水处理习题及答案
1、 某废水中的悬浮物质浓度不高，且均为离散颗粒，在一有效水深H为1.8m的沉淀柱内作沉淀试验，结果如下： 0 60 80 100 130 200 240 时间t 300 189 180 168 56 111 78 取样浓度C
（mg/L） 试求此废水在一负荷为25m3/m2.d的沉淀设备内悬浮物质的理论总沉降去除率。 解：
（1） 计算各沉降时间下，水中残余颗粒所占百分数与相应沉降速度； 时间t（min） 60 80 100 130 200 240 残余颗粒百分数C/C0（%） 63 60 56 52 37 26 沉降速度u=H/t （m/min） 0.03 0.025 0.02 0.0155 0.01 0.0083 （2） 画残余颗粒百分数与沉降速度间的关系曲线如图；
（3）计算指定的颗粒沉速：
u0=25 (m3/m2.d)=0.0174(m/min)
由图查得：小于指定沉速u0 的颗粒与全部颗粒的比值x0=54%；
42027
7 420 9 0.0048 (4)由公式中的积分部分?x （%） ut ?x00ut??x(%) udx可由图求出，相当于各矩形面积u??x之和 6 6 10 10 10 6 0.015 0.0122 0.01 0.0085 0.0070 0.0048 0.09 0.07 0.10 0.09 0.07 0.03 6 0.0016 0.01 ?u??x?0.46%?0.0046t（5）悬浮物质的理论总沉降去除率：
100x0100??(100?x0)?udx?(100?x)??ut??xt0u0?0u0?(100?54)?
100?0.0046?72%0.01742、 某居民区设计人口N=50000人，污水量最大设计流量Qmax=0.2m3/s，拟建以链带式刮泥的平流式沉淀池，沉淀时间T取为1.5h。试设计此平流式沉淀池
aLL1'h4\h4L3L21、沉淀池的表面积
bh1h2i=0.01h4αA
取表面水力负荷q=48m3/m2·d
qmax?864000.2?86400A???360(m2)q482、沉淀区有效水深h2
h2?q?t?(48/24)?1.5?3.0(m)3、沉淀区有效容积V1
V1?qmax?t?3600?0.2?1.5?3600?1080(m3)4、沉淀池长度L
设水平流速v=4.5mm/s（≯5mm/s），则
L?v?t?3600/1000?4.5?1.5?3600/1000?24(m)5、沉淀池的总宽度b
b=A/L=360/24=15（m）
6、沉淀池的只数n：（设每只沉淀池的宽度 b’=3.75）
n?b/b'?15/3.75?47、校核尺寸比例
（1） 长宽比 L/ b’=24/3.75=6.4≮4(符合要求) （2） 长深比 L/h2=24/3=8(在8-12间，符合要求)
8、污泥区的容积
设污泥清除间隔天数T=2d，取人均干污泥量为25g/(人·d)，取污泥含水率，由此换算成湿污泥量S=25×100/（（100-95）×1000）=0.5L/(人·d)[一般0.3-0.8 L/(人·d)]
V?SNT0.5?50000?2??50(m3)100010009、每池污泥量V1
V’
V1=V/n=50/4=12.5 (m3)
10、污泥斗尺寸及其容积
泥斗倾角采用600，泥斗斗底尺寸为500mm×500mm，
上口为3750mm×3750mm
泥斗高度h”4=(3.75-0.5)tg600/2=2.8(m) 其容积
V'??1''h4(S1?S2?S1S2)31?2.8?(3.752?0.52?3.752?0.52)?14.6(m3)311、污泥斗以上及池底部分污泥体积V”
l1?l2''V\?h4b2l1?24?0.5?0.3?24.8(m)式中l2?3.75'h4?(24?0.3?0.5?3.75)?0.01?0.2(m)V\?l1?l2''24.8?3.75h4b??0.2?3.75?10.7(m3)22V总=V’+V”=14.6+10.7=25.3(m3)>12.5(m3)
12、泥斗与池底实有存泥容积V总
13、池子总高度
取沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m。 污泥层高h4=h’4+h”4=0.2+2.8=3.0(m)
总高度
h?h'\1?h2?h3?h4?h1?h2?h3?h4?h4?0.3?3.0?0.5?3.0?6.8(m)3、 需气量和溶气罐的计算
（一）已知条件
（1）进入气浮池的造纸废水流量Q=3000m3/d； （2）进水悬浮固体的平均浓度Ci=1000mg/L； （3）气浮池的运转温度t=20℃；
（4）气浮池出水的悬浮固体浓度Ce=30mg/L；
（5）经试验，每千克悬浮固体需气20L，可保证此出水水质。 （二）设计计算
1、控制出水水质的A/S
已知为保证出水水质，每千克悬浮固体需气20L，即0.02 m3。
又知空气的密度为1.3kg/m3，则20L空气的质量为0.02×1.3=0.026(kg)，即A/S=0.026kg/1kg=0.026。
2、每日流入气浮池的总固体量QCi QCi=3000×1000×10-3(kg/d) 3、每日需气总量Gg
GAs?S?QCi?0.026?3000?78(kg/d),折合60m3/d4、单位体积污水所需气量Vg
V60g??0.02(m3空气/m33000污水)5、无回流时溶气罐所需的工作压力Pa
已知无回流时
A1.3Ca(fp?1p?101.33S?)Cp?ai101.33式中 1.31—空气密度（20℃，一个大气压），kg/m3；
Ca—大气压力下，以体积表示的空气在水中的溶解度，mL/L F—溶气罐中空气的饱和百分比，一般0.5-0.8； p—溶气罐工作时的绝对压力， pa—溶气罐工作时的表压，
代入数据即得
0.026?1.3?18.7(0.7p?1)1000p?2.07?2.96(atm)?pa?101.330.7101.33pa?198.64kPa6、有回流时溶气罐所需的工作压力Pa
有回流时A/S的数学表达式为
式中
AQr1.3Ca(fp?1)?SQCiQr—加压溶气的回流水量，m3/d 设Qr/Q=0.5，则
1.3?18.7(0.7p?1)10000.7p?2.14?10.026?0.5p?4.48(atm)?pa?101.33101.33pa?352.62kPa溶气罐的工作压力不宜过高，一般在2-4atm之间。在计算溶气罐时，往往是先选择溶气罐的工作压力，而后再求定相应的回流量。本例假定溶气罐的工作压力，而后再求定相应的回流量Qr。
AQr1.3Ca(0.7p?1)?SQCiQr1.3?18.7(0.7p?1)?30001000275?101.35p??3.71(atm)101.35Q24.31?(0.7?3.71?1)0.026?r?30001000Qr?2009.11m3/d0.026?Qr2009.11??67%Q30007、无回流时的加压溶气罐容积V
取水和空气在加压溶气罐中的接触时间T=2.5min，则
3000V?QT??2.5?5.21（m3）24?60采用填料式溶气罐两个，则每个溶气罐的容积为V’ V’=V/2=5.21/2=2.61(m3)
取溶气罐的高度H=3.0m，则单罐的直径为D
回流比?4V'4?2.614?0.87D????1.05(m)?H??3?8、有回流时的压力溶气罐容积V
由以上计算可知，有回流时溶气罐的工作压力为275kPa，回流量为 Qr=2009.11m3/d。水与空气在溶气罐中的接触时间仍取T=2.5min，则
2009.11V?QrT??2.5?3.49（m3）24?60采用填料式溶气罐两个，则每个溶气罐的容积为V’