水污染控制工程计算题

水污染控制工程计算题第1页，课件共18页，创作于2023年2月解:1)已知BOD5=25mg/L,T=20℃时k1=0.1d-1,

由式BOD5=La(1-10-k1t)

得La=36.6mg/L

由式La(T)=La（20）(0.02T+0.6)(1-8)

得La(30)=43.9mg/L

即30℃测定生化需氧量为43.9mg/L

2)T=30℃时，由式k1(T)=k1(20)θ(T-20),θ取1.047(1-5)

得k1(30)=0.158d-1

BOD2

(30)=La(30)(1-10-k1t)=22.7mg/L

即2天30℃的生化需氧量为22.7mg/L

第2页，课件共18页，创作于2023年2月第三章：混凝剂投加量、混凝反应池尺寸的计算；

3.7(泵进水管径DN=100m,对泵而言,泵吸水管径DN﹤250mm时,管内水流速度V=1.0～1.2m/s,泵出水管径DN﹤250mm时,管内水流速度V=1.5～2.0m/s)

解：混合时间应在10～30S,不超过2min

泵吸水管径DN﹤250mm，V=1.0～1.2m/s

t=500/1.2=416.6s=6.9min>2min

在500米出投药到混凝池所需时间超过2min，药剂与水中颗粒反应产生大的絮凝体，这些絮凝体沉淀下来会堵塞管道，或使泵受损害；同时大絮凝体会在泵的叶片作用下被搅碎，到混凝池时又成了小颗粒，对混凝沉淀分离不利。因此不能投在水泵吸水管内，而应投在泵出水管内。

分别计算最近及最远投药点：

泵出水管径DN﹤250mm，V=1.5～2.0m/s

计算最近投药点距离为：S1=v1t1=15～20米

最远投药点距离为：S2=v2t2=180～240米

第3页，课件共18页，创作于2023年2月第四章：沉淀池或气浮池的尺寸计算；

设计日处理量10万吨水的初沉池，已知悬浮固体浓度为200mg/L,要求出水中悬浮固体浓度小于80mg/L，静置沉淀试验曲线如图所示，求1）初沉池的沉淀效率，2）沉淀池面积，3）设计哪一种形式沉淀池较好

4.4解：(1)η=(200-80)/200=60%

(2)由图知η=60%时t=70min，u=0.45mm/s，设计时u缩小1.5倍，t放大1.75倍，即u’=0.3mm/s，t’=122.5min

Q=10×104t/h=69.44m3/min=1.157m3/s

A=Q/u’=3857.8m2，

有效水深h=0.3×60×10-3×122.5=2.21m

3）采用辐流式沉淀池较好第4页，课件共18页，创作于2023年2月某废水流量=0.0672m3/s,能否用四个并联的（长×宽×高）=28×6×2m3的平流沉淀池，使废水中沉速为0.1mm/s的颗粒完全去除？若此四个池子是理想沉淀池，又会怎样？

解：由题意知，uo=1×10^（-4）m/s,对于实际平流沉淀池，由于池内的水流不均匀分布和颗粒的不均匀沉降，实际过流率=q=q0/1.5=u0/1.5=6.67×10^(-5)m/s,采用四个并联的（宽×深）=6×2m2的平流沉淀池，则实际沉淀时间t=(1.5到2)t0=(1.5到2)×H/u0=（3到4）X10^(4)m/s。

单个沉淀池流量Q1=0.0672/4=0.0168m3/s,水平流速v=Q1/F=0.0168/(6×2)=0.0014m/s，则沉淀池长L=vt=0.0014×（3到4）×10^(4)=42到46m>28m，由于计算出的长度远远大于假设的池长，故采用四个并联的（长×宽×深）=28×6×2m3的平流沉淀池不能完全去除沉速为0.1mm/s的颗粒。

第5页，课件共18页，创作于2023年2月若此四个沉淀池是理想沉淀池，则停留时间t0=2/u0=2×10^(4)m/s

对于单个沉淀池Q1=0.0672/4=0.0168m3/s

水平流速v=Q1/F=0.0168/(6×2)=0.0014m/s

则沉淀池长L=vt0=0.0014×2×10^(4)=28m

则计算出的长度刚好与假设的池长相等，即四个并联的(长×宽×深)=28×6×2m3的理想平流沉淀池，可使废水中沉速为0.1mm/s的颗粒完全去除。第6页，课件共18页，创作于2023年2月

4.9解：原来池子处理量：Q0=u0A=1×20×4=80(m3/h)

改装后沉淀池中斜板数n，不考虑斜板厚度，

由L=(n-1)d/sin+lcos

得：

n=1+(L-lcos)sin/d=1+(20-1×cos60°)/0.10=196(块)

斜板在水平方向上的投影总面积：

Af=naf=nBlcos=196×4×1×0.5=392㎡

改装后沉淀池处理量：

Q1=u0(Af+A)=1×(392+80)=472m3/h；

Q1/Q0=472/80=5.9(倍)

即改装后沉淀池处理量提高5.9倍。

第7页，课件共18页，创作于2023年2月一平流沉淀池，澄清区面积为20×4m2，流量为Q＝120m3/h。若将其改造成斜板沉淀池，流量提高至原流量6.5倍，其它条件不变。求需要装多少块斜扳？（斜扳长L＝1.2m，宽B＝0.8m，板间距d＝0.1m，板与水平夹角60度板厚忽略不计。

解：平流池A＝20×4＝80m2

，q＝Q/A＝120/80＝1.5（m3/m2.h）

斜板池q＝6.5Q/At即1.5＝6.5×120/At

At＝520m2（斜板池总面积）

设斜板池总单元数为n

则n（LBcos）＋dB）＝At

n（1.2×0.8cos60o＋0.1×0.8）＝520

n＝929[单元数]

故板数＝n＋1＝929＋1＝930（块）

第8页，课件共18页，创作于2023年2月4.12解：

P绝=3×0.98×102+101.325=395.33kPa=4.03kg/cm2=3062.8mmHg

20℃时a0=21.77mg/L，kT=0.024，

空气密度ρ=1.205kg/m3

溶气V=kTP=0.024×3062.8=73.51L/m3H2O

a1=73.51×1.205=75.35g/m3H2O

设回流比为R，q=RQ

联立方程：G/S===0.044R

G/S==

V==

解得a2=31.35mg/LH2O

R=0.571

则空气析出量G=0.044×1000×0.571=25.12g/m3H2O=20.85L/m3H2O

加入空气量占处理水量的体积百分比为7.35%。

第9页，课件共18页，创作于2023年2月

某污水处理厂日处理污水量10000吨，原污水中SS=200mg/l,要求出水浓度SS<=60mg/l，设计初沉池面积。其静止沉淀试验情况如下，沉速u0=0.45m/s（静沉速），t0(静沉时间)=68min.要求设计参数：1表面负荷，2沉淀时间，然后计算沉淀池总面积。

解：设计为平流沉淀池

1）实际过流率即表面负荷q=q0/1.5=u0/1.5=0.45(mm/s)/1.5=0.3X10^(-3)m^(3)/(m^2s)

2)实际沉淀时间t=(1.5至2)t0=1.78×68/60=2h

3)沉淀池总面积A=Q/q=10000/(24×3600×0.3×0.0001)=386m^2第10页，课件共18页，创作于2023年2月第五章：过滤池个数或过滤速度计算；

解：已知Q=1000m3/h

选用单层石英砂滤料，确定滤速u=10m/h

则过滤面积F=Q/u=1000/10=100m2

(由表5-4)确定滤池个数n=4

则单个滤池的面积为

f=F/4=100/4=25m2<30m2

所以单池长:宽=1:1即长=宽=5m

滤池总深度：H=H1+H2+H3+H4+H5

其中H1—保护高：0.25~0.30m；

H2—滤层表面以上水深：1.5~2.0m；

H3—滤层厚度，单层砂滤料0.7m，双层及多层滤料一般为0.7~0.8m；

H4—承托层厚度：0.45m；

H5—配水系统的高度大于0.20m；

滤池总深度一般为3.0~3.5m。

则H=0.25+1.5+0.7+0.45+0.3=3.2m

第11页，课件共18页，创作于2023年2月第七章吸附

qe=V(c0-ce)/W

式中，V代表溶液体积，L；c0,ce反分别为溶质的初始和平衡浓度，mg/l;

W吸附剂量，g;langmuir吸附等温式子，qe=abce/(1+bce);

ce/qe=ce/a+1/(ab);

当bce<<1时，qe=abce;当bce>>1时，qe=a;

Freundlich等温式qe=Kce^(1/n);

lgqe=lgK+(1/n)lgce,1/n值介于0.1到0.5则易于吸附，1/n大于2则难以吸附

在一般浓度时，两个公式比较接近，F在高浓度时不像L趋于定植，低浓度不会还原为直线第12页，课件共18页，创作于2023年2月用活性炭吸附水中色素的试验方程式为：q=3.9C^0.5,今有100L溶液，色素浓度为0.05g/L,欲将色素除去90%，需加多少活性炭？

解：由题意知平衡时候色素浓度为：Ce=0.05×(1-0.9)=0.005g/L,由q=3.9C^0.5,得平衡吸附量：

qe=0.276g/g

由W=V(C0-Ce)/qe,得W=16.3g第13页，课件共18页，创作于2023年2月第八章：离子交换剂、再生剂用量及交换床尺寸计算。

8.7解：1天树脂用量：

（114×150/116×620）×10-3m3=0.24L

7天树脂用量0.238×7L=1.67L

7天再生剂用量1.666×1330×10-3kg=2.22kg

第14页，课件共18页，创作于2023年2月19.某水厂用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量35mg/L。水厂设计水量为105m3/d，混凝剂每天调3次，溶液浓度10％，溶药池容积为溶液容积1/5，求溶液池和溶药池容积。

解：

（1）W＝aQ/（1000×100×b×n）＝35×105/（1000×100×10%×3）＝11.7（m3）

（2）W1＝W/5＝11.7/5＝2.34（m3）

20.隔扳混合池设计流量为75000m3/d，混合池有效容积为1100m3。总水头损失0.26m。求水流速度梯度G和GT（20℃