給水工程14-17章課后習(xí)題及答案

14-1. 某水樣采用CMB反應(yīng)器進(jìn)行氯消毒實(shí)驗(yàn)，假定投氯量一定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)知：細(xì)菌被滅活速率為一級(jí)反應(yīng)，且k0.85min-1，求細(xì)菌滅活99.5%時(shí)所需時(shí)間為多少？解：設(shè)原有細(xì)菌密度為C0，t時(shí)后尚存活的細(xì)菌密度為Ci，被殺死的細(xì)菌密度則為C0-Ci，根據(jù)題意，在t時(shí)刻，C0-Ci/C0=99.5%，Ci = 0.005C0，細(xì)菌被滅速率等于活細(xì)菌減少速率，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)=6min14-2. 設(shè)物料分別通過(guò)CSTR型和PF型反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)后，進(jìn)水和出水中物料濃度之比均為C0/Ci=10，且屬一級(jí)反應(yīng)，k2h-1，求水流在CSTR型和PF型反應(yīng)器內(nèi)各需多少停留時(shí)間？解：采用CSTR型反應(yīng)器，C0/Ci=10，k2h-1，t(C0/Ci-1)/2=4.5h=270min 采用PF型反應(yīng)器，C0/Ci=10，k2h-1，tln(C0/Ci)/2=1.15h=69min14-3. 在上題中若采用4個(gè)CSTR反應(yīng)器串聯(lián)，求所需要消毒時(shí)間為多少？解：Cn /C0= 0.1, n=4, 0.1=1/ (1+2t )4 t0.39min； T4t =1.36h14-4液體中物料i濃度為200mg/l,經(jīng)過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的CSTR型反應(yīng)器，i濃度為20mg/l液體流量為5000m3/h，且屬一級(jí)反應(yīng)，k0.8h-1，求每個(gè)反應(yīng)器的體積和總反應(yīng)時(shí)間。解;經(jīng)過(guò)兩個(gè)反應(yīng)器后，Cn /C0= 0.1，n=2 ，0.1=1/ (1+0.8t )2 ， t2.65h，T=2t=5.3h每個(gè)反應(yīng)器的體積v=qt=13250m315-1.河水總堿度0.1mmol/L（按CaO計(jì)），硫酸鋁（含Al2O3約16）投加量為25mg/L。問(wèn)是否需要投加石灰以保證硫酸鋁順利水解？設(shè)水廠每日生產(chǎn)水量50000m3，試問(wèn)水廠每天約需要多少千克石灰（石灰純度按50計(jì)）？解：（1）由于要保證硫酸鋁順利水解需要0.250.50mmol/L的剩余堿度。而河水中只有0.1mmol/L的堿度，故需要投加石灰以保證硫酸鋁順利水解。（2） 投藥量折合Al2O3為25mg/L164mg/L，Al2O3分子量為102， 故投藥量相當(dāng)于4/102=0.039 mmol/L，剩余堿度取0.35mmol/L，則得： CaO=30.0390.1+0.350.37 mmol/L CaO分子量為56，則市售石灰投量為：0.375650000/0.51000=2072kg。15-2設(shè)聚合鋁A12(OH)n?Cl6-nm在制備過(guò)程中，控制m5，n4，試求該聚合鋁的堿化度為多少？解：B=【OH】/3*【AL】100%=20/30=66.7%15-3某水廠采用精制硫酸鋁作為混凝劑，其最大投量為35 mg/L。水廠設(shè)計(jì)水量m3/d。混凝劑每日調(diào)制3次，溶液濃度按10計(jì)，試求溶解池和溶液池體積各為多少？解：溶液池體積為W2=24100aQ/10001000cn=aQ/417cn=35/41710324=11.66m3溶解池體積為W1=0.3W2=3.5m315-4隔板絮凝池設(shè)計(jì)流量為75000m3/d。絮凝池有效容積為1100m3，絮凝池總水頭損失為0.26m。求絮凝池總的平均速度梯度G值和GT值各為多少？（水廠自用水量為5）解：Q=750001.05=0.9115m3/s T=V/Q=1100/0.9115=1206.8SG=45.76S-1 GT=45.761206.8=55220.5820S-1G70S-1,10000GT15-6設(shè)原水懸浮物體積濃度510-5。假定懸浮顆粒粒徑均勻，有效碰撞系數(shù)1，水溫按15計(jì)。設(shè)計(jì)流量Q360m3/h。攪拌功率（或功率消耗）P=195W。試求：（1）絮凝池按PF型反應(yīng)器考慮，經(jīng)15min絮凝后，水中顆粒數(shù)量濃度將降低百分之幾？（2）采用3座同體積機(jī)械絮凝池串聯(lián)（機(jī)械絮凝池按CSTR型反應(yīng)器考慮），絮凝池總體積與（1）相同。攪拌功率仍為195W，設(shè)3座絮凝池?cái)嚢韫β史謩e為：P1=100W，P2=60W，P3=35W，試問(wèn)顆粒數(shù)量濃度最后降低百分之幾？16-1已知顆粒密度2.65g/cm3，粒徑d0.45mm（按球形顆?？紤]），求該顆粒在20水中沉降速度為多少？解：16-2平流沉淀池設(shè)計(jì)流量為720 m3/h。要求沉速等于和大于0.4mm/s的顆粒全部去除。試按理想沉淀?xiàng)l件，求：（1）所需沉淀池平面積為多少m2？（2）沉速為0.1mm/s的顆粒，可去除百分之幾？解：所需沉淀池面積為;A=Q/U=7200/(3600*0.4/1000)=500m2沉速為0.1mm/s的顆粒的去除率為E=u/U=25%16-3原水泥沙沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。取樣口在水面下180cm處。平流沉淀池設(shè)計(jì)流量為900 m3/h，表面積500 m2。試按理想沉淀池條件，求該池可去除泥沙顆粒約百分之幾？（C0表示泥沙初始濃度，C表示取樣濃度）。沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)取樣時(shí)間（min）015203060120180C/C0 10.980.880.700.300.120.08解：17-1某天然海砂篩分結(jié)果見(jiàn)下表，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，d100.54mm，K802.0。試問(wèn)篩選濾料時(shí)，共需篩除百分之幾天然砂粒(分析砂樣200g)。篩分試驗(yàn)記錄篩孔（mm） 留 在 篩 上 砂 量 通過(guò)該篩號(hào)的砂量 質(zhì)量（g） 質(zhì)量（g） 2.36 0.8 0.4 199.2 99.61.65 18.4 9.2 180.8 90.41.00 40.6 20.3 140.2 70.10.59 85.0 42.5 55.2 27.60.25 43.4 21.7 11.8 5.90.21 9.2 4.6 2.6 1.3篩底盤 2.6 1.3 0 0合計(jì) 200 100做好濾料篩分曲線后所做步驟1.已知： d10 0.54mm, K80=2.0,求得： d801.08mm 2. 從前面圖1上查出d100.54mm在曲線上的點(diǎn)，拉直線到右邊縱坐標(biāo)軸為103. 再?gòu)那懊鎴D1上查出d801.08mm在曲線上的點(diǎn)，拉直線到右邊縱坐標(biāo)軸為80 4. 將右邊縱坐標(biāo)軸1080之間分為7等分，確定右邊坐標(biāo)軸原點(diǎn)、20%、30%、40%、50%、60%、70%、90%和100%的點(diǎn)。5. 從前面圖1中右邊坐標(biāo)軸原點(diǎn)拉直線到篩分曲線，找到與曲線交點(diǎn)，確定所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)上的篩孔孔徑為0.43 mm左右。6. 從前面圖1中右邊縱坐標(biāo)軸80點(diǎn)拉直線到篩分曲線，找到與曲線交點(diǎn)，確定所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)上的篩孔孔徑為1.52 mm左右。7. 從圖1中查出粒徑0.43 mm部分占左邊縱坐標(biāo)的17.4。 8. 從圖1中查出粒徑1.52 mm部分占左邊縱坐標(biāo)的13.7。9. 總共去除17.4 13.731.117-2根據(jù)上題所選砂濾料，求濾速為10m/h的過(guò)慮起始水頭損失為多少cm？已知：砂粒球度系數(shù)0.94；砂層孔隙率m00.4；砂層總厚度l070cm；水溫按15計(jì)。解：解17-4設(shè)大阻力配水系統(tǒng)干管起端流速為1m/s；支管起端流速為2m/s；孔口流速為3m/s。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該配水系統(tǒng)的配水均勻性是否達(dá)到95以上。解：17-5設(shè)濾池平面尺寸為5.4m（長(zhǎng)）4m（寬）。濾層厚70cm。沖洗強(qiáng)度q14 L/（s ? m2），濾層膨脹度e40。采用3條排水槽，槽長(zhǎng)4m，中心距1.8m。求：（1）標(biāo)準(zhǔn)排水槽斷面尺寸；（2）排水槽頂距砂面高度；（3）校核排水槽在水平面上總面積是否符合設(shè)計(jì)要求。 d10解：（1）.采用3條排水槽，則槽長(zhǎng):中心距每槽排水流量:17-6濾池平面尺寸、沖洗強(qiáng)度及砂濾層厚度同上題，并已知：沖洗時(shí)間6min；承托層厚0.45m；大阻力配水系統(tǒng)開孔比0.25；濾料密度為2.62g/cm3；濾層孔隙率為0.4；沖洗水箱至濾池的管道中水頭損失按0.6m計(jì)。求：（1）沖洗水箱容積；（2）沖洗水箱底至濾池排水沖洗槽高度解：兩兩格無(wú)閥濾池合用一個(gè)沖洗水箱，濾池設(shè)計(jì)流量為4000m3/d，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)濾池平尺寸和沖洗水箱深度（設(shè)計(jì)參數(shù)自己選用）求得： d80 1.08mm1. 已知： d100.54mm, K80=2.