水处理工程计算题 69页

第三章重力沉降法\n例题：某城市污水的最大流量为1m3/s。试设计一个曝气沉砂池。取污水在池内的停留时间t＝3min。则池子总容积V为：V＝Q×t＝1(m3/s)×3min×60(s/min)＝180m3取最大流量时水在池内的水平流速为0.1m/s，则水流断面积A=Q/u＝1/0.1＝10（m2）设计有效水深取2.5m，则池宽B＝10/2.5＝4（m)池长L＝V/A＝180/10＝18（m）取每立方污水所需曝气量为0.1m3空气，所需每小时总曝气量：q＝0.1(m3air/m3ww)×1(m3ww/s)×3600(s/hr)＝360m3\n第四章：混凝(coagulation-flocculation)\n隔板絮凝池主要设计参数：廊道中流速：起端0.5~0.6m/s，末端0.2~0.3m/s转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2~1.5倍絮凝时间：20~30min隔板净间距：>0.5m池底应有0.02~0.03坡度并设直径>150mm的排泥管例题：设计往复式隔板絮凝池的各廊道宽度及絮凝池长度。假设絮凝池设计流量为75000m3/d,絮凝时间为20min，絮凝池宽度22m，平均水深2.8m。\n\n作业(due2009.03.19)什么是自由沉淀和絮凝沉淀？J假设一球形颗粒的密度ρ为2.65g/cm3，粒径d为0.45mm，计算该颗粒在20°C水中的沉降速度。什么是胶体的稳定性，影响胶体稳定性的因素有什么？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH的关系。\n第七章消毒\n例题：用次溴酸钠做消毒剂杀灭小儿麻痹症病毒，N/N0与消毒关系如下：计算哲克常数以及把病毒降低到原来1/10,000所需要的时间t(sec)N/No40.0769080.00633120.00050\n第三节、氯消毒法一、氯的消毒原理：例题：计算在20°C，pH=7时，HOCl所占的比例\n第八章活性污泥法(ActivatedSludge)\n例题：某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应(v=kSA),反应速率常数k为0.15d-1,求解当反应池容积为20m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量。\n例题：某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应(v=kSA),反应速率常数k为0.15d-1,求解当反应池容积为20m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量。\n例题：含[CN－]＝50mg/l的有机工业废水，水量Q＝100m3/h,在有效容积V＝500m3曝气池中用活性污泥法处理之，为维持氰的污泥负荷Ls＝0.1kg[CN-]/kg[MLSS]•d求必要的污泥浓度为多少？\n例题：某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含N为20mg/l，含P为10mg/l，水流量为1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充活性污泥法所需水中营养物氮量之不足，加三聚磷酸钠Na3PO4•10H2O补充磷量之不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量分别为多少？\n例题：某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含N为20mg/l，含P为10mg/l，水流量为1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充活性污泥法所需水中营养物氮量之不足，加三聚磷酸钠Na3PO4•10H2O补充磷量之不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量分别为多少？\n一、活性污泥法曝气反应池的基本形式按物理结构：传统推流、阶段曝气、完全混合、接触稳定、带选择器的活性污泥法。按氧气加入方式：传统曝气、渐减曝气、纯氧曝气。按BOD负荷：改良曝气、延时曝气、高负荷曝气。\n例题：假设大气压为0.8atm,计算12◦C是氧在水中的饱和溶解度cs。\n例题：一个城市污水处理厂，设计流量Q＝10000m3/d，一级处理出水BOD5＝150mg/l，采用活性污泥法处理，处理水BOD515mg/l。采用中微孔曝气盘作为曝气装置。曝气池容积V＝3000m3，XV=2000mg/l，EA=10%,曝气池出口处溶解氧c=2mg/l，水温T=25◦C，曝气盘安装在水下4.5m处。有关参数为：a’=0.5,b’=0.1,=0.85,=0.95，=1.0,F=0.8求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min）(2)采用表面机械曝气器时的充氧量Os(kgO2/h)\n(1)计算需氧量：(2)计算20C和25C时曝气池内饱和溶解氧浓度的平均值：①曝气装置出口处的压力Pb：②气泡逸出曝气池表面时，氧含量的百分比计算：③查表得20C和25C时的饱和溶解氧浓度分别为：Cs(20)=9.17mg/l;Cs(25)=8.38mg/l;（3）标准供氧速率Os：（4）供气量：鼓风曝气系统：\n例题：某城市污水处理厂规模为20000m3/d，经预处理沉淀后BOD5＝200mg/l，希望经过生物处理后的出水BOD5小于20mg/l。该地区大气压为1.013X105Pa，设计曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。相关参数:曝气池污水温度20◦C；曝气池中混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)与混合液悬浮固体(MLSS)之比为0.8；回流污泥悬浮固体浓度为10000mg/L;曝气池中的MLSS取3000mg/L;污泥泥龄为10d;二沉池出水中含10mg/L总悬浮固体(TSS)，其中VSS占65%污水中含有足够的生化反应所需的N、P和其他微量元素。\n解：（１）估算出水中溶解性BOD５浓度：出水中的BOD５=没有被生物降解的溶解性BOD５+未沉淀的悬浮体BOD5a.悬浮固体中可生物降解部分：0.65*10mg/L=6.5mg/Lb.可生物降解悬浮固体最终BODu=6.5mg/L*1.42=9.23mg/Lc.可生物降解悬浮固体的BODu换算为BOD5=0.68*9.23mg/L=6.3mg/Ld.确定经生物处理后要求的溶解性有机污染物(Se):6.3mg/L+Se≤20mg/LSe≤13.7mg/L（2）计算曝气池容积：a.按污泥负荷计算：取污泥负荷为0.25kgBOD5/(kgMLSS•d)\nb.按污泥泥龄计算：动力学参数单位范围典型值rmaxgCOD/(gVSS•d)2~105KsgBOD5/m325~10060YgVSS/gBOD50.4~0.80.6Kdd-10.04~0.0750.06取Y=0.6kgMLVSS/kgBOD5,Kd=0.06d-1因此可取曝气池容积5900m3\n(3)计算曝气池水力停留时间：(4)计算每天排除的剩余污泥量：a.按表观污泥产率计算：b.按污泥泥龄计算：\n(6)计算曝气池的需氧量：(5)计算污泥回流比：(7)计算空气量：假设采用穿孔管扩散器曝气，设安装深度于水下2.5m，氧转移效率ＥＡ=0.06，20°C时氧饱和溶解度为9.2mg/L扩散器出口处绝对压力：\n空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数：曝气池混合液中平均氧饱和度：标准条件下(20◦C，脱氧清水）充氧量：取α=0.8，β=0.9，ρ=1，c=1.5mg/L,F=0.8曝气池供气量：\n例题：某废水BOD质量浓度为200mg/L,水量为500m3/d,现决定用生物转盘处理，盘片面积5000m2,浸水面积40%，试求处理水的BOD浓度和BOD降解率。\n解：1.生物转盘的BOD负荷量N1：N1<30g/(m2•d):Mr=1.146N10.9043=1.146*200.9043=17.2[g(BOD)/m2(盘片)•d]3.单位面积盘片残留的BOD负荷(Ne):Ne=20–17.2=2.8[g(BOD)/m2(盘片)•d]2.单位面积盘片去除的BOD量\n4.处理水BOD浓度：5.BOD降解率E：\ne.g.计算1g丙酸经过厌氧消化产生的沼气量。丙酸：CH3CH2COOH-----C3H6O2n=3,a=6,b=274g(5/4)*44=55g(7/4)*16=28g1g1g丙酸产生沼气量=0.74+0.38=1.12g\n\n\n\n\n第十一章、中和法\n例：有一含8g/LHCl的酸性废水，日产生量为70m3,现以消石灰中和，其Ca(OH)2的有效成分为65％，中和效率为95％，求其用量为多少？2x36.5741kg1x74/73=1.02kg\n例：从一个石灰窑排出的废水中含有一定量的Ca(OH)2，且PH＝11.0，现通入酸性CO2气体，使废水中的Ca(OH)2全部转化为Ca(HCO3)2，问对每吨废水需要通入多少CO2？\n[OH-]:0.001M[Ca(OH)2]:0.0005M一吨废水含Ca(OH)2:20.5mol1mol需CO2:\n第十二章、化学沉淀法\n例：Ksp(Cu(OH)2)=4.8×10-20Ksp(Fe(OH)2)=8.0×10-16[Cu2+]=[Fe2+]=10-4M[Cu2+]:pH=(lg(4.8×10-20)+14×2–lg[10-4])/n=6.34[Fe2+]:pH=(lg(8.0×10-16)+14×2–lg[10-4])/n=8.45\n例：含〔Cd2+〕浓度为20g/m3的废水，水量Q＝100m3/d,排放前将废水调节到pH=10.0,此时水中大部分镉转化为Cd(OH)2沉淀得以除去。问经过如此处理后每天随废水排放的镉量还有多少？生成的沉淀量又是多少？已知Cd(OH)2的溶度积常数KSP=4.0x10―14\n每天随废水排放的镉：每天生成的Cd(OH)2沉淀量：\n第十三章、氧化还原法\n能斯特方程：e.g.计算1mol/LHCl溶液中，C(Ce4+)=1.0010-2mol/L,C(Ce3+)=1.0010-3mol/L时，Ce4+/Ce3+电对的电位。\n第十四章、吸附第一节、吸附的基本原理第二节、吸附剂及其再生第三节、吸附的工艺过程及设备\ne.g.某河水的CODMn为6mg/L，欲采用投加活性炭的方法将其CODMn降至2mg/L，处理水量为100m3/h,求活性炭的投加量(假设K=220,n=2)。ce为2mg/L时，活性炭的吸附容量为：\ne.g.利用活性炭吸附水溶液中农药的初步研究是在实验室条件下进行的。10个500mL雏形烧瓶各装有250mL含有农药约500mg/L的溶液。向8个绕瓶中投入不同数量的粉末状活性炭，而其余2个烧瓶用作空白试验。烧瓶塞好后，在25C下摇动8h（须实验确定足以到达平衡）。然后，将活性炭滤出，测定滤液中农药浓度．结果如下表所示，空白瓶的平均浓度为515mg/L。试确定吸附等温线的函数关系式。\nLangmuirFreundlich\n\n第十五章离子交换法\ne.g.称取1g强酸型干树脂，置于250mL锥形瓶中，准确加入0.1mol.L-1NaOH标准溶液100mL，塞紧后振荡，放置过夜，移取上层清液25mL，以酚酞为指示剂，用0.1mol.L-1HCl标液12.5mL滴定至红色消失，计算树脂交换容量。解：\ne.g.某电镀厂废水排放量Q=453.6m3/d,其中含有的主要金属离子为Cr，含量为相当于120mg/L的CrO3，其余还有[Cu2+]=30mg/L,[Zn2+]=15mg/L,[Ni2+]=20mg/L。欲将此废水处理，去除其中的阴阳离子后，回收纯净水，并且要求将有价值的铬酸盐CrO42-以铬酸(H2CrO4)的形式回收再用。\n\n\n\n\n\n\n\n\n第十九章、脱氮除磷与城市污水深度处理第一节、概述第二节、氮的去除第三节、磷的去除第四节、城市污水深度处理\n【计算实例】某工业废水处理厂，日处理水量为60000m3，进水COD平均为447mg/L，BOD5平均为220.8mg/L，SS平均为357mg/L，TKN平均为40mg/L。混合液悬浮固体MLSS为4g/L，BOD5负荷为0.15kg/kgSS.d，要求出水BOD5为20mg/L，TKN去除率达到91%，反硝化率65%。试确定推流式A/O反应池的容积、剩余污泥量和空气量。\n【解】采用A/O脱氮流程，并确立以下计算条件：a.废水平均温度为20℃；b.；c.设计泥龄应为硝化细菌最小世代期的3倍，确定θc为15d（一般取值范围为10-30d）；d.出水SS为22mg/L，其中65%为可生化部分；e.根据试验得出动力学参数：内源呼吸系数Kd=0.05d-1，理论产率系数Y=0.5mgVSS/mgBOD5。\n（1）估算出水中的溶解性BOD5（Se）出水中SS可生化的部分为0.65×22=14.3mg/L（细胞量）；可生化SS的最终BODL=14.3×1.42=20.3mg/L；可生化SS的BODL折算成BOD5=20.3×0.68=13.8mg/L；∴出水Se=20.0-13.8=6.2mg/L。\n（2）曝气池容积的确定（V）a.将生物脱氮系统的曝气池和反硝化池合称为脱氮反应池，按动力学公式确定该反应池容积：b.按有机负荷率公式确定反应池的容积：\n设计脱氮反应池容积选用22080m3，包括缺氧池及好氧池。根据对本例废水进行的生物脱氮试验结果，缺氧池和好氧池容积比按3/5设计，则各池容积应为：缺氧池8280m3；好氧池13800m3。反应池总水力停留时间为8.8h，其中缺氧池为3.3h，好氧池为5.5h。\n（3）剩余污泥量的计算（△X）细胞实际合成系数Yobs按下式确定∴△X=YobsQ（S0-Se）=0.2857×60000×（220.8-6.2）×10-3=3679KgVSS/d；\n（4）计算曝气池所需空气量生物脱氮系统的需氧量按公式进行计算。∴曝气池需氧量O2=1.47Q(So－Se)－1.42△X+4.57[Q(Nk－Nke)－0.12△X]－2.6[Q(Nt－Nte)－0.12△X]=18935.3-5224.2+10046.4-2060.0-3691.0=18006.5kg/d=750.3kgO2/h。\n空气量QA的计算：考虑到水质水量的冲击负荷的影响，安全系数取1.3，曝气装置氧的利用率取10%，空气容重取1.201Kg/m3，空气中含氧率为23.2%，则空气量QA为：\n（5）回流污泥量和混合液回流量的计算回流污泥比R取0.5（0.25~1.0）；硝化混合液回流比r取2（常用2~3）；∴QR=0.5Q=1250m3/h；Qr=2Q=5000m3/h。