武理工水污染控制原理习题及答案.docx

水污染控制原理习题1、废水中BOD浓度为15mg1,用纤维状活性炭进行吸附试验，吸附迅速达到平衡浓度，数据用1angmuir公式处理后得出b=0.121mg及（xm）0=0.36mgmgo按CSTP处理考虑，池子容积为50001,流量为1501/S,出水有机物浓度要求不超过ImgZ1。在开始运行时,先按反应器容积每升加活性炭15g,流出的活性炭经分离后再回流到反应器内，直到完全饱和后再补充新炭，计算每秒钟补充的活性炭量。解：根据1angmUir公式求Pe=1mg1时的x/m值得:=0.0386(Xb(xm)°Pc0.12×0.36×1=m1+bPe1+0.12×1再令每秒钟投加的补充活性炭为Hmg因为投加的是新鲜的活性炭，在此之前未吸附任何有机物，即初始吸附量（x/m）。为0,由物料衡算关系可得:150(15-1)=H(0.0386-0)求得：H54.4gs2、某种需要处理的废水中NH3浓度为50mg1,先加石灰将PH值提高为12以吹脱NH3,要求吹脱塔出水的N含量为1.5mg1,该废水的流量为12001s,求20时的空气流量。（图见教材P199图4-26,P200图4-27）解：出水中，所含氮包括NH3和NHk+这两部分。而由图4-26.N%的质量分数在PH为12时大于99.8%o所以可以忽略NH4+,出水中含N可以认为是全由NH3贡献的。出水中要求N的含量为1mg1,所以相应的NH3浓度为1.5/14=0.1071mmo11,而水的摩尔浓度为：I(XX)/18=55.5mo11出水中NH3的摩尔分数为：0.1071×1()3JQZ=55.5÷0.1071XIO?=1.93×IO6进水中NE的摩尔分数为:(5O×1Q-3)1755.5÷(50×103)17=5.30×105进塔空气中不含NH3,故y=0.出塔X2=5.30X105°由图4-27得20的斜率为1.11。故：y2=1.11X2=1.I1x5.30XIO5=5.88XIO5则空气流量为:-ZZ(X2x1)Gr=y2-y11200×55.5(5.30×105-1.93×1O6)5.88x10-5=57844mo1s换算成流量：57844mo1s×22.41mo1×(273+20)/273=1.39×IO61Zsmo1Is时间minO510203040506080IOO130150混合液COD663645628586549516483457415380379377滤液CoD441401356306248201170126854036353、将某工厂废水11(COD为880mg1)及细菌培养液I1(Ce)D为410mg1)混合后，进行混合液及0.45Um孔径滤膜滤液的CoD分析结果见下表。求废水中的BOD1及处理后的残余COD。并估算需氧生物处理必须供给的空气量。解：COD对时间作图见下图:700由于废水与培养液各I1,所以稀释系数为(1+1)/1=2.废水的BoD1为:BOD1=2×(441-35)=806mg1处理后残余COD为:废水COD-BOD1=880-806=74mg1处理过程中摄取氧气为:2×(663-377)=572mg1按传氧速率5%及空气含20%氧来计算，则所需空气量为:而空气密度为1.29g1,所以:57.2÷1.29=441即必须供给的空气合4414、计算下列颗粒在20的水中沉降或者升浮速度；(a)砂粒直径0.3mm；(b)油珠直径0.4mm,密度为08gCm3；(C)絮体直径0.6mm,密度1.05；(d)空气泡直径2mm,空气密度0.001205gcm3°水的黏度1oO；水的密度998.2kgcm3。(a)假设是层流，满足StokeS公式:vP=1PpPiTi1182000-998.21.005×103×9.8×(0.3×103)2=0.04884msRe=PyPdP998.2x0.04884x0.3x10-31.005×IO-3=14.55不满足Stokes公式，用A1ien公式X1/1.4vP=IQCz-0.40.613.9P=0.02733msRe=叫_998.2x0.02733x0.3x101.OO5×1O-3-3-=8.14满足假设要求，速度如上式所示(b)假设是层流，满足StokeS公式:1Pi-PpvP=18g=×99828°×9.8X(0.4×103)2=0.01718msp181.005×103v)Re=Pv1998.2×0,01718×0.4×IO31.005XIO-3=6.8不满足Stokes公式，用A1ien公式V=gd，=0.01194msP(13.9p104065PIDGyzP998.2x0.01194x0.3x10-3位Q面七Re=；=3.56,满足要求1.005×IO-3(c)假设是层流，满足StokeS公式：VP=1ag，=13吐2警98><(。.6><炉)2=0.01010msPI8P181.005×W3v7Re=叫4998.2x0.01010x0.6x10-31.005XIO-3=6.03不满足Stokes公式，用A1ien公式vP=1(/8)X1/1.4=0.07275ms998.2×0.07275×0.6×101.005×103=4.33,满足要求(d)假设是紊流，满足公式:T=F浮Ji,不满足紊流条件用A1ien公式=0.2381ms5、假定隔板反应池的搅拌作用完全藉拐弯处的水头损失3二来完成。如果按反应池的速度梯度G为50s-1则反应池设计中应该拐多少个弯。U值可选用平均值0.35ms,其他数据可适当假定，并求GT值。假设絮凝时间T=20min,20水的运动粘度为1OOGx1OmZ/s,由上式得水头损失力=0.3ImO221水头损失=x3x土+-,C=-Rvf12gC2Rnf前者是拐弯处的水头损失，后者是沿程损失，假设拐弯处的损失远远大于沿程损失，可以初步估计=17,应该拐17个弯，有18个廊道，廊道总长0.35×20×60=420m,每个廊道长42018=23m,设流量Q=Im?/s,水深3m,每个廊道宽约1m,每个廊道的水力半径H=0.429m,管壁粗糙系数0.014。估算由此得到的沿程水头损失为xJ1=420×空，=0.03m,比拐弯处的水头损失要小得多,cRI二一X0.429,z6IX0.42910.014J以上假设是合理的。总水头损失h=0.34m,T=22min,GT值660006、设计流量为360m3h,悬浮物浓度为150kgn,底物浓度选用1290kgn。悬浮物沉淀试验资料如下，计算浓缩池面积及底流流量。固体浓度kgm3沉淀浓度/mmmin11008.942005.463003.324001.995001.286000.8707000.6168000.4439000.33410000.25211000.196解：算出相应的固体通量，见下表:固体浓度kgn'沉淀浓度/mmnin-1固体通量hkgm2min1008.940.8942005.461.0923003.320.9964001.990.7965001.280.6406000.8700.5227000.6160.43128000.4430.35449000.3340.300610000.2520.252011000.1960.2156根据表中数据，作-夕曲线，如下图所示。图b-p曲线在浓度轴上取底流浓度=1290kgn,作火-曲线的切线，与通量轴交于min=0.931kgm2mino取安全系数1.3,则8设=智=詈=0.716kgm2min由污泥平衡：p0(1+r)=pMrr_APU-Po=0134=1446m%殳计算结果为d=42.9m,取43m则仆设=1452m2水力负荷:=0.286mh=4.77mmmin夕=ZOOkgZn?=5.43mm/min<vp=¾=150kgm,可行由物料恒算：（i+）Qq°=24+2a溢流带出的固体很少，可忽略不计，故有：（1+）Q70=0a故Qu=0+）>4=47.30m5/hPu7、某城市污水厂废水流量为1500m3d,规定硝化反应器进水NO3-N浓度为30mg1,溶解氧2mg1,不含NO2-N要求设计脱氮反应器在当地冬季气温10和PH为7.0的条件下，达到90%的脱氮效率，电子供体为甲醇。解：（1）确定比脱氮速率RN为N=007×1.06（,0-20）=0.039,（2）假定脱氮池中M1VSS为IOOOmg/1,利用比脱氮速率的物理概念=28.8/v_IO(X130-30(1-0.9)IooO0.03924一校核水力停留时间。V_Q2887IoOom3"×24=0.69/?（3）污泥产量为QAXIQOOIoooQAX=0.53p,+0.32PNO2+0.19DO0.53×30+0+0.19×2=16.28J（4）甲醇投量为Q%IQOOToooQpm=G2.47a,+1.53p2÷0.87DO2.47×30+0+0.87×2=75.84Zg/d（5）假定沉淀池污泥浓缩后浓度为3000mg1,则污泥回流比K=11500wg/13000mg1-1500瓶g/1（6）如果从沉淀池底排泥，排泥量QW为初等夸”校核污泥龄”段=WZ"77"复算X值为mg/1=I103mg/10.664×(30-3)1.77×241+0i77-24与假定值I（MM）mg/1差别不大，所以用简化计算方法设计是可以的。8、利用下列数据设计肉罐头厂废水的厌氧接触工艺：废水量Q-50n?/d；COD=4000mg1;试验求得Yg=0.042;b=0.011d;预定运行温度为25,试计算接触反应器的容积、甲烷产量和搅拌所需功率。解：求aminko=(6.67)10。以35-25)=4.72J,K=2.224×100046x(35-25)=6.41mgI1=K+p=2224+4000d=372d<mMckiip-b+p)0.042×6.67×40-0.011×(2.224+4000)(-一"(2)计算出水浓度K(1+3)2.224×