水质工程计算题

水质工程学（上）水质工程学（上） 考试试卷一考试试卷一 1、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？(10’) 解：已知 Q=720m3/h=0.2m3/su0=0.4mm/sui=0.1mm/s 1)所需沉淀池平面积为A  Q0.2 2 50m 3u 0 0.410 u i 0.1  0.25 u 0 0.4 2)沉速为 0.1mm/s 的颗粒的去除率为E  2、 原水泥砂沉降试验数据见下表。 取样口在水面 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，求该池可去除泥砂颗粒约百分之几？（C0表示泥 砂初始浓度，C表示取样浓度） 。 （20’） 取样时间 （min）0 1 1 15 0.980.98 20 0.880.88 30 0.700.70 60 0.300.30 120 0.120.12 180180 0.080.08 C/ /C 0 解：已知 h=180cmQ=900m3/hA=500m2 沉速计算 取样时间（min） 0 u=h/t(cm/min)_ 15 12 20 9 30 6 60 3 120 1.5 180 1 沉速分布见下图。 1 1 0.9 0.8 小小 于于 该该 沉沉 速速 的的 颗颗 粒粒 组组 成成 分分 数数 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 00 2468 沉沉 降降 速速 度度 （（ cm/mincm/min ）） 1012 截留沉速 u0= Q900100 ==3cm/min A50060 从图上查得 u0=3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于p0=0.30。从图上，相当于 积分式 p0 0 udp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为： P=(1-0.30)+ 1 (0.506)=86.9% 3 水质工程学水质工程学( (上上) )考试试卷二考试试卷二 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？设水厂日生产水量50000m3， 试问水厂每天约需 要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计） 。 （处理水剩余碱度要求不得低于0.47 mmol/L（按 CaO 计） ） 解：投入药剂量折合 Al2O3为 25mg/l×16%=4mg ， Al2O3的分子量为 102 。 故投入药剂量相当于 4/102=0.039mmol/l ， 剩余碱度取 0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039+1×0.37=0.487(mmol/l)， CaO 的分子量为 56， 则石灰投量为 0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg) 2、(2)设初沉池为平流式，澄清部分高为H，长为L，进水量为Q，试按理想沉淀理论对比： ①出水渠设在池末端②如图所示，设三条出水渠时，两种情况下可完全分离掉 的最小颗粒沉速 uo。 2 解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速uo满足 LHV  得u0H Vu0L 2）当水流至距池末端 2 满足L处时，最小颗粒沉速u 0 5 3 L H5V 5   t 1  得u0H Vu 0 3 L 当水流至距池末端 1 满足L处时，最小颗粒沉速u 0 5 12 LQ H t 1u0 2 53 t 2 V V  V u 0 A3   得 u 0 10V H 9 L 满足 当水流至距池末端时，最小颗粒沉速u0 11 LQ t 2u0 H t 1u0 1 53 t 3 V V  V u 0 A3  得 u 0 2 V H 3 L 2 V H，其值小于出水渠 3 L 所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速uo为 设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。 3 水质工程学水质工程学( (上上) )考试试卷三考试试卷三 1、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 浓度之比为 ，且 属于一级反应，k=2h-1 水流在 CSTR 型和 PF 型反应器内各需多少停留时间？（注：C0— 进水中 i 初始浓度；Ce—出水中 i 浓度） 解： 1)由 CSTR 一级反应方程式可得： t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h 2) 由 PF 一级反应方程式可得： t=(㏑ C0-㏑ Ce)/k=1.15h 2、188、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） 筛筛 分分 实实 验验 记记 录录 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底 合计 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 200 留在筛上砂量 质量（g）℅ 通过该号筛的砂量 质量（g）℅ 已知：砂粒球度系数=0.94；砂层孔隙率m0=0.4；砂层总厚度l 0 =70cm；水温按 150C 解：补填以上表格如下。 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底 合计 留在筛上砂量 质量（g） 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 200 ℅ 0.4 9.2 20.3 42.5 21.7 4.6 1.3 100.0 通过该号筛的砂量 质量（g） 199.2 180.8 140.2 55.2 11.8 2.6 — ℅ 99.6 90.4 70.1 27.6 5.9 1.3 — 由已知设计要求 d10=0.54mmK80=2.0，则 d80=2х0.54=1.08。按此要求筛选滤料，方 法如下： 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 4 右边纵坐标轴相交，并以此交点作为 10%和 80%，在 10%和 80%之间分成 7 等分，则每等 分为 10%的砂量，以此向上下两端延伸，即得0 和 100%之点，以此作为新坐标。再自新坐 标原点和 100%作平行线与筛分曲线相交，在此两点以内即为所选滤料，余下部分应全部筛 除。由图知，大粒径（d1.52）颗粒约筛除13.6% ，小粒径（d0.5 c(HCO3-)-Ar 2.8-0.5 3 2) QH = Q=×100=30.7 m /h c(1/2 SO42- + CL- )+c(HCO3- ) 7.5 3 QNa = 100-30.7 =69.3 m/h 3)钠罐再生一次再生剂的用量 G=QHtMBnT/1000α =69.3×4.0×(23+35.45) ×1.4×16/(1000×0.95)=382.03Kg 水质工程学水质工程学( (上上) )考试试卷十考试试卷十