给水工程14-17章课后习题及答案

14----1.某水样采用CMB反应器进行氯消毒实验，假定投氯量一定，经实验知：细菌被灭活速率为一级反应，且k＝0.85min-1，求细菌灭活99.5%时所需时间为多少？

解：设原有细菌密度为C0，t时后尚存活的细菌密度为Ci，被杀死的细菌密度则为C0-Ci，根据题意，在t时刻，C0-Ci/C0=99.5%，Ci = 0.005C0，细菌被灭速率等于活细菌减少速率，于是，r（Ci）＝-k *Ci＝-0.85 Ci，代入公式得，t＝-ln(0.005C0/ C0)/0.85=-5.3/(-0.85)=6min

14----2.设物料分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中物料浓度之比均为C0/Ci=10，且属一级反应，k＝2h-1，求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？

解：采用CSTR型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝(C0/Ci-1)/2=4.5h=270min 采用PF型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝ln(C0/Ci)/2=1.15h=69min

14----3.在上题中若采用4个CSTR反应器串联，求所需要消毒时间为多少？

解：Cn /C0= 0.1, n=4, 0.1=[1/ (1+2×t )]4 t＝0.39min；T＝4t =1.36h

14-----4液体中物料i浓度为200mg/l,经过两个串联的CSTR型反应器，i浓度为20mg/l 液体流量为5000m3/h，且属一级反应，k＝0.8h-1，求每个反应器的体积和总反应时间。解;经过两个反应器后，Cn /C0= 0.1，n=2 ，0.1=[1/ (1+0.8×t )]2 ，t＝2.65h，T=2t=5.3h 每个反应器的体积v=qt=13250m3

15---1.河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计），硫酸铝（含Al2O3约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，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％计）？

解：（1）由于要保证硫酸铝顺利水解需要0.25～0.50 mmol/L的剩余碱度。而河水中只有0.1 mmol/L的碱度，故需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解。

（2）投药量折合Al2O3为 25mg/L×16％＝4mg/L，Al2O3分子量为102，故投药量相当于4/102=0.039 mmol/L，剩余碱度取0.35mmol/L，则得：

[CaO]=3×0.039－0.1+0.35＝0.37 mmol/L

CaO分子量为56，则市售石灰投量为：0.37×56×50000/0.5×1000=2072kg。15-----2设聚合铝[A12(OH)n?Cl6-n]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：B=【OH】/3*【AL】×100%=20/30=66.7%

15----3某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35 mg/L。水厂设计水量100000m3/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积各为多少？

解：溶液池体积为

W2=24×100aQ/1000×1000cn=aQ/417cn=35×100000/417×10×3×24=11.66m3溶解池体积为W1=0.3W2=3.5m3

15------4隔板絮凝池设计流量为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G值和GT值各为多少？（水厂自用水量为5％）

解：Q=75000×1.05=0.9115m3/s T=V/Q=1100/0.9115=1206.8S

rh /=45.76S-1 GT=45.76×1206.8=55220.58

G=T

20S-1

15----6设原水悬浮物体积浓度ф＝5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1，水温按15℃计。设计流量Q＝360m3/h。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。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）相同。搅拌功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？

16---1已知颗粒密度ρ＝2.65g/cm3，粒径d＝0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？

解：

16---2平流沉淀池设计流量为720 m3/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？

解：所需沉淀池面积为;A=Q/U=7200/(3600*0.4/1000)=500m2

沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为E=u/U=25%

16----3原水泥沙沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900 m3/h，表面积500 m2。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） 0 15 20 30 60 120 180

C/C0 1 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08

解：

17---1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)。

筛分试验记录

筛孔（mm）留在筛上砂量通过该筛号的砂量

质量（g）％质量（g）％

2.36 0.8 0.4 199.2 99.6

1.65 18.4 9.2 180.8 90.4

1.00 40.6 20.3 140.2 70.1

0.59 85.0 42.5 55.2 27.6

0.25 43.4 21.7 11.8 5.9

0.21 9.2 4.6 2.6

1.3

筛底盘 2.6 1.3 0 0

合计200 100