水处理作业

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：L20℃=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))= k20℃*( L20℃-L p(20℃))；

∴L25℃=L e(25℃)+L p(25℃) = k20℃*( L20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)；

∴ρ25℃=1/ L25℃=1/[ k20℃*( L20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)]；

查表得：k20℃=1.111；L p(20℃)=0.0380μΩ-1·cm-1；L p(25℃)=0.0548μΩ-1·cm-1；

∴ρ25℃=1/[ k20℃*( L20℃-L p(20℃)) +L p(25℃)]= 1

1.111*(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。

e

,Q

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++

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 。

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。

表3-1-2容积传质系数实验 TOC 初始浓度=320mg/L

216 170

296 278

292 274 16 32

254 233

239 207

解：

(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： 首先判断活性炭A 、B 、C 是否符合langmuir 公式： 由吸附量试验数据得吸附量数据，见表3-1-3。

1g 活性炭的吸附量即是（ρ-ρe ），相当于吸附等温线的x/m 。用吸附量x/m 和平衡浓度ρe 绘制吸附等温线，见图3-1-1。

图3-1-1 langmuir 吸附等温线

从图3-1-1可以看出：活性炭A 、C 符合langmuir 吸附等温线，而活性炭B 偏差较大，需通过直线回归作图进一步验证。

从表3-1-1中数据可以看出ρe 值基本上都大于1 mg/L ，利用langmuir 公式的变形公式

0)/(1)/(1)

/(m x b e m x m x e

+=

ρρ，需作m x e /ρ～ρe 关系曲线：计算m

x e

/ρ，列于表3-1-4，以平衡浓度ρe 为横坐TOC 初始

浓度ρ

mg/L 平衡浓度ρe mg/L 吸附量x/m mg/g 炭A 炭B 炭C 炭A 炭B 炭C 10 20 0.523 1.161 0.003 0.045 0.498 1.047 9.477 18.839 9.997 19.955 9.502 18.953 40 80 160 2.944 11.09 0.93 10.83 2.231 5.887 37.056 68.910 39.070 69.170 37.769 74.113 66.95 58.18 22.17 93.050 101.820 137.830 320 640 222.2 540.9 186.7 474.5 133.9 444.4 97.800 99.100 133.300 165.500 186.100 195.600 1280 2560

1180 2460

1080.5 2322.5

1081.81 2360.8

100.000 100.000

199.500 237.500

198.190 199.200