给水工程14-17章课后习题与答案.doc

14----1. 某水样采用CMB反应器进行氯消毒实验，假定投氯量一定，经实验知：细菌被灭活速率为一级反应，且k＝0.85min-1，求细菌灭活99.5%时所需时间为多少？ 解：设原有细菌密度为C0，t时后尚存活的细菌密度为Ci，被杀死的细菌密度则为C0-Ci，根据题意，在t时刻，C0-Ci/C0=99.5%，Ci = 0.005C0，细菌被灭速率等于活细菌减少速率，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)=6min 14----2. 设物料分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中物料浓度之比均为C0/Ci=10，且属一级反应，k＝2h-1，求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？ 解：采用CSTR型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝(C0/Ci-1)/2=4.5h=270min 采用PF型反应器，C0/Ci=10，k＝2h-1，t＝ln(C0/Ci)/2=1.15h=69min 14----3. 在上题中若采用4个CSTR反应器串联，求所需要消毒时间为多少？ 解：Cn /C0= 0.1, n=4, 0.1=[1/ (1+2×t )]4 t＝0.39min； T＝4t =1.36h 14-----4液体中物料i浓度为200mg/l,经过两个串联的CSTR型反应器，i浓度为20mg/l液体流量为5000m3/h，且属一级反应，k＝0.8h-1，求每个反应器的体积和总反应时间。 解;经过两个反应器后，Cn /C0= 0.1，n=2 ，0.1=[1/ (1+0.8×t )]2 ， t＝2.65h，T=2t=5.3h 每个反应器的体积v=qt=13250m3 15---1.河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计），硫酸铝（含Al2O3约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？设水厂每日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％计）？ 解：（1）由于要保证硫酸铝顺利水解需要0.25～0.50?mmol/L的剩余碱度。而河水中只有0.1?mmol/L的碱度，故需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解。? 投药量折合Al2O3为?25mg/L×16％＝4mg/L，Al2O3分子量为102， 故投药量相当于4/102=0.039 mmol/L，剩余碱度取0.35mmol/L，则得： [CaO]=3×0.039－0.1+0.35＝0.37 mmol/L CaO分子量为56，则市售石灰投量为：0.37×56×50000/0.5×1000=2072kg。 15-----2设聚合铝[A12(OH)n?Cl6-n]m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？ 解：B=【OH】/3*【AL】×100%=20/30=66.7% 15----3某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35 mg/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？ 解：溶液池体积为 W2=24×100aQ/1000×1000cn=aQ/417cn=35×100000/417×10×3×24=11.66m3 溶解池体积为W1=0.3W2=3.5m3 15------4隔板絮凝池设计流量为75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多少？（水厂自用水量为5％） 解：Q=75000×1.05=0.9115m3/s T=V/Q=1100/0.9115=1206.8S G==45.76S-1 GT=45.76×1206.8=55220.58 20S-1G70S-1,10000GT100000 15----6设原水悬浮物体积浓度ф＝5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1，水温按15℃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）相同。搅拌功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？ 16---1已知颗粒密度ρ＝2.65g/cm3，粒径d＝0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？ 解： 16---2 平流沉淀池设计流量为720 m3/h。要求沉速等于和大于0.4mm/s