给水工程第15和16章作业答案

2 2 1 3
1
由于 u
4 g p 1 d ，因此得到 3 CD 1
CD 4 g ( p 1 ) d 3 1u 2 4 9.8 (2650 1000) 0.45 10 3 1.725 3 1000 0.0752
因此 Re
Q uo 0.4mm / s 0.4 103 m / s A
Q 0.2 / 0.4 103 500m 2 uo ui 0.1 100%= 100%=25% uo 0.4
因此所需沉淀池面积为: A
（2）沉速为 0.1mm/s 的颗粒的去除率为: E
Q 75000 (1 5%) 78750m3 / d 0.911m3 / s ，则平均速度梯度为：
G= ghQ 9.8 0.911 0.26 -1 -1 （用 20C 算是 45.80 s ） =43.02 s（ 15C） -6 V 1.14 10 1100 V 1100 43.02 51945 （用 20C 算是 55363.04） Q 0.911
Al2O3 分子量为 102，故投加药量相当于
4 0.039mmol / L 102
剩余碱度取 0.37 mmol / L , 则 CaO 3 0.039 0.1 0.37 0.387.mmol / L 所以需要投 加 0.387.mmol / L 石灰以保证硫酸铝顺利水解。石灰 CaO 分子量为 56，则石灰投加 量为 0.387*56 0.5=43.34 mg / L
3、原水泥沙沉降实验数据见下表.取样口在水面下 180 cm 处.平流沉淀池设计流 量为 900m3 / h ,表面积为 500m 2 , 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) C/C0 0 1 15 0.98 20 0.88 30 0.70 60 0.30 120 0.12 180 0.08
P2
1 4
4
CD 3 4 4*1.1*1000 *1.4*0.463 * 1.054 0.934 0.5854 0.4654 l2 (r2 r14 ) 40.31W 8 8 CD 3 4 4*1.1*1000 *1.4*0.293 * 1.054 0.934 0.5854 0.4654 l2 (r2 r14 ) 10.1W 8 8 V 2.6* 2.6* 4.2 28.392m3
W1 0.751 0.75*0.5 0.71rad / s r0 0.525
W2
0.752 0.75*0.32 0.46rad / s r0 0.525 0.753 0.75*0.2 0.29rad / s r0 0.525
W3
外桨板 r2 1.05m ， r1 1.05 0.12 0.93m ；内桨板 r2 0.525 0.06 0.585m ，
100 100 33.6 2 1.725 2 CD
这与假设相符，故题设正确。所以，该颗粒在 20℃水中的沉降速度为 75mm/s。
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 除去。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? 解: （1）设计流量 Q 720m3 / h 720 / 3600m3 / s 0.2m3 / s 沉淀池表面负荷
100000 m3 / 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
OH 100% 4 100% 66.7% 3 Al 3 2
积各为多少？ 解：溶液池体积为：
W2 a Q 35 1.05 100000 12.24m 3 417 cn 24 417 10 3
v0 Q 900 / 60 3cm / min A 500
从图上查得 v0 3cm / min 时小于该沉速的颗粒组成部分 P0 0.3 ，相当于积分式

P0
0
ui dP0 的阴影部分面积为 0.486，因此得到总去除百分数为： u0 1 P 1 0.3 *0.486 0.862 86.2% 3
r1 0.525 0.06 0.465m ，内外桨板各四块。
带入公式：
P 1
1 4
CD 3 4 4*1.1*1000 4 4 4 4 l1 (r2 r14 ) *1.4*0.713 * 1.05 0.93 0.585 0.465 148.22W 8 8
则： GT G
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） 。 解：设桨板相对于水流的线速度等于桨板旋转线速度的 0.75 倍，则相对于水流 的叶轮转速为：
解： 沉速计算
取样时间(min) 0 15 12 20 9 30 6 60 3 120 1.5 180 1

h t
画出沉速分布图（图 16‐7，此处略） 截流沉速在数值上等于表面负荷率：
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？ 解： （1 ） ：采用 PF 型反应器
V QT 360 15 / 60 90m3 p 195 / 90 2.17W / m3 15 oC时， =1.14 10-3 Pa s，则 G= p 2.17 43.6 s 1 -3 1.14 10
u 1 p 1 gd 2 18
1 2.65 10 3 1 10 3 9.8 0.45 10 3 3 18 1.002 10 0.18m / s


2
由于 u
4 g p 1 d ，因此得到 3 CD 1
CD
因此 Re
G1
P3
1
P 148.22 1 72.07 s 1 1.005*103 * 28.392 V P2 40.31 37.59s 1 3 1.005*10 * 28.392 V P3 10.1 18.81s 1 3 1.005*10 * 28.392 V
4 p 1 2 g 2 3 u d 225 1 4 2650 1000 9.8 3 0.45 10 3 225 1.002 10 1000 7.5 10 2 (m / s )
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？设水厂每日生产水量 50000m3 ，试 问水厂每日约需要多少千克石灰（石灰纯度按 50%计） 。 解：将硫酸铝投加量折合成 Al2O3 为: 25 16% 4mg / L
溶解池体积为：
W1 0.2 ~ 0.3W2 0.25W2 0.25 12.24 3.06m 3
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值 G 和 GT 值各为多少？（水厂自用水量 。 按 5% 计） 解：计算流量
4 g ( p 1 ) d 3 1u 2
4 9.8 (2650 1000) 0.45 10 3 0.299 3 1000 0.18 2
24 24 80.1 C D 0.299
这与假设矛盾，故题设错误。
（2）设 1<Re<1000，则根据阿兰公式，有
P 1 +P2 +P 3 195W G G 43.6s 1 T =3t 15 min, t 5 min 300 s
1 no 1 1 no m 1 3 ( ) 1 ( ) 1 300 5 KG nm 6.37 10 43.6 nm no nm 6.16 =0.16 nm no


n 1 *ln 0 KG n 4 4 K 5 105 6.37 105 3.14 4 Gt n0 =e 12.17 n 采用公式t
水中颗粒数量浓度将降低 1
1 91.78% 。 12.17
（2） ：用 3 座同体积机械絮凝池串联，则
43.34 50000 1000=2167000000mg 2167 kg
2、设聚合铝 Al2 (OH ) n Cl6n m 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？ 解：根据题意得： 碱化度 B 3 、某水厂采用精制硫酸铝为混凝剂，其最大投量为 35mg / L . 水厂设计流量为
no nm 1 0.16 0.84Biblioteka Baidu 84% no
第 16 章 沉淀和澄清
1.
已知颗粒密度 2.65 g / cm3 ，粒径 d 0.45mm (按球形颗粒考虑)，求该颗粒在 20 C 水中沉降速度为多少？
解： （1）设 Re<1，则根据斯托克斯公式，有
G2
G3
G
P 72.07 37.59 18.81 1P 2 P 3 38.74s 1 3 1.005*10 *3* 28.392 *3V
假定悬浮颗粒粒径均匀， 有效碰撞系数 1 ， 6、 设原水悬浮物体积浓度 5 105 。 设计流量 Q =360m3 / h 。 搅拌功率 （或功率消耗）P 195W 。 试求： 水温按 15 C 计。 （1） 絮凝池按 PF 型反应器考虑，经 15 min 絮凝后水中颗粒数量浓度将降低 百分之几？ ， （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