水污染控制習題

1、Page 52Eg5.1 在企業(yè)廢水中懸浮顆粒濃度為c0，利用一有效水深為120cm的沉降柱進行沉降實驗，在沉降時間t時從取樣口采樣測得的懸浮顆粒濃度為c，其實驗數(shù)據(jù)列于表5.1中，求沉降速度為5cm/min的懸浮顆粒的去除百分率。表5.1 沉降實驗結(jié)果時間t/min010204080120160c/c010.980.860.650.310.160.09解 與各沉降時間相對應的顆粒沉降速度計算結(jié)果如表5.2。表5.2 顆粒沉降速度計算結(jié)果時間t/min010204080120160u(=H/t)/(cm·min-1)12631.510.75以u為橫坐標，c/c0為縱坐標作圖，見圖5.

2、4。當u0=5cm/min時，小于給沉降速度的顆粒量與全部顆粒量的比值x0=0.775，積分式可通過圖解求出，約等于圖5.4中各矩形面積之和0.1（0.5+1.0+1.35+1.75+2.25+2.75+3.4）+0.075×4.33=1.6248則沉降速度為5cm/min的懸浮顆粒的總的去除率為Page 53Eg5.2 圖5.6是某城市污水中懸浮顆粒的沉降實驗結(jié)果，試計算經(jīng)過30min沉降后，在2.0m深處的總?cè)コ?。?按照公式（5.21）計算（注：式中26.6%的等效去除率為內(nèi)插值，相當于沉降速度為2m，沉降時間為30min時的表觀去除率。）Page 57Eg5.3 某城市新區(qū)

3、每天排放工業(yè)廢水和生活污水總量為12000m3，混合物水中懸浮物質(zhì)的濃度為280mg/L，擬通過一級沉淀處理去除懸浮固體，要求沉淀效率達到60%，初次沉淀污泥的含水率為97%，污泥容重約為1000kg/m3，沉降實驗結(jié)果如圖5.14所示，試設(shè)計一平流式沉淀池。解 有沉降實驗曲線可查得，當沉淀效率達到60%時，沉降時間t1=65min，顆粒沉降速度u0=0.4mm/s=1.44m/h，亦即表面負荷率q=1.44m3/(m2·h)。為了使設(shè)計參數(shù)留有余地，對表面負荷和沉降時間分別乘以安全系數(shù)1/1.5和1.75，故設(shè)計表面負荷設(shè)計沉降時間設(shè)計污水量為設(shè)計沉降速度為（1） 沉淀區(qū)的總有效面

4、積（2） 采用兩個沉淀池，每個沉淀池表面積為（3） 沒吃的流量為250m3/h，則沉淀池的有效水深h1為（4） 每個沉淀池的寬度b取7m，則池長L為（5） 儲泥斗容積的計算每日產(chǎn)生的污泥量為沉淀池儲泥斗按兩日儲存量計算，則儲泥斗的總儲存量為則每個沉淀池的污泥量W為每個沉淀池只設(shè)一個儲泥斗，則每個儲泥斗的容積為則從計算結(jié)果看，每個沉淀池的儲泥斗容積可容納兩日的污泥量。（6） 沉淀池總長度H式中，h1為沉淀區(qū)有效水深，上面計算得到1.82m；h2為超高，取0.3m；h3為緩沖層高度，采用機械刮泥設(shè)備時，取0.6m；h4為儲泥斗深度，為5.63m。則（7） 沉淀池總長度LT式中，0.5m為池前端進口

5、處擋板距進口的距離；0.3m為出口處擋板距出口的距離。刮泥拍你設(shè)備的設(shè)計此處從略。Page 61Eg5.4 某城市污水處理廠平均廢水流量為0.28m3/s，最大流量為0.4m3/s，由沉降實驗確定的設(shè)計上升流速為0.7mm/s，沉降時間為1.6h，試設(shè)計計算豎流式沉淀池的各部分尺寸。解 （1）按最大流量進行設(shè)計計算，采用8個沉淀池，每池最大流量為（2）池內(nèi)設(shè)中心管，污水在其中流速v0取0.03m/s，喇叭口處設(shè)置反射板，則中心管有效過水斷面面積A1和直徑d分別為（3）沉淀池的有效水深即中心管的高度為（4）喇叭口直徑為反射板直徑為中心管喇叭口與反射板間的縫隙高度為（5）沉淀池工作部分的有效斷面面

6、積為沉淀池的總面積為每個沉淀池的面積為（6）沉淀池的直徑為驗算：，符合設(shè)計規(guī)范要求。（7）污泥區(qū)圓錐體（或棱臺）部分的容積V1的計算。取下部截頭圓錐底的直徑為0.4m，儲泥斗傾角為45o，則（8） 沉淀池總高度H為Page 96Eg7.1 某化工廠排放的工業(yè)廢水，COD約為440mg/L，采用活性炭吸附進行處理，由靜態(tài)吸附試驗得到的等高溫吸附方程為：，動態(tài)的吸附柱實驗室使廢水在截面積為0.785cm2，活性炭填充密度為0.7g/cm3的吸附柱中，以3mL/min的流量進行吸附，得到炭柱的不飽和分率為0.525，動態(tài)吸附容量為370mg/g，吸附柱在9.3h達到穿透點，28.3h達到飽和。試計算

7、吸附過程的設(shè)計參數(shù)，吸附塔效率、徑高比及水流線速度。解 （1） 由吸附等溫方程得吸附塔效率 （2）由式（7.26）得吸附區(qū)推移速度為吸附區(qū)高度由式（7.30）可知：，即解得 吸附柱直徑徑高比 （3）水流線速度Page 97Eg7.2 某化工廠每小時排出含COD 40 mg/L的廢水50m3。擬采用活性炭吸附進行深度處理，將COD降為4mg/L。由吸附實驗得到吸附等溫方程為（mgCOD/mg炭）。試問：（1）采用單級吸附所需的活性炭量為多少？（2）采用二級逆流吸附所需的活性炭量為多少？第一級的出水濃度為多少？解 （1）采用單級吸附，當ce=4mg/L時，平衡吸附容量為由式（7.31）得（2）由式

8、（7.39）和式（7.40）分別可得兩式聯(lián)立得由吸附等溫方程可知所以將代入，求得，即與c1對應的平衡吸附容量Page 199Eg 某社區(qū)擬采用活性污泥法工藝處理其生活污水，日污水量為9000m3，進入曝氣池的BOD5為350mg/L，時變化系數(shù)為1.5。要求出水BOD5小于20mg/L，水溫20，試設(shè)計計算曝氣池的主要尺寸和曝氣系統(tǒng)（經(jīng)實驗測得污水與清水的氧傳遞系數(shù)之比=0.8，污水與清水的飽和溶解氧濃度之比=0.9）。解 （1）曝氣池尺寸的計算處理效率，查表14.1，確認宜采用普通活性污泥法工藝。表14.1 常用曝氣池主要設(shè)計參數(shù)運行方式污泥負荷/kg BOD5/(kg MLVSS·

9、;d)混合液污泥濃度/g·L-1停留時間/d污泥回流比/%BOD5去除率/%普通曝氣法0.20.42.03.04820509095完全混合曝氣0.30.44.06.03530050090延時曝氣0.050.153.06.01836751507595漸減曝氣0.20.41.53.04825508595去污泥負荷Fw為0.3 kg BOD5/(kg MLVSS·d)，混合液污泥濃度X取為3g/L，污泥回流比r取50%，則按式（14.7）求得污泥容積指數(shù)為此數(shù)介于50150之間，符合要求。曝氣池的有效容積為取有效水深H1=2.7m，設(shè)計兩組曝氣池，每組池面積取池寬B=4.5m，B

10、/H1=4.5/2.7=1.66，介于12之間符合要求，則池長L=A/B=648/4.5=144mL /B=144/4.5=32>10，符合要求。將曝氣池設(shè)計為四廊道式，則每廊道長為取超高為0.5m，故總高H=2.7+0.5=3.2m進水方式設(shè)計：為使曝氣池靈活的運行，將進水方式設(shè)計成：既可集中從池首進水，按普通活性污泥法運行；又可沿配水槽分散多點進水，按多點進水法運行；也可沿配水槽集中從池中部某點進水，按接觸穩(wěn)定法運行。曝氣池平面尺寸如圖14.24所示。（2）曝氣系統(tǒng)設(shè)計采用鼓風曝氣系統(tǒng)。 平均需氧量的計算。平均需氧量按合成系數(shù)法估算c(O2)=AQ·S+BVX此式中A的取值

11、范圍為0.420.53，B的取值范圍為0.0880.11。本題A取0.53，B取0.11，假定污泥中揮發(fā)性組分占有的比率為0.75，則每日去除的BOD5=Q·S/1000=9000×（350-20）/1000=2970kg去除每千克BOD5的需氧量=2440.35/2970=0.82kg 最大需氧量的計算。時變化系數(shù)k=1.5最大需氧量與平均需氧量之比=134.5/101.7=1.32 供氣量的計算采用穿孔管擴散設(shè)備，將其安裝在距池底0.2m處，故淹沒深度為2.5m。20時氧的飽和溶解度cs(20)=9.2mg/L，30時氧的飽和溶解度cs(30)=7.6mg/L。故，穿孔

12、管出口處絕對壓力為pb=1.033+2.5×100×1/1000=1.283kg/cm2空氣離開曝氣池水面時氧的濃度c(O2)為式中，EA為穿孔管的氧轉(zhuǎn)移效率，此處取值為6%。曝氣池中平均氧飽和濃度（按最不利條件考慮）而csm(20)=9.2(1.283/20.66+20/42)=10.1mg/L20時，脫氧清水的充氧量為（取沸水中氧的實際濃度c=1.5mg/L）相應地，最大需氧量Q(O2)max=168.1×1.5=252.2kg/h，則曝氣池的平均供養(yǎng)量為去除每kg BOD5所需要的供氧量為9338.9×24/2970=75.5m3每立方米污水的供氣

13、量為9338.9×24/9000=24.9m3相應地，最大供氣量為Gs,max=1.5Gs=1.5×9338.9=14008.4m3/h可提升回流污泥的供氣量為回流污泥量的5倍，取回流比r為100%，則提升污泥的空氣量為5×9000/24=1875 m3/h故，總供氣量為Gs,t=14008.4+1875=15883.4 m3/h 空氣管的設(shè)計計算按圖14.24所示尺寸，兩相鄰廊道設(shè)置一條配氣干管，共設(shè)6條；每條干管設(shè)16對豎管，共設(shè)置192根豎管。每根豎管最大供氣量為14008.4/128=109.4 m3/h曝氣池一端的兩旁各設(shè)置一污泥提升井，每井之供氣量為1

14、875/2=937.5 m3/h空氣管的直徑可按照所通過的空氣流量和相應的經(jīng)濟流速求得。穿孔管壓力損失取0.5m，則總壓力損失為空氣管道系統(tǒng)與穿孔管壓力損失之和，取1.0m。 鼓風機的設(shè)計計算鼓風機所需壓力p=2.5+1.0=3.5mH2O柱，即3500mmH2O柱。鼓風機所需供氣量：最大供氣量 GsT,max=15883.4 m3/h；平均供氣量 GsT,ave=9338.9+1875=11214 m3/h；最小供氣量 GsT,min=0.5×GsT,ave =5607m3/h?？筛鶕?jù)所需供氣量和壓力，選擇鼓風機型號和臺數(shù)，需備用一臺。Page 223Eg16.1 某城市新區(qū)有人口

15、9.2萬人，平均每人每天排水量為100L，BOD排放量為25g BOD5/(人·d)，擬采用高負荷生物濾池進行處理，回流比定位1.5，處理后出水的BOD5要求達到20mg/L，試設(shè)計一生物濾池（據(jù)試驗，BOD5容積負荷Nv為0.9kg BOD5/m3濾料·d）。解 （1）確定各項設(shè)計參數(shù)污水量的計算Q=92000×0.1=9200m3/d每天污水中BOD5量92000×25=2300000g/d=2300kgBOD5/d污水BOD5濃度S0=2300/9200=0.25 kgBOD5/m3=250mg/L根據(jù)回流比R=1.5，求得進入生物濾池污水BOD5

16、值（2）生物濾池各部分尺寸的計算與確定根據(jù)實驗所得容積負荷，求得生物濾池總?cè)莘e為濾池的深度定為2.0m，則濾池的總面積為A=2862/2.0=1431m2確定濾池數(shù)量及直徑設(shè)置四個濾池，則每座濾池的面積為A1=1431/4=358m2濾池直徑經(jīng)過計算確定：采用直徑為21.5m，高為2m的高負荷生物濾池4座。生物濾池的設(shè)計計算也可按照BOD降解動力學公式進行計算，在此不再贅述，請參閱有關(guān)設(shè)計手冊。Page 224Eg16.2 某城鎮(zhèn)共有人口7000人，平均每人每天排放污水120L，其中BOD20含量48g。已知冬季平均水溫為12。擬采用塔式生物濾池進行處理，試設(shè)計一塔式生物濾池，使處理后出水的B

17、OD20不大于35mg/L。解 （1）確定設(shè)計參數(shù) 污水量Q=7000×120=840000L/d=840m3/d 每日排出的BOD20 污水的BOD20濃度 確定容積負荷：據(jù)處理后出水BOD20不大于35mg/L和冬季平均水溫為12兩個條件，從有關(guān)設(shè)計手冊中查閱塔式生物濾池容積負荷與出水BOD20的關(guān)系圖，得容積負荷Nv=1800 g BOD20/(m3·d)。（2）濾池尺寸的計算 濾料體積 濾料層總高度的確定：據(jù)進水BOD20為400mg/L，從有關(guān)設(shè)計手冊中查得H=14m。 濾池的總平面面積A=V/H=170.3/14=12.2m2采用2座濾池，則每座濾池面積A1=A

18、/2=12.2/2=6.1m2 濾池直徑 校核水力負荷Nq=Q/A=840/12.2=68.9 m3/(m2·d)，水力負荷偏低，可將處理后的污水回流進行稀釋。如回流比為20%，則Nq=82.6 m3/(m2·d)，基本符合要求。 濾池總高度HTHT=H+h1+(m-1)h2+h3+h4式中，H為濾料層總高度，m；h1為超高，h1=0.5m；h2為濾料層間隙高，h2=0.20.4m；m為濾料曾數(shù)量； h3為最下層濾料底面與集水池最高水位距離，h30.5m；h4為集水池最大水深，m。上式中，H=14m，分為6層，每層濾料厚度為2.35m，則H=14.1m；h1=0.5m；h2=0.3m；h3=0.4m；h4=0.5m。則HT=14.1+0.5+0.3（6-1）+0.4+0.5=17m 校核塔徑與塔高比值 設(shè)計完畢。Page 238Eg 欲對某有機廢液進行高溫消化處理，水量為52