水质工程学计算题介绍.doc

1、现有一种直径、高均为1cm的圆柱体颗粒在静水中自由沉淀，已知该种颗粒密度=1.8g/cm3，水的密度=1g/cm3，则这种颗粒在水中自由沉淀时最小沉速为多少？（重力加速度为980cm/S2，绕流阻力系数）； 提示：由题义可得，这种颗粒在水中自由沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗粒垂直方向投影面积的大小。最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取得。 2、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min-1求细菌被灭活99.5℅时，所需消毒时间为多少分钟？ 提示：由一级反应方程式可得： lgCA = lgCA0 – o.4343kt 而CA =(1-99.5%) CAO，k=0.85min-1 得t = （lgCA0 - lgCA）/0.4343k=6.23(min) 3、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为，且属于一级反应，k=2h-1水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？（注：—进水中i初始浓度；—出水中i浓度） 提示：1)由CSTR一级反应方程式可得： t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h 2) 由PF一级反应方程式可得： t=(㏑C0-㏑Ce)/k=1.15h 4、题3中若采用4只CSTR型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少？ 提示：由CSTR二级反应方程式可得： C2/C0=(1/(1+kt))2 得t=1.08(h) 所以T=4t=4.32(h) 5、液体中物料i浓度为200mg/L，经过2个串联的CSTR型反应器后，i的浓度降至20mg/L。液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h-1。求每个反应器的体积和总反应时间。 提示：由CSTR二级反应方程式可得： C2/C0=(1/(1+kt))2 得t=2.2(h) 所以T=2t=5.4(h) V=Qt=5000×2.7=13500(m3) 6、河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。硫酸铝（含Al2O3为16℅）投加量为25mg/L，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。 提示：投入药剂量折合Al2O3 为25mg/l×16%=4mg ，Al2O3 的分子量为102 。故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ，剩余碱度取0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039-0.1×0.37=0.487(mmol/l)，CaO的分子量为56，则石灰投量为0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg) 7、设聚合铝[Al2（OH）nCl6—n]在制备过程中，控制m=5，n=4，试求该聚合铝的碱化度为多少？ 8、某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10℅计，试求溶解池和溶液池体积各为多少？ 9、隔板絮凝池设计流量75000m3/d。絮凝池有效容积为1100mm3。絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度值和值个为多少？（水厂自用水按5℅）。 10、某机械絮凝池分成3格。每格有效尺寸为2.06m（宽）2.6m（长）4.2（深）。每格设一台垂直轴桨板搅拌器，构造按下图，设计各部分尺寸为：r2=1050m；桨板长1400mm，宽120mm；r0=525m。叶轮中心点旋转线速度为： 第一格 =0.5m/s 第二格 =0.32m/s 第三格 =0.2m/s 求：3台搅拌器所需搅拌功率及相应的平均速度剃度G值（水温按200C计）。 11、设原水悬浮物体积浓度=510-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数=1，水温按150C计。设计流量Q=360m3/h。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求： （1）絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将降低百分之几？ （2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑），絮凝池总体积与（1）同。搅拌总功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=60W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？ 12、已知颗粒密度=2.65g/cm3，粒径=0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在200C水中沉降速度为多少 13、设处沉池为平流式，澄清部分高为H，长为L，进水量为Q，试按理想沉淀理论对比： ①出水渠设在池末端 ②如图所示，设三条出水渠时， 两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。 解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速uo满足