水处理作业题1

第2章水处理方法概论

14-1 在实验室里做氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min-1。求细菌被灭活99.5%时，所需消毒时间为多少分钟？

14-2 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浓度之比君为Co/Ce=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？（注：Co——进水中i初始浓度；Ce——出水中i的浓度）

14-3 题2中若采用4个CSTR型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少？

14-4 液体中物料i的浓度为200mg/l，经过2个串联的CSTR型反应器后，i浓度降至20mg/l。液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h-1。求每个反应器的体积和总反应时间。

第3章凝聚和絮凝

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？设水产每日生产水量50000m3,试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50%计）。

2、设聚合铝[Al2（OH）n·Cl6-n]m在制备过程中，控制m=5,n=4,试求该聚合铝的盐基

度为多少？

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积各为多少？

4、隔板絮凝池设计流量75000 m3/d。絮凝池有效容积为1100 m3。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？（水厂自用水量按5%计,

水温按15℃计）

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）。

6、设原水悬浮物体积浓度

5

510

φ-

=⨯。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数1

α=

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，水中颗粒数量浓度降为百分之几？

（2）采用3座同体积机械絮凝池窜联（机械絮凝池按CSTR型反应池考虑），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：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？

第4章沉淀

1.已知颗粒密度ρ=

2.65 ,粒径d=0.45mm(按球形颗粒考虑),球该颗粒在20℃水中沉降速度

是多少?

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的颗粒全部去除.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?

3. 原水泥沙沉降实验数据见下表.取样口在水面下180cm处.平流沉淀池设计流量为900m3/h,表面积为500m2,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).

第十七章 过滤

1． 某天然海砂筛分结果见下表，根据设计要求：d 10=0.54mm ，K 80=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 ）

mm d k d 08.154.00.2108080=⨯=⋅=

自横坐标0.54mm 和1.08mm 两点，分别作垂线与筛分曲线相交。自两交点作平行线与左边纵坐标相交，并以此交点作为10%和80%，分别为24.6和73.0。则需筛除

%31%100)%

10%80%

6.24%0.731(=⨯---

天然砂粒。

2． 根据第1题所选砂滤料，求滤速为10m/h 的过滤起始水头损失约为多少cm ？

已知：砂粒球度系数94.0=ϕ；砂层孔隙率m o =0.4；砂层总厚度l o =70cm ；水温按15℃计； 解：由题17-1可知，筛分后滤料的10%和80%分别对应原天然滤料的24.6%和73.0%，则筛分后滤料的0%和100%分别对应原天然滤料的

%7.17101080%6.24%0.73%6.24=⨯---

和%8.862010

80%

6.24%0.73%0.73=⨯--+

由滤料筛分曲线可知分别对应粒径0.44mm （处于0.25mm 和0.59mm 之间）和1.53mm （处于1.00mm 和1.65mm 之间）。则滤料可分成三层进行计算。粒径范围分别为0.44mm-0.59mm ，0.59mm-1.00mm ，1.00mm-1.53mm 。相应的计算粒径为

mm 515.02

59

.044.0=+，

mm 795.0200.159.0=+，mm 265.1253

.100.1=+。则与之对应的重量百分比分别为

15.044.054.044.059.01.0=--⨯，61.008.153.100.108.12.0)1.015.0(7.0=--⨯---，

24.061.015.01=--。

当t=15℃时，水的运动黏度为：

)/(0114.015

000221.0150337.0101775.0000221.00337.0101775.02

2

2s cm t t =⨯+⨯+=++=

υ 则

()()()cm

d p v l m m g h H i i i 52.43)265.124

.0795.061.0515.015.0(6060100107094.014.04.019810114.0180/111802

22

32

3

1202

3

02000=++⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯=⨯⋅⋅⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⋅-⋅⋅==∑∑=ϕυ

3． 根据第一题所选砂滤料作反冲洗实验。设冲洗强度q=15L/（s ·m 2

）且滤层全部膨胀起来，求滤层总膨胀度约为多少？（滤料粒径按当量粒径计）。

已知：滤料密度ρ=2.62g/cm 3，水的密度按1 g/cm 3

计；滤层膨胀前孔隙率m o =0.4；水温按15℃计；

解：由题17-2可知，滤料可分成三层进行计算，相应的计算粒径/重量百分比分别为0.515mm/0.15，0.795mm/0.61，1.265mm/0.24。 则

1265

.024

.00795.061.00505.015.02

13

1///++=+=∑=i i i i eq d d p d cm d eq 08.0≈⇒

把s cm v /5.1=，cm d eq 08.0≈，2/65.2cm g =ρ，2/0.1cm g w =ρ，2/981s cm g =，

94.0=ϕ，s cm /0114

.02=υ代入下式： ()()()111150175.13

232=⋅-⋅⋅⋅⋅-⋅+⋅⋅⋅⋅-v m

m

d g m v d g eq w w eq w w ϕρρρυϕρρρ 可得：

()()()15.1108.094.019810.162.20.10114.01505.108.094.019810.162.20.175.13

232=⨯-⋅⨯⋅⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯m

m

m