阴影部分面积为1.19总去除率百分率为：例题7、平流式沉淀池设计流量为720m3/h，要求沉速≥0.4mm/s的颗粒全部取出，试按理想沉淀条件，求：（1）所需沉淀池平面积为多少？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之多少？解：由题意得：答：所需沉淀池平面积为500m2答：沉速为0.1mm/s的颗粒，去除率为25%5、污水处理计算Q—污水流量S0—原污水底物浓度V—曝气池容积X—曝气池内活性污泥浓度Xe—处理水中活性污泥浓度Se—处理水底物浓度QW—排泥量QR—回流污泥量Xr—回流污泥浓度1、BOD污泥负荷率（VS）Q—污水流量（m3/d）S0—原污水有机物浓度（mg/LkgBOD/m3）V—曝气池容积m3X—曝气池内活性污泥浓度2、θC—污泥龄，dΔX—每天排出去污泥量，kg/d3、Xe—处理水中活性污泥浓度（kg/m3）QW—排泥量(m3/d)Xr—回流污泥浓度(kg/m3)4、一般情况下，Xe值极低，可忽略不计。上式可简化为5、SVI—污泥容积指数（mL/g）r—修正指数（1.2左右）Xr—剩余污泥浓度6、污泥回流比（R）污泥回流比（R）是指从二沉池到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比7、曝气时间（t）HRT例题1、从活性污泥曝气池中取出混合液500ml于500ml量筒中，30min后沉淀污泥量为150ml，试计算SV；曝气池中MLSS=3000mg/L，求SVI；曝气池运行是否正常？解（1）（2）∵SVI值在70~100之间∴曝气池运行正常例题2、曝气池废水量为Q=3×105m3/d，停留时间为8h，MLSS=4000mg/L,二沉池下部污泥浓度为8000mg/L，二沉池上清液SS为10mg/L，要是θC=20d,则每天排泥多少？解：由题意得：（1）当考虑上清液污泥浓度时（2）当不考虑上清液污泥浓度时例题3、试设计某种连续流混合式活性污泥法进水平均量为30240m3/d,进水BOD为250mg/L，要求出水BOD为20mg/L，曝气池的容积负荷为1.0kg