水处理作业题1

第2章水处理方法概论14-1在实验室里做氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min-1。求细菌被灭活99.5%时，所需消毒时间为多少分钟？14-2设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应，进水和出水中i浓度之比君为Co/Ce=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？（注：Co——进水中i初始浓度；Ce——出水中i的浓度）14-3题2中若采用4个CSTR型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少？14-4液体中物料i的浓度为200mg/l，经过2个串联的CSTR型反应器后，i浓度降至20mg/l。液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h-1。求每个反应器的体积和总反应时间。第3章凝聚和絮凝1、河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。硫酸铝（含Al2O3为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？设水产每日生产水量50000m3,试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50%计）。2、设聚合铝[Al2（OH）n·Cl6-n]m在制备过程中，控制m=5,n=4,试求该聚合铝的盐基度为多少？3、某水厂采用精制硫酸铝为混凝剂，其最大投量为35mg/L.水厂设计流量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？4、隔板絮凝池设计流量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？（水厂自用水量按5%计,水温按15℃计）5、某机械絮凝池分成三格。各格有效尺寸为2.6m（宽）×2.6m（长）×4.2m(深)。每格设一台垂直轴浆板搅拌器，构造按图15-21，设各部分尺寸为：r2=1050m;浆板长1400mm，宽120mm;r0=525mm。叶轮中心点旋转线速度为：第一格v1=0.5m/s第二格v2=0.32m/s第三格v3=0.2m/s求：3台搅拌机所需搅拌功率及相应的平均速度梯度G值（水温按20℃计）。6、设原水悬浮物体积浓度5510。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数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，水中颗粒数量浓度降为百分之几？（2）采用3座同体积机械絮凝池窜联（机械絮凝池按CSTR型反应池考虑），絮凝池总体积与（1）同。搅拌总功率仍为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？第4章沉淀1.已知颗粒密度ρ=2.65,粒径d=0.45mm(按球形颗粒考虑),球该颗粒在20℃水中沉降速度是多少?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?(2).沉速为0.1mm/s的颗粒,可去除百分之几?3.原水泥沙沉降实验数据见下表.取样口在水面下180cm处.平流沉淀池设计流量为900m3/h,表面积为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第十七章过滤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）筛孔(mm)留在筛上砂量通过该号筛的砂量质量(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2.61.3合计200解：由上表在得如下筛分曲线：滤料筛分曲线010203040506070809010000.30.60.91.21.51.82.12.42.7筛孔孔径(mm)通过筛孔砂量(%)mmdkd08.154.00.2108080自横坐标0.54mm和1.08mm两点，分别作垂线与筛分曲线相交。自两交点作平行线与左边纵坐标相交，并以此交点作为10%和80%，分别为24.6和73.0。则需筛除%31%100)%10%80%6.24%0.731(天然砂粒。2．根据第1题所选砂滤料，求滤速为10m/h的过滤起始水头损失约为多少cm？已知：砂粒球度系数94.0；砂层孔隙率mo=0.4；砂层总厚度lo=70cm；水温按15℃计；解：由题17-1可知，筛分后滤料的10%和80%分别对应原天然滤料的24.6%和73.0%，则筛分后滤料的0%和100%分别对应原天然滤料的%7.17101080%6.24%0.73%6.24和%8.86201080%6.24%0.73%0.73由滤料筛分曲线可知分别对应粒径0.44mm（处于0.25mm和0.59mm之间）和1.53mm（处于1.00mm和1.65mm之间）。则滤料可分成三层进行计算。粒径范围分别为0.44mm-0.59mm，0.59mm-1.00mm，1.00mm-1.53mm。相应的计算粒径为mm515.0259.044.0，mm795.0200.159.0，mm265.1253.100.1。则与之对应的重量百分比分别为15.044.054.044.059.01.0，61.008.153.100.108.12.0)1.015.0(7.0，24.061.015.01。当t=15℃时，水的运动黏度为：)/(0114.015000221.0150337.0101775.0000221.00337.0101775.0222scmtt则cmdpvlmmghHiii52.43)265.124.0795.061.0515.015.0(6060100107094.014.04.019810114.0180/1118022232312023020003．根据第一题所选砂滤料作反冲洗实验。设冲洗强度q=15L/（s·m2）且滤层全部膨胀起来，求滤层总膨胀度约为多少？（滤料粒径按当量粒径计）。已知：滤料密度ρ=2.62g/cm3，水的密度按1g/cm3计；滤层膨胀前孔隙率mo=0.4；水温按15℃计；解：由题17-2可知，滤料可分成三层进行计算，相应的计算粒径/重量百分比分别为0.515mm/0.15，0.795mm/0.61，1.265mm/0.24。则1265.024.00795.061.00505.015.02131///iiiieqddpdcmdeq08.0把scmv/5.1，cmdeq08.0，2/65.2cmg，2/0.1cmgw，2/981scmg，94.0，scm/0114.02代入下式：111150175.13232vmmdgmvdgeqwweqww可得：15.1108.094.019810.162.20.10114.01505.108.094.019810.162.20.175.13232mmm0318356.0285409.03mm285409.0318356.03mm546.0m%16.323216.0454.0146.0546.014.0546.010mmme4．设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s；支管起流速为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：取压能转换为动能的效率为100%，则gggvHc2923222忽略沿程水头损失，则ggggvvHHaac2422129222220则322924ggHHQQcaca＜%95所以该配水系统的配水均匀性不能达到95%。5．设滤池平均尺寸为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，中心距为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。解：（1）δ0.05m排水槽断面尺寸采用上图（左）所示形式。每槽排水量smslFqQ/1008.0/8.10044.51431313则排水槽断面模数mQx18.01008.045.045.04.04.0排水槽底厚采用0.05m，则排水槽断面尺寸如上图（右）所示。（2）排水槽顶距砂面高度mxHeH85.007.005.018.05.270.0%4007.05.22（3）2.044.518.0243滤池面积冲洗排水槽总面积＜25.0符合要求。6．滤池平面尺寸、冲洗强度及砂滤层厚度同第5题，并已知：冲洗时间6mins，承托层厚度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总水头损失按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：（1）330.16310006044.5145.11000605.1mtFqV（2）冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度按下式计算：543210hhhhhH其中1h为冲洗水箱至滤池的管道中总水头损失，按0.6m；2h为滤池配水系统水头损失，取62.0，则mgqh16.481.92162.025.010142110222；3h为承托层水头损失，mzqh14.045.014022.0022.03；4h为滤料层水头损失，mh68.07.04.010.10.162.24；5h为备用水头，取1.75m。则mH33.775.168.014.016.46.007．两格无阀滤池合用一个冲洗水箱。滤池设计流量为4000m3/d。请设计滤池的平面尺寸和冲洗水箱的深度（设计参数自己选用）。解：设滤池采用单层石英砂滤料，取滤池过滤流速为10m/h（P327单层石英砂滤料〈mmdmmd2.1,5.0maxmin〉滤池滤速取8～10m/h），则单格滤池面积为：267.16102440001024mQFd取滤池平面尺寸mmm45.4182（P351单池面积一般不大于162m，少数也有达252m以上的）反冲洗强度取mfavkq10，其中k为安全系数，我国通常取1.3；mfv为最大粒径滤料的最小流态化流速，在20℃水温下，粒径为1.2mm、密度为2.653/cmg的石英砂，求得0.1mfv～scm/2.1，取1.1scm/（P332）；则反冲洗强度取2/3.141.13.110msLqa（P330石英砂滤料滤池冲洗强度取12～15m/h可作为参照）；反冲洗历时取5mins（P350一般取4～6mins，P330石英砂滤料滤池冲洗历时7～5mins）；则冲洗水箱容积3775183.1406.006.0mtFqV由于两格无阀滤池合用一个冲洗水箱，则冲洗水箱的深度mFnVH145.218277