习题及答案

3.水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉淀或上浮的因素有哪些？利用水中悬浮颗粒与水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，当颗粒的沉速大于截留速度时，颗粒在沉淀池中沉于池底而被去除。球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律符合stocks公式：A．与颗粒、水的密度差成正比。当ρsρ时，u0,颗粒下沉；当ρsρ时，u0,颗粒上浮；当ρs=ρ时，u=0,颗粒悬浮。B．与颗粒直径平方成正比。水处理中，颗粒径很难测定，更关心沉降速度。一般沉淀只能去除d20μm的颗粒。对于粒径较小的颗粒，可以通过混凝增大颗粒粒径，促进沉淀。C.与水的粘度μ成反比。因粘度与水温成反比，故提高水温有利于加速沉淀。2118sugd4.已知某小型污水处理站设计流量Q=400m3/h，悬浮固体浓度SS=250mg/L。设沉淀效率为55％。根据实验性能曲线查得μ0=2.8m/h，污泥的含水率为98％，试为处理站设计竖流式初沉池。[解]设计参数：污水在中心管内的流速v0=30mm/s=0.03m/s表面水力负荷q=μ0=2.8m3/(m2·h)(1)估算竖流沉淀池直径，确定池数。设计沉淀池数为四只，池型为圆形，估算单池的直径约为7m，符合要求。单池流量Q=Q/4=100m3/h(2)中心管的截面积和直径210010100/36000.93m(0.03m/s)0.03440.931.08m1.1mQfvvfd取22244004143143m13.5m10m2.8fQfDq(3)喇叭口直径d1=1.35d=1.35×1.1=1.5m(4)反射板直径=1.3d1=2.0m(5)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3(6)沉淀区面积(7)沉淀池直径(8)沉淀区的深度：h2=vt=2.8×1.3=3.64≈3.7m(设沉淀时间为1.3h)D/h2=7/3.7=1.893符合要求2110035.7m2.8Qfq3111100/36000.290.3m(=0.02m/s)0.023.141.5Qhvvd取124()4(35.70.93)6.8m7mffD(9)污泥斗的高度和体积取下部截圆锥底直径为0.4m，贮泥斗倾角为55°，则h5＝(7/2-0.4/2)tg55°=4.7mV1=(R2+Rr+r2)πh5/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)π×4.7/3=64m2(10)沉淀池的总高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.7+0.3+0.3+4.7=9.3m(11)污泥区的容积排泥周期按2d设计，则污泥区容积在工程设计中还包括进水槽、出水槽、出水堰、排泥管等设计内容。002241000(100)241000.250.55233m10001(10.98)wQcVTp5.已知某城镇污水处理厂设计平均流量Q=20000m3/d，服务人口100000人，初沉污泥量按25g/(人·日)，污泥含水率97％计算，试为该厂设计曝气沉砂池和平流沉淀池。[解]设计参数：曝气沉砂池的水平流速v＝0.1m/s污水在曝气沉砂池内的停留时间t＝2min池的有效水深h＝2m设计中理应选择两组曝气沉砂池，但污水流量较小，故只设一组。Q=20000/86400=0.231m3/s沉砂池计算：(1)沉砂池的有效容积：V=60Qt=60×0.231×2=27.7m3(2)池断面面积(3)沉砂池宽度20.2312.31m0.1QAv2.311.16m2ABH(4)沉砂池长度(5)所需曝气量q=60DQ=3600×0.2×0.231=2.77m3/min(D取0.2m3/m3污水)(6)沉砂室所需容积平流沉淀池计算(1)平流沉淀池的表面积(2)沉淀区的有效水深h2=qt=2×1.5=3m(t取1.5h)(3)沉淀区的有效容积V=A·h2=416.7×3=1250m327.712m2.31VLA333200000.031021.2m(0.03L/m)VQXTX取污水23220000/24416.7m(2m/mh)2QAqq：表面负荷，取(4)沉淀池长度L=3.6v·t=3.6×5×1.5=27m(v取5mm/s)(5)沉淀池的宽度B=A/L=416.7/27=15.4m(6)沉淀池数量n＝B/b＝15.4/4.2=3.85取n＝4(b取4.2m)每格池宽＝15.4/4=3.85m(每格宽度取4.2m)(7)校核长宽比及长深比长宽比＝27/4.2=6.44符合要求长深比＝27/3=98符合要求(8)污泥部分所需容积(9)每格沉淀池污泥部分所需容积V′=V/n=83.3/4=20.8m3301000000.025183.3m(:1d1000(100)10001(10.97)NSTVTp排泥周期，取）(10)污泥斗容积h4＝(4.2－0.5)/2tg60°=3.2mV1=h4/3(a2+a12+aa1)=3.2/3(4.22+0.52+4.2×0.5)=21.3m320.8m3(11)沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.3+3.43=7.03m式中：h1——沉淀池超高，m，一般采用0.3~0.5；h3——缓冲层高度，m，一般采用0.3；h4——污泥部分高度，m，一般采用污泥斗高度与池底坡度i＝1％的高度之和，h4＝3.2+0.01(27-4.2)=3.43m在工程设计中还包括进水配水井、进水槽、进水穿孔墙、出水槽、出水堰、进水出水挡板、排泥管及刮泥装置等设计内容。7.微气泡与悬浮颗粒相黏附的基本条件是什么？有哪些影响因素？如何改善悬浮颗粒相黏附性能？微气泡与悬浮颗粒相黏附可用黏附前后界面能的变化量来分析：当ΔE=σLG(1-cosθ)0时，微气泡可与悬浮颗粒黏附，ΔE越大，则粘附后界面能降低值越大，气泡与颗粒越易粘附。ΔE取决于接触角和气液界面张力σLG。可从改变颗粒的疏水性来改善悬浮颗粒相黏附性能，具体方法有：投加（1）混凝剂(如无机或有机高分子混凝剂);（2）浮选剂(如极性-非极性分子,松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等)；（3）助凝剂(如聚丙烯酰胺)；（4）抑制剂(如石灰、硫化钠)；（5）调节剂(如pH值调节剂)。9.在废水处理中，气浮法与沉淀法相比，各有何优缺点？与沉淀法相比，气浮法具有以下特点：①表面负荷高（可达12m3/m2·h），水力停留时间短（10~20min），池深较浅（2m左右），占地较少，节省基建投资；②具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，便于后续处理；③对那些沉淀法难以去除的低浊含藻水处理效率高出水水质好；④浮渣含水率低；⑤可回收利用有用物质；⑥药剂量较沉淀法省，但耗电量较大；⑦气浮池代替活性污泥的二沉池，可消除污泥膨胀；⑧气浮法主要适用于密度与水比较接近的颗粒，而对于密度比水大的多的颗粒采用沉淀法较适合。10.某工业废水水量为1200m3/d，水中悬浮固体浓度为800mg/L，需要进行气浮法预处理，请为其设计平流式气浮池处理系统。[解]设计采用部分出水回流加压溶气气浮法。设计参数：反应室反应时间：5～15min，取15min接触室水流上升速度：15mm/s,水力停留时间=2min分离室停留时间10~20min;表面负荷6~8m3/(m2h),取6m3/(m2h);下流速度1.5~3.0mm/s;长:宽＝1~2:1。有效水深：2～2.5m，取2mQ=1200m3/d=50m3/h=0.83m3/min=0.014m3/s(1)溶气水量设计溶气压力p=0.3MPa，水温20℃，溶气效率f取0.9设计气固比α＝A/S=0.02溶气水量QR进入接触室和分离室的总水量为：Q′=Q+QR=1200+520=1720m3/d=72m3/h=1.2m3/min=0.02m3/s3R0.021200800519520m/d(1)1.16418.7(0.931)asQSQCfp＝(2)分离室表面积A=Q/q=72/6=12m2(3)分离室的水力停留时间T=Ah/Q=12×2/1.2=20min(符合要求)(4)分离室的长与宽L=A/B=12/3=4m(分离室的宽度取3m)L/B=1.33符合要求分离室的下流速度v=Q/LB=0.02/(3×4)m/s＝1.67mm/s符合要求(5)接触室容积A1=Q/v=0.02/0.015=1.33m2V1=h×A1=2×1.33=2.66m3校核：V1=QT=1.2×2=2.4m3(符合要求)接触室宽度b：b=V1/Bh=2.66/(3×2)=0.44m,设计中取0.6m(6)反应室容积V2=QT=0.83×15=12.5m3反应室的宽度：b1=V2/Bh=12.5/(2×3)=2.08m取2.1m(7)溶气罐h=2h1+h2+h3+h4=2×0.1+0.2+1+1=2.4mV3=QRt=520/(24×60)×2=0.72m3在工程设计中还包括气浮池的进水（潜孔）、出水（集水管）设计、除渣系统设计、溶气释放器的选择等内容。32Rd445200.47m0.7m(I=3000m/(md))3000QDI取取440.720.68m2dVDh