水处理作业(谷风文书)

水的物化处理作业

项文力 090430

第一章 超纯水及其制备

20℃时测得纯水电阻率（MΩ·cm ）为16，换算成25℃时的电阻率？

解：

20℃时测得纯水电导率为：L 20℃=1/16 μΩ-1·cm -1=0.0625μΩ-1·cm -1； L t =L e(t)+L p(t)；L e(25℃)=k t * L e(t)= k t *( L t -L p(t))= k 20℃*( L 20℃-L p(20℃))； ∴L 25℃=L e(25℃)+L p(25℃) = k 20℃*( L 20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)； ∴ρ25℃=1/ L 25℃=1/[ k 20℃*( L 20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)]；

查表得：k 20℃=1.111；L p(20℃)=0.0380μΩ-1·cm -1；L p(25℃)=0.0548μΩ-1·cm -1； ∴ρ25℃=1/[ k 20℃*( L 20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)]=

11.111*(0.06250.0380)0.0548

-+=12.19 MΩ·cm

第二章 传质与物料平衡原理

多相反应模型：如图为淹没式生物活性炭滤池，试建立数学模型，假定生物反应为一级反应ds

ks dt

=-，其他参数自行假定。

进水S 0,Q

出水S e ,Q

L

ΔL

面积A

A ΔL

图 淹没式生物活性炭滤池

解：

如图，在滤柱上取一段ΔL ，在AΔL 这一体积微元内，建立污染物的物料衡算方程。

主体溶液中污染物的变化量等于活性炭表面生物膜反应的量。假定微元内单位体积生物膜表面积为F ，污染物进入生物膜表面的通量为N Δ，则：

-QΔS=AΔL·F·N Δ ∴

S AFN L Q

∆∆=-∆，微元趋于无限小时，AFN Q dS dL ∆

=-

假定活性炭的空隙率为ε，比表面积为e ，则：F=(1-ε) e ；

∵污染物到达生物膜后才发生反应，反应速率为一级反应ds

ks dt

=-，而N Δ为污染物的通量，进入生物膜表面由于反应而消失，消失速率即反应速率，

∴-N Δ=ds

ks dt

-

=； ∴AFN (1)Q dS A ekS dL Q

ε∆-=-=- ∴0(1)ln(

)e S A ek

L S Q

ε-=- ∴0(1)exp[]e A ekL

S S Q

ε-=⋅-

第三章 离子交换理论

用离子交换法从CuSO 4废液中回收Cu ，废液含Cu 2+为20mgN/L ，处理水量3.78m 3/h 。要求Cu 2+回收率为99%，参考有关资料，当水流速度u=22m/h ，K f a v =1500h -1；固定床装填强酸性阳离子交换树脂ρb =350kg/m 3。总交换容量≥4.9mgN/g ，经过酸再生后，残余Cu 2+为0.3mgN/g ，试计算交换带宽度；若树脂层高为1.6m ，估算树脂层运行时间。

2+--H +Cu 2+初始浓度/

mgN/L 20 16 12 8 4 2 1 0.2 平衡浓度/ mgN/L

2.4 1.9 0.5 0.25 0.1 0.05 0.02

解：

(a) 交换带宽度：

由已知得，废液的初始浓度C 0=20mgN/L ，终了浓度C 2=20*(1-0.99)=0.2mgN/L ，树脂初始吸附量q 2=0.3mgN/ g ，终了吸附量取q 0=4.9-0.3=4.6mgN/g 。

Cu 2+初始浓度C mgN/L 平衡浓度Ce mgN/L C-Ce 1/(C-Ce) △C 1/(C-Ce)平均值 △C/(C-Ce)平均值

i 1n

c C Ce =∆-∑

20 2.4 17.60 0.057 16 1.9 14.10 0.071 4 0.064 0.255 0.256 12 0.5 11.50 0.087 4 0.079 0.316 0.572 8 0.25 7.75 0.129 4 0.108 0.432 1.004 4 0.1 3.90 0.256 4 0.193 0.771 1.776 2 0.05 1.95 0.513 2 0.385 0.769 2.546 1 0.02 0.98 1.020 1 0.767 0.767 3.313 0.2

0.20

5.000

0.8

3.010

2.408

5.721

由表2得，0

2i 1 5.721n

C C dc c

C Ce C Ce

=∆==--∑⎰

Za=0222 5.7210.0841500C C e u dc m m ka C C =⨯=-⎰。 (b) 树脂层运行时间：

由已知得，树脂层高h 为1.6m ，

00(0.5)350 4.6(1.60.50.084) 5.72220

b b q h Za t h h uC ρ-⨯-⨯====⨯

第三章 活性炭吸附

3-1 某工业废水的pH 为4.4，用活性炭直接吸附其中有机物。用A 、B 、C 三种活性炭在一升水样中加不同量的有

机物进行吸附实验。加活性炭1g 。平衡浓度的实验结果见表3-1-1，容积传质系数ka 的实验见表3-1-2。(a)求每种活性炭所适用的吸附公式及相应的公式中的常数。（b ）求每种活性炭的容积传质系数ka 。活性炭的容重皆用300kg/m 3。

TOC 初始浓度/mg/L

平衡浓度/mg/L

炭A 炭B 炭C 10 20 0.523 1.161 0.003 0.045 0.498 1.047 40 80 2.944 11.09 0.93 10.83 2.231 5.887 160 320 66.95 222.2 58.18 186.7 22.17 133.9 640 1280 540.9 1180 474.5 1080.5 444.4 1081.81 2560

2460

2322.5

2360.8