水質(zhì)工程學(xué)習(xí)題08

1水質(zhì)工程學(xué)（上）例題、思考題、習(xí)題1.水中雜質(zhì)按尺寸大小可分為幾類？了解各類雜質(zhì)主要來源、特點及一般去除方法。2.各種典型水質(zhì)特點。第2章水的處理方法概論4.典型給水處理工藝流程。例題1.設(shè)已知K＝5.14×10-5，G＝30s-1。經(jīng)過絮凝后要求水中顆粒數(shù)量濃度減少3/4，即n/n=4，試按總絮凝時間T＝4t＝4×269＝1076s＝18min由此可知，推流型絮凝池的絮凝效果優(yōu)于單個機械絮凝池，但采用4個機械絮凝池串聯(lián)時，絮凝效果接近推流型絮凝池。2.某地表水源的總堿度為0.2mmol/L。市售精制硫酸鋁（含AlO約16％）投量為28mg/L。試估算石灰（市售品純度為50％）投量為多少mg/L。4.48/102=0.044mmol/L，剩余堿度取0.37mmol/L，則得：[CaO]=3×0.044－0.2+0.37＝0.3mmol/L3.某往復(fù)式隔板絮凝池設(shè)計流量為75000m3/d；絮凝時間采用20min；為配合平流沉淀池寬度和深度，絮凝池寬度22m，平均水深2.8m。試設(shè)計各廊道寬度并計算絮凝池長度。設(shè)計流量Q=75000*1.06/24=3312.5m3/h＝0.92m3/s（水廠自用水量占6%)絮凝池凈長度L＝QT/BH=3312.5*20/(22*2.8*60)=17.92m2）廊道寬度設(shè)計絮凝池起端流速取0.55m/s，末端流速取0.25m/s。首先根據(jù)起、末端流速和平均水深算出起末端廊道寬度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數(shù)和各段廊道寬度。起端廊道寬度b＝Q/Hv＝0.92/（2.8*0.55）=0.597m≈0.6m2末端廊道寬度b＝Q/Hv＝0.92/（2.8*0.25）=1.3m廊道寬度分為4段、各段廊道寬度和流速見下表。廊道寬度和流速計算表廊道寬度和流速計算表26廊道分段號各段廊道寬度（m）各段廊道流速（m/s）各段廊道數(shù)各段廊道總凈寬（m）4435554取隔板厚度δ=0.1m，共19塊隔板，則絮凝池總長度L為：L＝17.8+19*0.1＝19.7m如果要計算隔板絮凝池水頭損失和速度梯度，可根據(jù)上表有關(guān)數(shù)據(jù)按公式分別求得。思考題與習(xí)題3.混凝過程中，壓縮雙電層和吸附-電中和作用有何區(qū)別？簡要敘述硫酸鋁混凝作用機理及其與水6.什么叫助凝劑？常用的有哪幾種？在什么情況下需要投加助凝劑？7.何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者的絮凝速率（或碰撞速率）與哪些因素有關(guān)？8.混凝實驗的操作過程，采用何種混凝劑，用理論說明混凝實驗中出現(xiàn)的水質(zhì)變化。出機械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。10.根據(jù)反應(yīng)器原理，什么形式的絮凝池效果較好？折板絮凝池混凝效果為什么優(yōu)于隔板絮凝池？11.影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影響混凝效果的？14.當(dāng)前水廠中常用的絮凝設(shè)備有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？在絮凝過程中，為什么G值應(yīng)自進口至15.河水總堿度0.1mmol/L（按CaO計硫酸鋁（含AlO約16投加量為25m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，試問水廠每天約需要多少千克17.某水廠采用精制硫酸鋁作為混凝劑，其最大投量為35mg/L。水廠設(shè)計水量100000m3/d?；炷齽?8.隔板絮凝池設(shè)計流量為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%)（2）采用3座同體積機械絮凝池串聯(lián)（機械絮凝3例題1.設(shè)計日產(chǎn)水量為10萬m3的平流式沉淀池。水廠本身用水占5％。采用兩組池子。Q＝100000×1.05/(2×24)＝2187.5m3/h＝0.608m3/s2）設(shè)計數(shù)據(jù)的選用表面負(fù)荷Q/A=0.6mm/s＝51.8m3/（m2.d沉淀池停留時間T=1.5h；沉淀池水平流速為v＝14mm/s。沉淀池表面積A＝2187.5×24/51.8＝1013.5m2沉淀池長L＝3.6×14×1.5＝75.6m，采用76m。沉淀池寬B=1013.5/76=13.3m，采用13.4m。由于寬度較大，沿縱向設(shè)置一道隔墻分成兩格，每格絮凝池與沉淀池之間采用穿孔布水墻，穿孔墻上的孔口流速采用0.2m/s，則孔口總面積為0.608/0.2=3.04m2。每個孔口尺寸定為15cm×8cm，則孔口數(shù)為3.04/（0.15*0.08）=253個。沉淀池放空時間按3h計，則放空管直徑按公式計算：出水渠斷面寬度采用1.0m，出水渠起端水深按公式計算：22=1.733322為保證堰口自由落水，出水堰保護高采用0.1m，則出水渠深度為0.68m。4）水力條件校核水流截面積ω=6.7×3.32＝21.57m水流濕周χ=6.7+2×3.22＝13.14m水力半徑R=21.574/13.14=1.64m弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg=1.42/（164×9811.2×10-5雷諾數(shù)Re＝vR/υ=1.4×164/0.01＝22960（按水溫20℃計）2.設(shè)計單池產(chǎn)水量為15000m3/d的斜管沉淀池。水廠自用水按5％計。設(shè)計流量Q=15000m3/d×1.05＝650m3/h＝0.18m3/s表面負(fù)荷取q＝10m3/（m2.h2.8mm/s斜管材料采用厚0.4mm塑料板熱壓成正六角形管，內(nèi)切圓直徑d＝25mm，長1000mm，水平傾角θ=4A＝Q/q=0.18/0.0028=64.5m2采取沉淀池尺寸為5.5×12＝66m2，為了配水均勻，進水區(qū)布置在12m長的一側(cè)。在5.5m的長度中扣除無效長度0.5m。因此凈出口面積（考慮斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)1.03A’=(5.5-0.5)×12/1.03=58m2采用保護高0.3m，清水區(qū)高度1.2m，配水區(qū)高度1.5m，穿孔排泥槽高0.80m，斜管高度h＝Lsinθ=L×sin60°=0.87m，池子總高度H＝0.30+1.2+1.5+0.80+0.87＝4.67m。沉淀池進口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔管。水力半徑R=d/4=25/4=6.25mm=0.625cm當(dāng)水溫t＝20℃時，水的運動粘度υ=0.01cm2/s，按公式可求得管內(nèi)流速：V＝Q/A’sinθ=0.18/58sin60°=0.0036m/s=0.36cm/sRe＝vR/υ=0.625×0.36/0.01=22.5b.弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg=0.362/（0.625×981）=2.1×10-4c.斜管中的沉淀時間T=L/v=1000/3.6=280s=4.6min(一般在2～5min之間)。思考題與習(xí)題2.理想沉淀池應(yīng)符合哪些條件？根據(jù)理想沉淀條件，沉淀效率與池子深度、長度和表面積關(guān)系如3.影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？4.沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？兩者涵義有何區(qū)別？5.平流沉淀池進水為何采用穿孔隔墻？出水為什么往往采用出水支渠？6.斜管沉淀池的理論根據(jù)是什么？為什么斜管傾角通常采用60°?8.已知顆粒密度ρ=2.65g/cm3，粒徑d＝0.45mm（按球形顆?？紤]），求該顆粒在20℃水中沉降9.平流沉淀池設(shè)計流量為720m3/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10.原水泥沙沉降試驗數(shù)據(jù)見下表。取樣口在水面下180cm處。平流沉淀池設(shè)計流量為900m3/h，表面積500m2。試按理想沉淀池條件，求該池可去除泥沙顆粒約百分之幾？（C表示泥沙初始濃0沉降試驗數(shù)據(jù)00C/C0例題1.設(shè)濾池平面尺寸為7.5m×7.0m＝52.5m2。試設(shè)計大阻力配水系統(tǒng)。解：沖洗強度采用q＝14L/sm2，沖洗流量Q＝14×52.5＝735L/s＝0.735m3/s，5起端流速v0＝0.735/（0.85*0.85）=1m/s。支管中心距采用0.25m。支管數(shù)n＝7.5×2/0.25=60根（每側(cè)30根）。支管長為（7.00-0.85-0.3）/2≈2.93m，取2.9m。式中0.3m為考慮渠道壁厚及支管末端與池壁間距。每根支管進口流量=735/60=12.25L/s，支管直徑選用80mm，支管截面積為5.03×10-3m2，查水力計算表，得支管始端流0.131/52.5=0.25%。孔口直徑采用9mm，每個孔口面積＝6.36×10-5m2。孔口數(shù)m＝0.131/(6.36*10-5)=2060個。考慮干管頂開2排孔，每排40個孔，孔口中心距e1＝7.5/40=0.187m。每根支管孔口數(shù)＝（2060-80）/60=33個，取34個孔，分兩排布置，孔口向下與中垂線夾角45°交錯排列，每排17個孔，孔中心距e＝2.9/17=0.17m。24）配水系統(tǒng)校核實際孔口數(shù)m’=34*60+80=2120個實際孔口總面積f’=2120*6.36*10-5=0.1348m2實際孔口流速v’=0.735/0.1348=5.45m/s2+(f’/nω)2=(0.1348/0.85*0.85)2+(0.1348/60*5.03*10-3)2=0.25＜0.29α=q/1000v’=14/1000*5.45=0.268%符合配水均勻性達到95％以上的要求。2濾層膨脹度e＝45％。試設(shè)計沖洗排水槽斷面尺寸和沖洗排水槽高度H。解：每個濾池設(shè)2條沖洗排水槽，槽長l＝B＝3m，中心距＝4/2=2m。每槽排水流量Q＝qF/2=14*12/2=84L/s=0.084m3/s。沖洗排水槽斷面采用標(biāo)準(zhǔn)形狀。按公式求斷面模數(shù)：X＝0.45Q0.4＝0.45*0.0840.4m≈0.17m沖洗排水槽底厚采用δ=0.05m，保護高0.07m，則槽頂距砂面高度：H＝eH+2.5x+δ+0.07＝0.45*0.7+2.5*0.17+0.05+0.07＝0.86m2沖洗排水槽總面積與濾池面積之比＝2×l×2x/F=2×3×2×0.17/12=0.17＜0.25（符合要求）思考題與習(xí)題2.從濾層中雜質(zhì)分布規(guī)律，分析改善快濾池的幾種途徑和濾池發(fā)展趨勢。3.什么叫“等速過濾”和“變速過濾”？分析兩種過濾方式的優(yōu)缺點。4.什么叫“負(fù)水頭”？它對過濾和沖洗有何影響？如何避免濾層中“負(fù)水頭”產(chǎn)生？5.什么叫濾料“有效濾徑”和“不均勻系數(shù)”？不均勻系數(shù)過大對過濾和反沖洗有何影響？“均6.雙層和多層濾料混雜與否與哪些因素有關(guān)？濾料混雜對過濾有何影響？8.大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的涵義是什么？各有何優(yōu)缺點？掌握大阻力配水系統(tǒng)的基本原理和公式的推導(dǎo)過程。610.濾池的沖洗排水槽設(shè)計應(yīng)符合哪些要求，并說明理由。除百分之幾天然砂粒(分析砂樣200g)。篩分試驗記錄篩分試驗記錄留在篩上砂量%40.643.4篩底盤通過該篩號的砂量質(zhì)量（g）質(zhì)量（g）%14.根據(jù)上題所選砂濾料，求濾速為10m/h的過慮起始水頭損失為多少cm？已知：砂粒球度系數(shù)ф=0.94；砂層孔隙率m0＝0.4；砂層總厚度l0＝70cm；水溫按15℃計。15.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。試通過計算說明該配水系統(tǒng)的配水均勻性是否達到95％以上。（3）校核排水槽在水平面上總面積