污水处理习题及答案.docx

污水处理习题及答案.docx

《污水处理习题及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水处理习题及答案.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

污水处理习题及答案

水处理习题及答案

1、某废水中的悬浮物质浓度不咼，且均为离散颗粒，在一有效水深H为1.8m的沉淀柱内作沉淀试验，结果如下：

时间t

0

60

80

100

130

200

240

420

取样浓度C

（mg/L）

300

189

180

168

56

111

78

27

试求此废水在一负荷为25m3/m2.d的沉淀设备内悬浮物质的理论总沉降去除率。

7

解：

（1）计算各沉降时间下，水中残余颗粒所占百分数与相应沉降速度;

时间t（min）

60

80

100

130

200

240

420

残余颗粒百分数C/C0（%）

63

：

60

56

52

37

26

:

9

沉降速度u=H/t（m/min）

0.03

0.025

0.02

0.0155

0.01

0.0083

0.0048

（2）画残余颗粒百分数与沉降速度间的关系曲线如图;

31Z-H视嘉爾百特蝕占加障漓度关基曲抽

（3）计算指定的颗粒沉速：

u0=25（m3/m2.d）=0.0174（m/min）

由图查得：

小于指定沉速uo的颗粒与全部颗粒的比值x°=54%;

（4）由公式中的积分部分°udx可由图求出，相当于各矩形面积u」：

x之和

也x（%）

"6

6

10

10

10

6

6

Ut

0.015

0.0122

0.01

0.0085

0.0070

0.0048

[0.0016

ut込x（%）

0.09

0.07

0.10

0.09

0.07

0.03

0.01

、Utx=0.46%=0.0046

（5）悬浮物质的理论总沉降去除率：

=（100-x°）100"wdx=（100-Xg）10°'w：

x

Uo0U0

=（100-54）100°.004J72%

0.0174

2、某居民区设计人口N=50000人，污水量最大设计流量Qmax=0.2m3/s,拟建以链带式刮泥的平流式沉淀池，沉淀时间T取为1.5h。

试设计此平流式沉淀池

1、沉淀池的表面积A

取表面水力负荷q=48m3/m2•d

q86400

max

0.286400

48

=360（m2）

2、沉淀区有效水深h2

h2二q•t二（48/24）*1.5二3.0（m）

3、沉淀区有效容积V1

V1=qmax"汉3600=0.2".5汉3600=1080（m3）

4、沉淀池长度L

设水平流速v=4・5mm/s（>5mm/9,贝U

L二v・t3600/1000=4.51.53600/1000=24（m）

5、沉淀池的总宽度b

b=A/L=360/24=15（m）

6、沉淀池的只数n：

（设每只沉淀池的宽度b'=3.75

n二b/b=15/375二4

7、校核尺寸比例

（1）长宽比L/b'=24/3.75=6.4玄4（符合要求）

（2）长深比L/h2=24/3=8（在8-12间，符合要求）&污泥区的容积

设污泥清除间隔天数T=2d，取人均干污泥量为25g/（人・d）,取污泥含水率，

由此换算成湿污泥量S=25X100/（（100-95）X1000）=0.5L/（人・d）［一般0.3-0.8L/（人・d）］

9、每池污泥量V1

3

V仁V/n=50/4=12.5（m3）

10、污泥斗尺寸及其容积V'

泥斗倾角采用60°,泥斗斗底尺寸为500mmX500mm,

上口为3750mmX3750mm

泥斗高度h”4（3.75-0.5）tg600/2=2.8（m）其容积

V'=1h4'（S1S

二12.8（3.7520.52\3.7520.52）=14.6（m3）

3

11、污泥斗以上及池底部分污泥体积V

h+|2''

V"12h4b

2

l^240.50.3二24.8（m）

式中l2=3.75

h4二（240.30.5-3.75）0.01二0.2（m）

h+l2''24.8+3.753

V"12hub0.23.75=10.7（m3）

22

12、泥斗与池底实有存泥容积V总

V总=V'+V”=14.6+10.7=25.33m12.5（m3）

13、池子总高度

取沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m。

污泥层高h4=h'+h”40.2+2.8=3.0（m）

总高度

III

h二gh2h3h4二gh2h3h4h4

二0.3+3.0+0.5+3.0二6.8（m）

3、需气量和溶气罐的计算

（1）已知条件

（1）进入气浮池的造纸废水流量Q=3000m3/d;

（2）进水悬浮固体的平均浓度Ci=1000mg/L;

（3）气浮池的运转温度t=20C；

（4）气浮池出水的悬浮固体浓度Ce=30mg/L;

（5）经试验，每千克悬浮固体需气20L，可保证此出水水质。

（2）设计计算

1、控制出水水质的A/S

已知为保证出水水质，每千克悬浮固体需气20L，即0.02m3。

3

又知空气的密度为1.3kg/m，贝U20L空气的质量为0.02X1.3=0.026（kg），即

A/S=0.026kg/1kg=0.026。

2、每日流入气浮池的总固体量QCi

3

QCi=3000x1000x10-（kg/d）

3、每日需气总量Gg

Gs二£QCi=0.0263000=78（kg/d）,折合60m3/d

4、单位体积污水所需气量Vg

Vg600.02（m3空气/m3污水）

3000

5、无回流时溶气罐所需的工作压力Pa

已知无回流时

A1.3Ca（fp-1）pa101.33

P-

SCi101.33

式中1.31—空气密度（20C,—个大气压），kg/m3；

Ca—大气压力下，以体积表示的空气在水中的溶解度，mL/L

F—溶气罐中空气的饱和百分比，一般0.5-0.8;

p—溶气罐工作时的绝对压力，

pa—溶气罐工作时的表压，

代入数据即得

0.026

2.07

0.7

pa101.33

101.33

pa=198.64kPa

&有回流时溶气罐所需的工作压力Pa

有回流时A/S的数学表达式为

AQr1.3Ca（fp-1）

SQCi

式中Qr—加压溶气的回流水量，m3/d

设Qr/Q=0.5，贝U

0.026=0.51.3Wp"）

1000

0.7p=2.141

Pa=352.62kPa

溶气罐的工作压力不宜过高，一般在2-4atm之间。

在计算溶气罐时，往往是先选择溶气罐的工作压力，而后再求定相应的回流量。

本例假定溶气罐的工作压力,而后再求定相应的回流量Qr。

AQr1.3Ca（0.7p-1）

V-QT30也2.5=5.21（m3）

24汉60

采用填料式溶气罐两个，则每个溶气罐的容积为

V'=V/2=5.21/2=2.61（m

4/斗2&碑=1.05伸）

取溶气罐的高度H=3.0m,则单罐的直径为D

D-'

\HH飞兀汇3

8、有回流时的压力溶气罐容积V

275kPa，回流量为

T=2.5min，贝U

由以上计算可知，有回流时溶气罐的工作压力为Qr=2009.11m3/cL水与空气在溶气罐中的接触时间仍取

V=QrT=2009.11汇2.5=3.49（m3）

24汉60

采用填料式溶气罐两个，则每个溶气罐的容积为V'

3

V'=V/2=3.49/2=1.75（rr）

D=如」4"75

取溶气罐的高度H=3.0m,则单罐的直径为D

二二0.86（m）

「二H二3

4、吸附等温线的主要类型及意义。

主要类型：

Freundlich型，Langmuir型和BET型。

1）Freundlich型：

吸附量和吸附平衡浓度都不存在极限值。

1

q=KCn（经验式）

q-吸附量；

C-吸附质平衡浓度g/L;

K,n-常数；

1/n=0.1-0.5易吸附

1/n>2难吸附

2）Langmuir型：

适用于单分子层吸附，在低浓度时，吸附量与平衡浓度存在线性关系，当吸附平衡浓度达一定值后，吸附量不在发生变化，存在一极限值。

abC

q=1bC

3）

BET型：

适用于多分子层吸附，吸附量不存在极限值，平衡浓度存在一极限值。

通过吸附等温线所得的吸附量的方法简便易行，为选择吸附剂提供比较可靠的数据,对吸附设备的设计有一定的参考价值。

5、比较物理吸附和化学吸附的主要区别。

吸附特征对比表

主耍特征

物理吸附

代学吸附

吸附力

分子间力

化学键力

选择性

不明显

很明显

吸附热

较小

较大.近于反应热

<41.9kJ.niol1

837-418.7kJ.mor1

吸附速度

速度快巳易于平衡

速度慢巳难于平衡

吸附层

单分子或多分子

只能是单分子

可逆性

可逆

不可逆

6什么是膜分离法，有哪几种膜分离法，各自有何特点？

膜分离法：

利用隔膜使溶剂同溶质或微粒分离的方法主要分离法：

电渗析、渗析、反渗透、超滤、液膜法等；

方怯

権动力

诱过町凤奠大小

週过

0-0004—6】问1

菲电霹贋丸分干特

―

T

水.mm

仇0004*^0^06泄

増廣、盐＜KS.丸分

et

0.0MP*

酸曲及衆BT作用

术、it厘低仔子茸劭詢

0-C05〜］

JR律大分了不解的有

低井卡轲威、

0-0004*^0-15pm

博剂+分子量AMOO

韭财林•・Hf

比歹屹应辄洁

皮应健进利扩融

（««•«）

7、电渗析的原理是什么？

特点有哪些？

电渗析是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。

1）电渗析只对电解质的离子起选择性迁移的作用，而对非电解质不起作用；

2）电解质除盐过程没有物相的变化，能耗低；

3）不需添加任何化学药剂；

4）电渗析在常温常压下进行；

8、将3.0g活性炭放入含苯酚的500ml水溶液中，使用吸附等温线

021

q=5.2C（mmol/g）,达平衡时苯酚的平衡浓度为0.0346mol/L,试计算废水中苯酚的初始浓度为多少？

解:

021

得:

q=5.2C.=10.94mmol/g

V（C°-C）q二

m

C0=0.1mol/L

9、酚在异丙醚中溶解度约是在水中溶解度的12倍，某含酚废水用异丙醚萃取法予以处理，已知废水含酚2000mg/L，萃取相比（有机相体积与水相体积

比）Vo/Va=0.2，则为使水中酚降至100mg/L，需萃取几次？

100%=n：

y3

1Dva

10、何谓胶体稳定性，简述胶体脱稳和凝聚的作用机理。

A、胶体稳定性：

胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性；

动力学稳定性：

颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；聚集稳定性：

胶体粒子之间不能相互聚集的特性；胶体脱稳和凝聚的作用机理

♦压缩双电层（加入电解质进行脱稳）

电解质加入>与反离子同电荷离子>与胶粒吸附的反离子发

生交换或挤入吸附层>胶粒带电荷数减少>降低电动电位>使扩散层厚度降低

♦吸附电中和

胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质，胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳；

♦吸附架桥作用

高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥；

♦网捕作用金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕；

11、何谓同向絮凝和异向絮凝？

两者的碰撞速率与哪些因素有关。

同向絮凝：

由水力或机械搅拌产生；

异向絮凝：

由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段；异同向絮凝的碰撞速率相关因素：

颗粒物数量浓度、水温，同同向絮凝的碰撞速率相关因素：

颗粒物数量浓度、颗粒尺寸、速度梯度；

3、影响混凝效果的主要因素有哪几种？

这些因素是如何影响混凝效果的。

1）水温；

♦无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；

♦低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞

机会减少，不利胶体脱稳凝聚；

♦水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；

2）水的pH；

♦无机盐水解造成pH的下降，影响水解产物形态；

♦最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快；

3）水中杂质；♦水中杂质浓度低，颗粒间碰撞机会减少，混凝效果差；

对策：

1）加高分子助凝剂；2）加粘土；

4）水力条件

♦搅拌强度：

混凝前期强度大（有利药剂的扩散混合），

后期逐渐减弱（有利于絮体成长）

♦搅拌时间：

混凝前期时间短，后期时间长；

12、用氯气处理某工业含氰废水，已知水量为10mVd，含［CN］浓度为500mg/L,为将水中全部氰转为氮气，需用多少氯气？

Cl2+H2O=HClO+HClHClO=H++OCl-

CN-+OCl-+H2O=CNCl+2OH-

CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O

2CNO-+3OCl-+2H+=CO2+N2+3Cl-+H2O

总反应：

--+-

2CN-+5OCl-+2H+=2CO2+N2+5Cl-+H2O

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

13、一个城市小型水处理厂以MgO^药剂处理水量为1.56x107L/d的生活污水，使污水中所含磷、氮化合物通过化学沉淀反应一并去除，若按污水中含30mg/LfPQ-作化学计量计算，则每天产渣量多少？

沉淀反应方程为：

H2PO4-+NH4++MgO+5H2O=Mg（NH4）PO4?

6H2O

-+

H2PQ4-+NH4++MgQ+5H2Q=Mg（NH4）PQ4?

6H2Q

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

14、简述电解上浮法和电解凝聚法的作用原理。

废水电解时，由于水的电解氧化，在电极上会有气体（如H2、

02及C02（电解有机物）、CI2（电解氯化物）等）析出。

借助于电极上析出的微小气泡而浮上分离疏水杂质微粒的技术称为电解浮上法。

采用铁、铝阳极电解时，在外电流和溶液作用下，阳极溶解出Fe3+、Fe2+或Al3+它们分别与溶液中的0H结合成不溶于水的Fe（0H）3、Fe（0H）2、AI（0H）3这些微粒对水中胶体粒子的凝聚和吸附活性很强。

利用这种凝聚作用处理废水中的有机或无机胶体的过程叫电解凝聚。

15、电解上浮法在废水处理中的主要作用有哪些？

进行电解浮上法时，除了具分离细小悬浮物外，阳极还具有降低B0D和C0D脱色、脱臭、消毒的能力，阴极还具有沉积重金属离子的能力。

16、试分别举例说明电化学氧化和电化学还原的作用原理。

电化学氧化：

阳极接受电子、相当于氧化剂，氧化水中污染物；

ACN+20H--2e=CNO-+H20

B2CN0-+40H--6e=N2+2CO2+2H20

电化学还原：

阴极可以给出电子，相当于还原剂，可使废水中的重金属离子还原出来，沉积于阴极，加以回收利用（a）阳极氧化：

Fe=Fe2++2e

（b）间接还原：

Cr20^2-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H20

CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O

（c）阴极还原：

Cr2切-+14H++6e=2Cr3++7H2O

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

（d）沉淀去除：

Cr3++3OH-=Cr（OH）3

Fe3++3OH-=Fe（OH）3

17、简述加氯消毒的原理，pH对消毒效果有何影响？

水中加氯后，发生主要反应如下l：

H

HOCI=H0CI一

产生的OCi和HOC均具有氧化能力，但HOC的杀菌能力比强得多，主要因为系中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细胞膜渗入细菌体内。

由于氯原子的氧化作用破坏了细菌体内的酶而使

细菌死亡。

0C1则带负电，难于靠近带负电的细菌，所以虽有氧化作用，也难起到消毒作用。

另外，各种氯胺水解后，又变成HOC,因此它们也具有消毒杀菌的能力，但不及HOC强，而且杀菌作用进行得比较缓慢。

pH越低HOCI占优势,消毒效果越好，pH越高占优势OC1消毒越差

18、什么叫游离（自由）性氯、化合性氯？

消毒效果有何区别？

游离（自由）性氯：

CI2、HOC、OCI-

化合性氯：

NHCI、NHC2

游离（自由）性氯HOCI消毒效果好，而化合性氯通过水解反应可以仍得到HOC，消毒效果低。

19、一污水厂出水排入某河流，排入口以前河流的流量Q=1.2m/s，BOD5=2.1mg/L,

CI-=5.0mg/L，NO-3=3.0mg/L；污水厂出水的流量q=8640m/d，BOD5=25mg/L，CI-=80mg/L，NO-3=10mg/L。

假定排入口下游不远某点处出水与河水即得到完全混合，求该点处的河水水质。

BOD5

1.22.10.12.5

1.20.1

=3.86mg/L

Cl*

1.25.00.180

1.20.1

=10.77mg/L

NQ

1.23.00.110

1.20.1

=3.54mg/L

（1）1天后

20、某生活污水经沉淀处理后的出水排入附近河流，各项参数如表所示，试求:

河流中的溶解氧量；

（2）最低溶解氧、临界亏氧量及其发生的时间。

参数

污水厂出水

河水

流量（m3/L）

0.2

5.0

DO（mg/L）

1.0

8.0

水温C

15

20

BOD5（mg/L）

100

2.0

k1（20）=0.2（d-1）k2（20）=0.3（d-1）

19.8C下饱和溶解氧为9.14mg/L

（1）BOD5二0.2丫0缪2.0二5.77mg/LL0二5.77/1一10』25=

0.25.0

Do/2「05.0BJsmg/L

6.41mg/L

0.25.0

T」5°.2205.0=19.8。

0.25.0

（2）«（19.8）=0.21.047（195=0.198d二

k2（19.8）=0.31.024（19.8^0）

-0.297dJ

（10占t_10匕）D010^t

二O.1986.41（10亠981_10皿71）（9.14-7.73）10』29710.297-0.198

=2.37mg/L

1天后的DO=9.14-2.37二6.77mg/L

1|g匀_D0（k2-kJ〕

tc

k2

k2-k1K

kiLo

Dc

lg0.297（9.14-7.73）（0.297-0.198）〔27d

0.297—0.198g0.198[………-.

k1Lc10A1tc

k2

0.1986.41

-01986.4110』.1981.27

0.297

=2.40mg/L