废水处理工程课后习题答案 7页

第一章习题1.5BODt为t时日消耗的溶解氧量，L表示t时日水中剩余的BOD解：已知BOD5=200mg/L，k=0.15d-1由式BOD5=La-L=La(1-10-k1t)(1-4)即200=La(1-10-0.15×5)得La=243.3mg/L由式L=La10-k1t(1-3)得t=10d时，L=243.3×10-0.15×10=7.7mg/L.即好氧微生物在有氧条件降解10天后剩余的BOD为7.7mg/L.1.6解:1)已知BOD5=25mg/L,T=20℃时k1=0.1d-1,由式BOD5=La(1-10-k1t)得La=36.6mg/L由式La(T)=La（20）(0.02T+0.6)(1-8)得La(30)=43.9mg/L即30℃测定生化需氧量为43.9mg/L2)T=30℃时，由式k1(T)=k1(20)θ(T-20)(1-5)得k1(30)=0.158d-1BOD2(30)=La(30)(1-10-k1t)=22.7mg/L即2天30℃的生化需氧量为22.7mg/L第二章习题2.2a.水质调节池C、D、E(使出水水质均匀，C自身水力混合，D空气搅拌方式，E水泵循环)b.水量调节池B、E、F(使出水水量恒定，都属于线内调节，进水为重力流，出水用泵提升)c.水质水量调节池E2.6答：酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗厂等，碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、炼油厂和金属加工厂等，可以根据废水性质进行酸碱废水中和；烟道气中CO2含量可高达24%，此外还有SO2和H2S，故可用来中和碱性废水。第三章习题3.1答：化学混凝法处理的对象是粒度在1nm～100um间的部分悬浮物和胶体溶液。城市污水可用但一般不用化学混凝法处理，因为城市污水成分复杂，污水中含有大量漂浮物和较大悬浮物质，由于不断向废水中投加药剂，而且处理批量大，经常性运行费用高，泥渣量大，增大污泥处理难度。3.3答：混凝剂分为：无机盐混凝剂、有机高分子类混凝剂、微生物絮凝剂。常用混凝剂有n：硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。硫酸铝作用过程及机理：三价金属铝在水中的存在形式是带六个结晶水的。当pH值小于4时，这种水合离子是水中存在的主要形态，如果pH值升高，水合离子就产生结合水的水解，生成各种羟基铝离子；如果pH值继续升高，则其水解继续进行，最后生成氢氧化铝的沉淀物；当pH值大于4则各种离子羟基之间发生架桥黏结，可生成带正电的多核羟基络合物。Al3+的水解产物兼具有凝聚和絮凝两种作用的特性。水中杂质对水解及聚合的各种产物进行强烈吸附。溶液中被吸附的带正电荷的多核络离子通过压缩扩散层和降低表面电位等作用使微粒秒间的排斥力降低，从而可以相互接近，如引力达到优势时，各微粒即连接、结合在一起，此属于凝聚作用。这时，如果同一多核聚合物为两个以上的杂质颗粒所吸附，就会在两微粒间黏结架桥，此属于絮凝作用。再借范德华力和黏结架桥不断地结合就形成凝聚，逐步扩大形成大絮体。这就是硫酸铝在凝聚过程中既有电中和压缩扩散层的作用，也有吸附架桥的作用的原因。3.7(泵进水管径DN=100m,对泵而言,泵吸水管径DN﹤250mm时,管内水流速度V=1.0～1.2m/s,泵出水管径DN﹤250mm时,管内水流速度V=1.5～2.0m/s)解：混合时间应在10～30S,不超过2min泵吸水管径DN﹤250mm，V=1.0～1.2m/st=500/1.2=416.6s=6.9min>2min在500米出投药到混凝池所需时间超过2min，药剂与水中颗粒反应产生大的絮凝体，这些絮凝体沉淀下来会堵塞管道，或使泵受损害；同时大絮凝体会在泵的叶片作用下被搅碎，到混凝池时又成了小颗粒，对混凝沉淀分离不利。因此不能投在水泵吸水管内，而应投在泵出水管内。分别计算最近及最远投药点：泵出水管径DN﹤250mm，V=1.5～2.0m/s计算最近投药点距离为：S1=v1t1=15～20米最远投药点距离为：S2=v2t2=180～240米第四章习题4.4解：(1)η=(200-80)/200=60%(2)由图知η=60%时t=70min，u=0.45mm/s，设计时u缩小1.5倍，t放大1.75倍，即u’=0.3mm/s，t’=122.5minQ=10×104t/h=69.44m3/min=1.157m3/sA=Q/u’=3857.8m2，有效水深h=0.3×60×10-3×122.5=2.21m4.6(参考例4-2)表中沉淀时间t/h，沉降速度u/(m/h)q0=2.4m3/(m2/h)=2.4m/h=4cm/minn4.7(参考例4-3)4.9解：原来池子处理量：Q0=u0A=1×20×4=80(m3/h)改装后沉淀池中斜板数n，不考虑斜板厚度，由L=(n-1)d/sina+lcosa得：n=1+(L-lcosa)sina/d=1+(20-1×cos60°)/0.10=196(块)斜板在水平方向上的投影总面积：Af=naf=nBlcosa=196×4×1×0.5=392㎡改装后沉淀池处理量：Q1=u0(Af+A)=1×(392+80)=472m3/h；Q1/Q0=472/80=5.9(倍)即改装后沉淀池处理量提高5.9倍。4.10气浮原理：气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附废水中的污染物质，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离。气固比G/S的意义：空气析出量与原水中悬浮固体的比值。不能采用相同的参数：因为两地环境条件不一样。溶气量、析出气泡的大小及均匀性与压力、温度、溶气时间等有关，G/S受气浮特性影响。4.12解：P绝=3×0.98×102+101.325=395.33kPa=4.03kg/cm2=3062.8mmHg20℃时a0=21.77mg/L，kT=0.024，空气密度ρ=1.205kg/m3溶气V=kTP=0.024×3062.8=73.51L/m3H2Oa1=73.51×1.205=75.35g/m3H2O设回流比为R，q=RQ联立方程：G/S===0.044RG/S==V==解得a2=31.35mg/LH2OR=0.571则空气析出量G=0.044×1000×0.571=25.12g/m3H2O=20.85L/m3H2O加入空气量占处理水量的体积百分比为7.35%。n第五章习题5.3快滤池过滤的基本原理一般分为三类：（1）迁移机理：即悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程。（2）附着机理：即由迁移过程而与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面上不再脱离。（3）脱落机理：滤池在进行反冲洗时，滤层膨胀一定高度，滤料处于流动状态，截留和附着于滤料上的悬浮颗粒受到高速反冲洗水的冲刷而脱落；滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩查，也使悬浮颗粒脱落。过滤效果的决定因素：（1）滤料的性质：滤料的粒度、形状、空隙率、厚度和表面性质会影响过滤效果（2）悬浮物的性质：悬浮物的粒度、形状、浓度、密度、温度和表面性质会影响过滤效果。5.5滤池反冲洗配水系统有大阻力配水系统和小阻力配水系统两种。大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但结构复杂；孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修的困难。适用于滤池面积较大，干管直径较大时。小阻力配水系统的优点是冲洗水头损失较低。但当滤池面积较大时，难以达到均匀配水，所以只适用于面积小的滤池。影响反冲洗效果的主要因素为：冲洗水是否分布均匀，反冲洗强度、水头和反冲洗时间，冲洗水的排出是否迅速。5.9类别滤料组成滤速（m/h）强制滤速（m/h）粒径（mm）不均匀系数K80厚度（mm）单层石英砂滤料dmax=1.2dmin=0.5<2.07008～1210～14双层滤料无烟煤dmax=1.8dmin=0.8<2.0300～40010～1414～18石英砂dmax=1.2dmin=0.5<2.0400三层滤料无烟煤dmax=1.6dmin=0.8<1.745018～2020～25石英砂dmax=0.8dmin=0.5<1.5230n重质矿石dmax=0.5dmin=0.25<1.770解：已知Q=1000m3/h选用单层石英砂滤料，确定滤速u=10m/h则过滤面积F==1000/10=100m2(由表5-4)确定滤池个数n=4则单个滤池的面积为f=F/4=100/4=25m2<30m2所以单池长:宽=1:1即长=宽=5m滤池总深度：H=H1+H2+H3+H4+H5其中H1—保护高：0.25~0.30m；H2—滤层表面以上水深：1.5~2.0m；H3—滤层厚度，单层砂滤料0.7m，双层及多层滤料一般为0.7~0.8m；H4—承托层厚度：0.45m；H5—配水系统的高度大于0.20m；滤池总深度一般为3.0~3.5m。则H=0.25+1.5+0.7+0.45+0.3=3.2m第六章习题6.21)碱性条件下，CN+ClO-+H2O→CNCl+2OH-反应只需5分钟，此阶段反应生成的CNCl有剧毒，在酸性条件下不稳定，易挥发致毒；2)挥发性剧毒物质CNCl在pH=10-11时，可在10～15min内转化为毒性极小的氰酸根CNO-CN+2OH-→CNO-+Cl-+H2O3)因酸性条件下CNO-易水解生成NH3↑，所以应继续氧化，控制pH=7.5-8.0，使2CNO-+2OCl-→2CO2+N2↑＋2Cl-2CNCl+4OCl-→2CO2+N2↑＋6Cl-因此用氯氧化法处理含氰废水时要严格控制溶液的pH值，一般控制pH值为7.5～11。6.3电解法处理废水的机理可以归纳以下四种：(1)电极表面处理过程（得失电子→被还原或氧化）(2)电解上浮(3)电解凝聚(4)电解产物的氧化还原作用上述反应对废水处理的作用如下：电解氧化：将废水中存在的可氧化处理的阴离子污染物和有机物转化为无害成分。电解还原：主要用于处理废水中的阳离子污染物，如：Cr6+,Hg2+等。n电解凝聚：用于处理废水中的有机或无机胶体。电解浮上：在阴极和阳极产生O2和H2，这些微气泡表面积很大，在上升过程中易黏附携带废水中的胶体微粒、浮化油等共同浮上。利用电解凝聚和浮上可以处理多重含有机物、重金属废水。第七章习题7.3优点有：具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，因此吸附能力强，吸附容量大。粒状炭、工艺简单、操作方便，具有稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。存在的问题有：以物理吸附为主，但由于有表面氧化物存在，使其具有一定的化学选择性吸附，所以不适用于选择性高的污水处理。活性炭的吸附性能受活化温度和再生方法的影响很大，因此活化过程需严格控制。7.4穿透曲线是当废水连续通过吸附剂层时，记录出水浓度，将出水浓度随时间变化作图得到的曲线。吸附床的设计运行方式的选择，很大程度上取决于穿透曲线，由穿透曲线法可以了解床层吸附负荷的分布，穿透点和耗竭点。穿透曲线越陡，表明吸附速度越快。对单床吸附系统，由穿透曲线可知，当床层达到穿透点时，必须停止进水，进行再生；对多床串联系统，当床层达到耗竭点时，也需进行再生。7.5(参考例7-1)第八章习题8.5离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。在工业用水处理中，它有极重要的位置，用以制取软水或纯水，在工业废水处理中，主要用以回收贵金属离子，也用于放射性废水和有机废水的处理，具有去除率高，可浓缩回收有用物质，设备较简单，操作控制容易等优点。但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制;对预处理的要求较高；离子交换剂的再生和再生液的处理有时也是一个难题。8.7解：1天树脂用量：×10-3m3=0.24L7天树脂用量0.238×7L=1.67L7天再生剂用量1.666×1330×10-3kg=2.22kg第九章习题9.1答：特点有：(1)膜分离过程不发生相变，因此能量转化效率高。(2)膜分离过程在常温下进行，因而特别适用于对热敏性物料如对果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。n(3)装置简单、操作容易、易控制、维修、且分离效率高。作为一种新型的水处理方法，与常规水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点。方法有：电渗析、反渗透、超滤、渗析、液膜等。9.3极区：常用的电极有不锈钢、石墨等膜对：一对阴、阳膜和一对浓、淡水隔板交替排列，组成的最基本脱盐单元膜堆：若干膜对的集合体一级：一对正、负极之间的膜堆一段：具有同一水流方向的并联膜堆一台电渗析器分为几级以降低两个电极间的电压，分为几段以加长水的流程长度，为保证电渗过程正常高效的运行，所以一台渗析器往往要由几十上百个膜对组成。9.4(书P169-170)