水处理工程计算题

2HCl Ca(OH )2 CaCl2 2H 2O
74 2x36.5 1 kg 1x74/73=1.02 kg
G c a
1.05 70m3 g 1000L (8 1.02) 3 65% 95% L 1m 97127 97.1kg g
KQ
例：从一个石灰窑排出的废水中 含有一定量的Ca(OH)2，且PH＝ 11.0，现通入酸性CO2气体，使废 水中的Ca(OH)2 全部转化为 Ca(HCO3)2 ， 问对每吨废水需要通 入多少CO2 ？
一、活性污泥法曝气反应池的基本形式
• 按物理结构：传统推流、阶段曝气、完全 混合、接触稳定、带选择器的活性污泥法。
• 按氧气加入方式：传统曝气、渐减曝气、 纯氧曝气。 • 按BOD负荷：改良曝气、延时曝气、高负荷 曝气。
例题： 假设大气压为0.8 atm, 计算12◦C是氧在 水中的饱和溶解度cs。
55 1 0.74 g 74
28 1 0.38 g 74
1g丙酸产生沼气量 = 0.74 + 0.38 = 1.12 g
第十一章、中和法
例： 有一含8g/L HCl 的酸性废水，日产生量为 70m3,现以消石灰中和，其Ca(OH)2的有效成分为 65％，中和效率为95％，求其用量为多少？
例题：
某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含 N 为 20mg/l ， 含 P 为 10mg/l ， 水 流 量 为 1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充 活性污泥法所需水中营养物氮量之不足， 加三聚磷酸钠Na3PO4•10H2O补充磷量之 不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量 分别为多少？
例题：
某厂废水其初始BOD5浓度为1000mg/l，含 N 为 20mg/l ， 含 P 为 10mg/l ， 水 流 量 为 1600m3/d,现向废水中加尿素CH4N2O补充 活性污泥法所需水中营养物氮量之不足， 加三聚磷酸钠Na3PO4•10H2O补充磷量之 不足，问尿素与三聚磷酸钠最少添加量 分别为多少？
1m ol 44 g
m ol
44g
第十二章、化学沉淀法
例：Ksp (Cu(OH)2) = 4.8 ×10-20 Ksp (Fe(OH)2) =8.0 ×10-16 [Cu2+]=[Fe2+]=10-4M
lg[ M n ] lg K sp 14n npH pH (lg K sp 14n lg[ M n ]) / n
4. 隔板净间距：> 0.5 m
5. 池底应有0.02 ~ 0.03坡度并设直径 > 150 mm的排泥管
例题：
设计往复式隔板絮凝池的各廊道宽度及絮凝池长度。假 设絮凝池设计流量为75000 m3/d, 絮凝时间为20min，絮凝 池宽度22 m，平均水深2.8 m。
作业 (due 2009.03.19)
1. 什么是自由沉淀和絮凝沉淀？ 2. J假设一球形颗粒的密度ρ为 2.65 g/cm3， 粒径 d 为 0.45 mm，计算该颗粒在20°C 水中的沉降速度。
3. 什么是胶体的稳定性，影响胶体稳定性的 因素有什么？ 4. 简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的 pH的关系。
Hale Waihona Puke 第七章 消毒例题：用次溴酸钠做消毒剂杀灭小儿麻痹症病 毒，N/N0与消毒关系如下：
V
QY c ( S0 Se ) 20000 0.6 10 (200 13.7) 5822m3 X v (1 K d c ) 3000 0.8 (1 0.0610)
因此可取曝气池容积5900m3
例题： 某废水BOD质量浓度为200 mg/L, 水量为500 m3/d, 现决定用生物转盘处理，盘片面积 5000 m2, 浸水面积40%，试求处理水的BOD浓 度和BOD降解率。
解：
1. 生物转盘的BOD负荷量N1：
1g 1000 L 200mg/L ( ) 500m 3 /d 1000mg 1m 3 N1 20[g(BOD)/(m 2 (盘片) d)] 5000m 2
2. 单位面积盘片去除的BOD量
N1 < 30 g/(m2•d):
Mr = 1.146N10.9043 = 1.146 * 200.9043
Ce 4 e Ce3
0.059 CO EE lg n CR

1.0102 1.28 0.059lg 1.34V 3 1.010
例题：
某城市污水处理厂规模为20000m3/d，经预处理沉淀后BOD5＝ 200mg/l，希望经过生物处理后的出水BOD5小于20mg/l。该地 区大气压为1.013 X 105 Pa，设计曝气池的体积、剩余污泥量 和需氧量。相关参数: (1)曝气池污水温度20◦C； (2) 曝气池中混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)与混合液悬浮固体 (MLSS)之比为0.8； (3)回流污泥悬浮固体浓度为10000 mg/L; (4)曝气池中的MLSS取3000 mg/L; (5)污泥泥龄为10 d; (6)二沉池出水中含10 mg/L总悬浮固体(TSS)，其中VSS占65%
例题：某种污水在一连续进水和完全均匀混 合的反应器里进行处理，假设反应是不可 逆的，且符合一级反应(v = kSA), 反应速率常 数k为0.15 d-1, 求解当反应池容积为20 m3、 反应效率为98%时，该反应器能够处理的污 水流量。
例题： 含[CN－]＝50mg/l的有机工业废水，水量Q＝100m3/h, 在有效容积V＝500m3曝气池中用活性污泥法处理之， 为维持氰的污泥负荷Ls＝0.1kg[CN-]/kg[MLSS]•d求必 要的污泥浓度为多少？
每天随废水排放的镉：
m3 1000L m ol 100 (4.0 106 ) 0.4m ol/ d 45g / d 3 d m L
每天生成的 Cd(OH)2沉淀量：
m3 1000L m ol 146.4 g 100 (1.78104 4.0 106 ) 2547g / d 3 d m L m ol
1mol 112.4g [Cd2 ]0 20 g/m 3 1.78104 m ol/ L L 3 1000 1m 1m3 20g
Cd 2 2OH Cd (OH )2
K sp 4.0 1014 [Cd 2 ][OH ]2 [Cd 2 ][104 ]2 [Cd 2 ] 4.0 106 M
[Cu2+]:
pH = (lg (4.8 ×10-20)+14 ×2 – lg[10-4])/n=6.34 [Fe2+]:
pH = (lg (8.0 ×10-16)+14 ×2 – lg[10-4])/n=8.45
例： 含〔Cd2+〕浓度为20g/m3的废水，水 量Q＝100m3/d,排放前将废水调节到 pH=10.0, 此时水中大部分镉转化为 Cd(OH)2沉淀得以除去。问经过如此处理 后每天随废水排放的镉量还有多少？生 成的沉淀量又是多少？已知Cd(OH)2的溶 度积常数KSP=4.0x10―14
(7)污水中含有足够的生化反应所需的N、P和其他微量元素。
b. 按污泥泥龄计算：
动力学参数
rmax Ks
单位
gCOD/(gVSS•d) gBOD5/m3
范围
2~10 25~100
典型值
5 60
Y
Kd
gVSS/gBOD5
d-1
0.4 ~ 0.8
0.04 ~ 0.075
0.6
0.06
取Y=0.6 kgMLVSS/kgBOD5, Kd = 0.06 d-1
[OH-]: 0.001M [Ca(OH)2]: 0.0005M
一吨废水含 Ca(OH)2:
103 kg 1000L 0.0005 / L 0.5mol mol 3 3 3 10 kg / m 1m
Ca(OH)2 2CO2 Ca(HCO3 )2
1 2
0.5 mol
需CO2:
1 mol
第十三章、氧化还原法
能斯特方程： O ne R
i {red}ni 2.3RT E E0 log nj nF j {ox}
e.g. 计算1 mol/L HCl 溶液中，C(Ce4+) = 1.0010-2 mol/L, C(Ce3+) = 1.0010-3 mol/L时， Ce4+ / Ce3+电 对的电位。
= 17.2 [g(BOD)/m2(盘片)•d]
3. 单位面积盘片残留的BOD负荷(Ne):
Ne = 20 – 17.2 = 2.8 [g(BOD)/m2(盘片)•d]
4. 处理水BOD浓度：
2.8 M e 200 mg / L 28mg / L 20
5. BOD降解率E：
200 28 E 100 % 86.0% 200
e.g. 计算1g丙酸经过厌氧消化产生的沼气量。
丙酸：CH3CH2COOH
----- C3H6O2
n = 3, a = 6, b = 2
1 5 7 C H O H O CO CH 3 6 2 2 2 2 4 4 4
74 g (5/4)*44 = 55g (7/4)*16 = 28g 1g
取每立方污水所需曝气量为0.1m3空气，所需每小时总曝气量： q＝0.1(m3 air/m3 ww) × 1(m3 ww/s)× 3600 (s/hr)＝360m3
第四章：混凝 (coagulation-flocculation)
隔板絮凝池主要设计参数：
1. 廊道中流速： 起端 0.5 ~ 0.6 m/s，末端 0.2 ~ 0.3 m/s 2. 转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2 ~ 1.5倍 3. 絮凝时间：20 ~ 30 min