第一次習題

1、一污水廠出水排入某河流，排入口此前河流的流量Q=1.2m3/s,

BOD5=2.1mg/L,Cl-=5.0mg/L,NO-3=3.0mg/L；污水廠出水的流量q=8640m3/d,

BOD5=25mg/L,Cl-=80mg/L,NO-3=10mg/Lo假定排入口下游不遠某點處出水

與河水即得到完全混合，求該點處的）河水水質。

sc1.2x2.1+O.lx2.5…

BOD=---------------------=3.86mg/L

S1.2+0.1

z1.2x5.0+0.1x801…

Cl------------------------=10.777^/L

1.2+0.1

-1.2x3.0+0.1x10一彳「

NO.----------------------=3.54〃2g/L

31.2+0.1

2、某生活污水經沉淀處理后的出水排入附近河流，各項參數如表所示，試求:

（1）1天后河流中的溶解氧量；（2）最低溶解氧、臨界虧氧量及其發生的時間。

計算所需有關參數如下表:

參數污水廠出水河水

流量（m3/s）0.25.0

DO(mg/L)1.08.0

水溫℃1520

BOD5(mg/L)1002.0

kl(20)=0.2(d-1)k2(20)=0.3(d-1)

19stic下飽和溶解氧為9.14mg/L

0.2x100+5.0x2.0…r

(1)BOD5=--------------------=5.77〃?g/L=5.77/1-10-O2x5=6.4

().2+5.()

“0.2xl.0+5.0x8.0

DO=-------------------=7.73mglL

0.2+5.()

.1.5x0.2+20x5.0

I=-------------------二198C

0.2+5.()

(2火(19.8)=0.2x1.047d"TO)=o]98,^(19.8)=0.3x1.024(,98-201=0.297J-1

D-—(10大一10十A。x10-"

后2

=0.198x6.41O-C.198X1_10-o.297xi)+(914一773)x1。皿*

0.297-0.198

=2.37mg/L

1天后的。。=9.14-2.37=6.77機g/L

11內1Dod)

k「kjk、2J

1,0.297

------[f11—(914-7.73)(。.297-0198)27。

0.297-0.1980.1980.198x6.41

b

。二*)xio也

=51更X6.41X1(T°-98XL27

0.297

2A0mg/L

第二次習題

1、簡要闡明自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀與壓縮沉淀各有何特點。P61

2、非凝聚性懸浮顆粒（自由沉降）在靜置條件下日勺沉降數據列于下表。試確定

理想平流式沉淀顆粒沉淀速度為0.03m/min日勺懸浮顆粒清除百分率。試驗用口勺沉

淀柱取樣口離水面120cm和240cmoC表達在時間t時由各個取樣口取出BU水樣

中所含日勺懸浮物濃度，Co表達初始日勺懸浮物濃度。

時間l(min)01530456090180

120cmc處10.960.810.620.460.230.06

C/Co

240cmc處10.990.970.930.860.700.32

C/Co

時間t(min)1530456090KX)

1.2m時殘0.960.810.620.460.230.06

存顆粒％

1.2m時沉0.08().040.02670.020.0130.0C67

降速度

2.4m時殘0.990.970.930.860.700.32

存顆粒％

2.4m時沉0.160.080.0530.040.02670.013

降速度

AXi.2(%)1010101010107

U|.20.0270.0230.0190.0160.0130.010O.(X)4

Ax1.2U|.2(%)0.270.230.190.160.130.10.028

ZX1.2U|,2=1.11%

AX2.4（%）1010101010104

U2.40.0260.0220.01850.0160.0120.0080.001

AX2.4U2.4（%）0.260.220.1850.160.120.080.004

ZX2.4112.4=1.07%

1.2相時77=（1-0.67）+0，（）l11=0.33+0.37=70%

0.03

24〃時77=（1-0.74）+Q，17=0.26+0.356=62%

0.03

【例】已知某城市污水處理廠的最大設計流量為0.2m」/s.最小設計流量為0.1m

總變化系數K,=l.50,求沉砂池各部分尺寸.

【解】】見圖3.2.l(a,b)J

1-1

圖3.2.1(a)平漉式沉砂池計算圖1

圖3.2.1(b)平流式沉砂地計算圖2

1)長度。

設0=0.25m/s=30s,L=vt=0.25X30=7.5mo

2)水流斷面積

*Qmax0.2八Q2

A=-----=T-TT=0.8m‘

v0.25

3）池總寬度。

設〃=2格，每個寬6=0.6m,則

6="6=2X0.6=1.2m

4）有效水深

^2=4=駕=0.67m

251?4

5）沉砂斗所需容積。

設丁=2d

QaxXT864OO0.2X30XZX864U0.

V=KAO6=L5X10?=°

6）每個沉砂斗容積。

設每個分格有2個沉妙斗，共有4個沉砂斗，則

0?69八1?3

%=Fxl=617m

7）沉砂斗各部分尺寸（見圖3.2.2）。

設斗底寬s=0.5m,斗壁與水平面的傾角55%4?兒=

0.35m,砂斗上口寬

2X0.35

+0.51.0m

tg55°

沉砂斗容積

Vo=+2aax+2a|)

圖3.2.2沉砂斗

=喑(2XI2+2X1X0.5+2X0,52)

0

=0,2m3(七o.17m3)

8）沉砂室高度。

采用重力排砂，設池底坡度為0?06,坡向砂斗,沉砂室含兩部分:一部分為沉砂斗，另

一部分為沉砂池坡向沉砂斗的過渡部分，沉砂式的寬度為

[24+0）+0.2]

lt=/一紇二=九5-23】一0,2=265m（0.2為二沉砂斗之間隔壁厚）

陽=后+0.06XZ2=0.354-0.06X2.65=0.51m

9）沉砂池總高度。

設超高A]=0.3m

“="+怎+%=0?3+0?67+0.51=1.48m

10）驗算最小流速.

在最小流量時，只用一格工作。i=D，即

kn==1yX067=0,25m/s>0.15m/s

^l^nun1XU*0XV*t）/

Ml蕭:黑水處理廠的最大設計流量為。,8m%,求曝氣沉砂池的各部分尺寸,

^1-AuI4?Q/

D池子總有效容積.

設￡=2min

V=Qa/60=0.8X2X60=96m3

2）水流斷面積。

設，1=O?Im/s

4=21ss=口

U0.18m

3）池總寬度.

設陽=2m

“R=元A=萬8=鈾

4）每個池子寬度。

設〃=2格

6=-=-y=2m

n2

5）池長

_3L__96_1

Lr=7=T=129mrY.

6）每小時所需空氣量。

設d=0.2m3/m',則有

q=JQnux3600=0.2X0,8X3600=576m3/h

7）沉砂室設計計算。

設沉砂斗為沿池長方向的梯形斷面渠道，沉砂斗體積

a+%

XhXL

23

沉砂室坡向沉砂斗的坡度為i=0.1?0.5；

沉砂斗側壁與水平面的夾角a<55°；

沉砂室所需容積，計算方法與平流沉砂池相同。

【例】某城市污水處理廠最大設計流員43200m3/d,設計人口250000人，沉淀時間

1.50h,采用鏈帶式刮泥機，求沉淀池各部分尺寸。

【解】無污水懸浮物況降資料。

1）池子總面積：

設表面負荷g'=2.0m3/（m2?h）,設計流量：：0.5ms/s,M

「QaX36000.5X3600

A=---------?-------=----------------=o9n0n0rmTi3

q2

2）沉淀部分有效水深

%=q"=2X1.5=3.0m

3）沉淀部分有效容積

V=X￡X3600=0.5X1.5X3600=2700m3

4）池長。.

設水平流速v=3.70mm/s,則

L=vzX3.6=3.7X1.5X3.6=20m

5）池子總寬度

B=A/L=900/20=45m

6）池子個數.

設每個池子寬4.5m,則

n=B/b—45/4.5=10個

7）校核長寬比。

長寬比

千=匿=4.4>4.。（符合要求）

8）污泥部分需要的總容積

設T=2d污泥量為25g/（人-d）,污泥含水率為95%,則

每人每日污泥量

Q25X100八「ci/??ix

S=aoo-95）Xlobo=°-5°L/（人.d）

SNT

V==0.5X250000X2.0/1000=250m

9）每格池污泥所需容積

V"=衛=250/10=25m3

n

10）污泥斗容積。

采用污泥斗見圖3.3.7.

h\=43-a5tg60。=3.46m

乙

%=gX3.46X（4.5X4?5+0?5X0.5+V4.52X0,52）=26m

11）污泥斗以上梯形部分污泥容積

（204-0.3-4.5）X0.01=0.158m

Zj=20+0.3+0.5=20.80m

Z2=4.50m

3

v2=（絕-HQ*.,、。X、0.158X4.5=9.Om

12）污泥斗和梯形部分污泥容積

匕+匕=26+9=35.00m3>25m3

13）池子總高度（見圖3.3.7）.

設緩沖層高度展=0?50m,則

以=陽+4+陽+兒■

陽=兒+人；=0?158+3.46=3.62m

H=0?3+2.4+0.5+3.62=6.82m

【例】某城市污水廠的最大設計流irtQa=2450m3/h,設計人口N=34萬，采用機械

刮泥,設計福流式沉淀池，

【解】(見圖3.3.19)

圖3.3.19沉淀池計算示意圖

(1)沉淀池表面積。

取go=2m3/(m2?h),n=2座，則

AQtnax2450crcv

?

A=nq=°N9VX-9/=6125m

池徑

X612.5

=27.9m(取D=28m)

(2)有效水深。

取沉淀時間f=l.5h,則

九2=9/=2XL5=3m

(3)沉淀池總高度：

每天污泥量用下式計算:

?SNt0.5X34X10*X4?-

%=堿=1000X2X24=I*2m

式中,S取0.5L/(人?d),由于用機械刮泥,所以污泥在斗內儲存時間用心。

污泥斗容積用幾何公式計算

7r

匕=牛環+“2+電=-產0+2X1+I2)=12.7m

3J

九5=S一廠2)tga=(2—l)tg600=1.73m

底坡落差

A4=(A—r])XO.05=0.6m

因此，池底可儲存污泥的體積為

叭=坐3+R+rf)=-一0?6(M2+14X2+2?)=143.2m3

43

共可儲存污泥體積為

匕+%=12.7+143.2=156m3>14.2m3(足夠)

沉淀池總高度

H=0?3+3+0.5+0?6+1?73=6.13m

(4)沉淀池周邊處的高度為

人1+力2+陽=0?3+3?0+0.5=3.8m

(5)徑深比校核

D/h2=28/3=9.3(合格)

第三次習題

1、氣浮法分離的重要對象是什么？氣浮工藝必須具有的基本條件有哪些？

答：氣浮法重要用于對那些顆粒密度靠近或不大于水的細小顆粒U勺分離。

氣浮工藝必須滿足的基本條件：

必須向水中提供足夠量的細微氣泡；

必須使污水中的污染物質能形成懸浮狀態；

③必須使氣泡與懸浮的物質產生粘附作用；

2、加壓溶氣氣浮法的基本原理是是什么？有哪幾種基本流程？各有何特點？

答：基本原理：空氣在加壓條件下溶入水中，而在常壓條件下析出。

A、全溶氣流程：將所有廢水進行加壓溶氣，再經減壓釋放裝置進入氣浮池進行固液分離;

特點：電耗高、但氣浮池容積小

B、部分溶氣流程：將部分廢水進行加壓溶氣，其他廢水直接送入氣浮池，

特點：省電，溶氣罐小

C、回流溶氣流程：將部分出水進行回流加壓，入流廢水宜接進入氣浮池,

特點：合用于SS高的原水，但氣浮池容積大；

3、何謂膠體穩定性，簡述膠體脫穩和凝聚的作用機理。

膠體穩定性：膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性;動力學程定性：顆粒布朗運動

重力影響的能力：匯集穩定性：膠體粒子之間不能互相匯集的特性；

B、膠體脫穩和凝聚的作用機理

?壓縮雙電層（加入電解質進行脫穩）

電解質加入與反離子同電荷離子與膠粒吸附口勺反離子發生互換或擠入吸附層膠粒

帶電荷數減少減少電動電位使擴散層厚度減少

?吸附電中和

膠核表面直接吸附帶異號電荷的聚合離子、高分了?物質，膠粒等來減少電動電位，膠體脫穩;

?吸附架橋作用，高分子物質和膠粒，以及膠粒與膠粒之間II勺架橋：?網捕作用

金屬氫氧化物形成過程中對膠粒的網捕；

4、何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者的碰撞速率與哪些原因有關。

同向絮凝：由水力或機械攪拌產生；

異向絮凝：由布朗運動導致的碰撞，重要發生在凝聚階段；

異同向絮凝日勺碰撞速率有關原因：顆粒物數量濃度、水溫，

同同向絮凝小J碰撞速率有關原因：顆粒物數量濃度、顆粒尺寸、速度梯度：

5、影響混凝效果的重要原因有哪幾種？這些原因是怎樣影響混凝效果的。

1）水溫：

?無機鹽混凝劑水解是吸熱反應，低溫水混凝劑水解困難；低溫水的粘度大，水中雜質顆粒

的布朗運動減弱，碰撞機會減少，不利膠體脫穩凝聚:

?水溫低時，膠體顆粒水化作用增強，阻礙膠體凝聚：

2)水口勺pH；?無機鹽水解導致pH的卜.降，影響水解產物形態；?最佳pH處日勺混凝效果

最佳、反應速度最快；

3)水中雜質；?水中雜質濃度低，顆粒間碰撞機會減少，混凝效果差；對策：1)加高分

子助凝劑；2)加粘土；

4)水力條件。攪拌強度：混凝前期強度大(有利藥劑的擴散混合)，后期逐漸減弱(有助于

絮體成長)?攪拌時間：混凝前期時間短，后期時間長；

6、用氯氣處理某工業含氟廢水，已知水量為lOmVd,含［CN］濃度為500mg/L,為

將水中所有鼠轉為氮氣，需用多少氯氣？

Cl2+H20=HC1O+HC1HCIO=H*+OCT

-

CN+ocr+H2O=CNC1+2(KCNCi+2OH-=CNO'+CT+H20

-

2CNO+3OCT+2H=C02+N2+3C1-+HQ

總反應：2CW+50Cr+2H=2C02+N2+5Cr+H20

需用的氯氣;(5/2)*(10*500/26)*35.5*2=34.13kg/d

7、一種都市小型水處理廠以MgO為藥劑處理水量為L56X107L/d時生活污水，使

污水中所含磷、氮化合物通過化學沉淀反應一并清除，若按污水中含30

mg/LHzPOj作化學計量計算，則每天產渣量多少？

沉淀反應方程為：H2P0產+NH；+MgO+5H20=Mg(NH.)2P04*6H20

沉淀反應方程為：H2PO/+NH；+MgO+5H2O=Mg(NII)POj6H2O

HF05+NH；+MgO+5H20=Mg(NH.,)PO46H2O

每天產渣量=(1.56*107*30*10-3/97)*245=1.18*103kg/d

第四次作業

1、簡述光催化氧化的重要作用機理及影響原因。

光催化氧化是在水中加入一定量"勺半半導體催化劑（Ti02或CdS）,催化劑在紫外光輻射下

產生自由基，氧化有機物，見圖

■化劑.如6.45

還康務,如

?OH.HOO-中?化態,K81.OH

■

一

■代

U機.

+e-

+

h++H20——>OH+H

h++OFT——>OH

-OH+RH——>R+H2O

—>CC）2+凡0（光催化氧化）

A、催化劑：N型半導體（Ti02、ZnO、CdS、WO3等）

Ti02：金紅石型、銳鈦型（催化活性高）；顆粒尺寸：粒徑比表面積活性

B、光源和光強：

光源：只有波長不大于387nm的|光子才能激發它；

光強：低光強：有機物降解速率與光強呈線性關系；高光強：降解速率與光強平方根呈線性

關系；C、pH值：影響有機物的降解；D、外加氧化劑：H2O2、K2S2O8（電子浮獲劑）

E、鹽Mn2+、Fe2+克制四氯乙烯的光催化降解，HC03-對三氯:甲烷降解有明顯的干擾作

用；

2、簡述電解上浮法和電解凝聚法的作用原理。

廢水電解時，由于水的電解氯化，在電極上會有氣體(如H2、02及C02(電解有機物)、

CI2(電解氯化物)等)析出。借助于電極上析出的微小氣泡而浮上分離疏水雜質微粒的技

術稱為電解浮上法。采用鐵、鋁陽極電解時，在外電流和溶液作用下，陽極溶解出Fe3+、

Fe2+或A13+它們分別與溶液中的0H-結合成不溶于水的Fe(0H)3、Fe(0H)2、AI(0H)3這些

微粒對水中膠體粒子的凝聚和吸附活性很強。運用這種凝聚作用處理廢水中的有機或無機膠

體的過程叫電解凝聚。

3、電解上浮法在廢水處理中的重要作用有哪些？

進行電解浮上法時，除了具分離細小懸浮物外，陽極還具有減少B0D和C0D、脫色、脫臭、

消毒的能力，陰極還具有沉積重金屬離子的能力。

4、試分別舉例闡明電化學氧化和電化學還原的作用原理。

電化學氧化：陽極接受電子、相稱于氧化劑，氧化水中污染物；

ACN-+20H--2e=CNO-+H2O

D2CNO-+4OII--6c=N2+2CO2+2II2O

電化學還原：陰極可以給出電子，相稱于還原劑，可使廢水中的重金屬離子還原出來，沉積

于陰極，加以呵I收運用

(a)陽極氧化：Fe=Fe2++2e

(b)間接還原:

Cr2O72-+6Fc2++14H+=2Cr3++6Fc3++7H2O

CrO42-+3Fc2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O

(c)陰極還原：

Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O

CrO42-+8H++3c=Cr3++4H2O

(d)沉淀清除：

Cr3++3OH-=Cr(OH)3

Fe3++3OH-=Fe(OH)3

5、簡述加氯消毒的原理，pH對消毒效果有何影響？

水中加氯后，發生?的重要反應如下：

C/2+H20<=>HOCI+CT+H+

HOCl<^H++OCr

產生的OCL和HOC1均具有氧化能力，但HOCi日勺殺菌能力比強得多，重要由于系中性分子,

可以擴散到帶負電的細菌表面，并穿過細胞膜滲透細菌體內。由于氯原子的氧化作用破壞了

細菌體內的)酶而使細菌死亡。O。-則帶負電，難于靠近帶負電的細菌，因此雖有氧化作用，

也難起到消毒作用。此外，多種氯胺水解后，又變成H0C1,因此它們也具有消毒殺菌口勺能

力，但不及H0C1強，并且殺菌作用進行得比較緩慢。

pH越低HOC1占優勢，消毒效果越好,pH越高占優勢OC1-消毒越差

6、什么叫游離(自由)性氯、化合性氯？消毒效果有何區別？

游離(自由)性氯：CI2、HOCKOCI-

化合性氯：NH2CKNHC12

游離(自由)性氯H0C1消毒效果好，而化合性氯通過水解反應可以仍得到HOC1,消毒效

果彳氐O

7、吸附等溫線的重要類型及意義。

重要類型：Freundlich型，Langmuir?型和BET型。

q=KC7>(經驗式)

q-吸附量；

C-吸附質平衡濃度g/L；

K,〃一常數；

1)Freundlich型：吸附量和吸附平衡濃度都不存在極限值.

l/n=O.1-0.5易吸附

l/n>2難吸附

2)Langmuir型：合用于及分子層吸附，在低濃度時，吸附量與平衡濃度存在線性關系，當

abC

q=--------

i+bC

吸附平衡濃度達一定值后，吸附量不在發生變化，存在一極限值。

3)BET型：合用于多分子層吸附，吸附量不存在極限值，平衡濃度存在一極限值。

BCq.

q=(Q-on+c^-ixc/cj]

通過吸附等溫線所得的吸附量的措施簡便易行，為選擇吸附劑提供比較可靠口勺數據，對吸附

設備的設計有一定口勺參照價值。

8、比較物理吸

吸附特征對比表附和化學吸附

主要特征物理吸附化學吸附的重要區別。

吸附力分子間力化學鍵力

選擇性不明顯很明顯

吸附熱較小較大，近于反應熱

<41.9kJ.mol183.7-418.7kJ.mol1