水质工程学计算题

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1、1、现有一种直径、高均为lcm的圆柱体颗粒在静水中自山沉淀，已知该种 颗粒密度ps=1.8g/cm3,水的密度c =lg/cm3,则这种颗粒在水中自山沉淀时最 小沉速为多少？(重力加速度为980cm/S2,绕流阻力系数c=返)；2提示：由题义可得，这种颗粒在水中自山沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗 粒垂直方向投影面积的大小。最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取 得。2、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且 k：0.85mi”i求细菌被灭活99.5%时，所需消毒时间为多少分钟？提示：由一级反应方程式可得：Ca = Cao - o.4343kt而 Ca =(1-99.5%

2、) Cao, k=0.85mi”i得 1* = (Cao - Ca) /0.4343k=6.23(min)3、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C/C=10,且属于一级反应，k=2h-i水流在CSTR型和PF型反应器 内各需多少停留时间？(注：C。一进水中i初始浓度；C一出水中i浓度)提示：1)由CSTR 一级反应方程式可得：t=(Co/Ce-l)/k=(lO-l)/2=4.5h2)由PF-级反应方程式可得：t=(ln Co-In Ce)/k=1.15h4、题3中若采用4只CSTR型反应器串联，其余条件同上。求审联后水流 总停留时间为多少？提示：山CS

3、TR二级反应方程式可得:C2/C0=(l/(l+kt)2 得 +=1.08(h)所以 T=4t=4.32(h)5、液体中物料i浓度为200mg/L,经过2个串联的CSTR型反应器后，i 的浓度降至20mg/Lo液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h。 求每个反应器的体积和总反应时间。提示：由CSTR二级反应方程式可得：C2/C0=(l/(l+kt)2 得 t=2.2(h)所以 T=2t=5.4(h)V=Qt=5000x2.7=13500(m3)6、河水总碱度O.lmmol/L (按CaO计)。硫酸铝(含AI2O3为16%)投加 量为25mg/L,问是否需要投加石灰以保证硫

4、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)。提示：投入药剂量折合AI2O3为25mg/lxl6%=4mg , AI2O3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Ca0=3x0.039-0.1x0.37=0.487(mmol/l), CaO 的分子量为 56,则石灰投 量为 0.487x56x50000/0.5=2.3xl06(g)=2.3 X 103(kg)7、设聚合铝Ab (OH) nCI6-n在制备过程中，控制m=5, n=4,试求该聚 合铝的碱化度为多少？8

5、、某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/Lo水厂设讣 水量100000m3/do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？9、隔板絮凝池设计流量75000m3/do絮凝池有效容积为1100mm3o絮凝 池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度乙值和前值个为多少？（水厂自用水按5% ）o10、某机械絮凝池分成3格。每格有效尺寸为2.06m（宽）x26m（长）x4.2（深）。每格设一台垂直轴桨板搅拌器，构造按下图，设计各部分尺寸为：r2=1050m：桨板长1400mm,宽120mm； ro=525m。叶轮中心点旋转线速度为:第一格v, =0

6、.5m/s第二格v,=0.32m/s第三格v3 =0.2m/s桨板功率计算图求：3台搅拌器所需搅拌功率及相应的平均速度剃度G值（水温按20C计）。11、设原水悬浮物体积浓度0=5x10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞 系数a=l,水温按15C计。设计流量Q=360m3/ho搅拌功率（或功率消耗）P=195Wo 试求：（1）絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将3降低白分之儿?（2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑）, 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：P&60W, P2=60W, P3=35

7、W,试问颗粒数量浓度最后降低白分之儿？12、已知颗粒密度p=2.65g/cm3,粒径d =0.45mm （按球形颗粒考虑），求 该颗粒在20C水中沉降速度为多少13、设处沉池为平流式，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：出水渠设在池末端如图所示，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UooQQ/3 Q/3 Q/3QnrV-T0mzrrV解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速U。满足L _H2）当水流至距池末端？厶处时，最小颗粒沉速必满足55 V3LV 必#11当水流至距池末端1厶处时，最小颗粒沉速0满足*5HW：A=-V3得当水流至距池末端时，最小颗粒沉速町满足Y_r . w . mH M)w1.52)颗 粒约筛除13.6% ,小粒径(d0.43)颗粒约筛除17.5% ,共筛除31.1%左右。滤料筛分曲线如下图。0.3：32(艺0.:上 C.S4C 3.8： ：.C8：N1.416筛孔孔径(mm)19、下表所列控制指标与水质稳定性指标的涵义有何同异?结垢控制参数控制指标CqCO3pHspHopHs+ (0.5 2.5)CqSOa溶解度Ca2+xSO42+500000Ca3 （ P O4 ） 2PfpHo vpHp+1.5MgSiO3溶解度Mg2+xSiO2 3500