水污染控制习题

1、Page 52Eg5.1 在企业废水中悬浮颗粒浓度为c0，利用一有效水深为120cm的沉降柱进行沉降实验，在沉降时间t时从取样口采样测得的悬浮颗粒浓度为c，其实验数据列于表5.1中，求沉降速度为5cm/min的悬浮颗粒的去除百分率。表5.1 沉降实验结果时间t/min010204080120160c/c010.980.860.650.310.160.09解 与各沉降时间相对应的颗粒沉降速度计算结果如表5.2。表5.2 颗粒沉降速度计算结果时间t/min010204080120160u(=H/t)/(cmmin-1)12631.510.75以u为横坐标，c/c0为纵坐标作图，见图5.4。当u0=

2、5cm/min时，小于给沉降速度的颗粒量与全部颗粒量的比值x0=0.775，积分式可通过图解求出，约等于图5.4中各矩形面积之和0.1（0.5+1.0+1.35+1.75+2.25+2.75+3.4）+0.0754.33=1.6248则沉降速度为5cm/min的悬浮颗粒的总的去除率为Page 53Eg5.2 图5.6是某城市污水中悬浮颗粒的沉降实验结果，试计算经过30min沉降后，在2.0m深处的总去除率。解 按照公式（5.21）计算（注：式中26.6%的等效去除率为内插值，相当于沉降速度为2m，沉降时间为30min时的表观去除率。）Page 57Eg5.3 某城市新区每天排放工业废水和生活污

3、水总量为12000m3，混合物水中悬浮物质的浓度为280mg/L，拟通过一级沉淀处理去除悬浮固体，要求沉淀效率达到60%，初次沉淀污泥的含水率为97%，污泥容重约为1000kg/m3，沉降实验结果如图5.14所示，试设计一平流式沉淀池。解 有沉降实验曲线可查得，当沉淀效率达到60%时，沉降时间t1=65min，颗粒沉降速度u0=0.4mm/s=1.44m/h，亦即表面负荷率q=1.44m3/(m2h)。为了使设计参数留有余地，对表面负荷和沉降时间分别乘以安全系数1/1.5和1.75，故设计表面负荷设计沉降时间设计污水量为设计沉降速度为（1） 沉淀区的总有效面积（2） 采用两个沉淀池，每个沉淀池

4、表面积为（3） 没吃的流量为250m3/h，则沉淀池的有效水深h1为（4） 每个沉淀池的宽度b取7m，则池长L为（5） 储泥斗容积的计算每日产生的污泥量为沉淀池储泥斗按两日储存量计算，则储泥斗的总储存量为则每个沉淀池的污泥量W为每个沉淀池只设一个储泥斗，则每个储泥斗的容积为则从计算结果看，每个沉淀池的储泥斗容积可容纳两日的污泥量。（6） 沉淀池总长度H式中，h1为沉淀区有效水深，上面计算得到1.82m；h2为超高，取0.3m；h3为缓冲层高度，采用机械刮泥设备时，取0.6m；h4为储泥斗深度，为5.63m。则（7） 沉淀池总长度LT式中，0.5m为池前端进口处挡板距进口的距离；0.3m为出口处

5、挡板距出口的距离。刮泥拍你设备的设计此处从略。Page 61Eg5.4 某城市污水处理厂平均废水流量为0.28m3/s，最大流量为0.4m3/s，由沉降实验确定的设计上升流速为0.7mm/s，沉降时间为1.6h，试设计计算竖流式沉淀池的各部分尺寸。解 （1）按最大流量进行设计计算，采用8个沉淀池，每池最大流量为（2）池内设中心管，污水在其中流速v0取0.03m/s，喇叭口处设置反射板，则中心管有效过水断面面积A1和直径d分别为（3）沉淀池的有效水深即中心管的高度为（4）喇叭口直径为反射板直径为中心管喇叭口与反射板间的缝隙高度为（5）沉淀池工作部分的有效断面面积为沉淀池的总面积为每个沉淀池的面积

6、为（6）沉淀池的直径为验算：，符合设计规范要求。（7）污泥区圆锥体（或棱台）部分的容积V1的计算。取下部截头圆锥底的直径为0.4m，储泥斗倾角为45o，则（8） 沉淀池总高度H为Page 96Eg7.1 某化工厂排放的工业废水，COD约为440mg/L，采用活性炭吸附进行处理，由静态吸附试验得到的等高温吸附方程为：，动态的吸附柱实验室使废水在截面积为0.785cm2，活性炭填充密度为0.7g/cm3的吸附柱中，以3mL/min的流量进行吸附，得到炭柱的不饱和分率为0.525，动态吸附容量为370mg/g，吸附柱在9.3h达到穿透点，28.3h达到饱和。试计算吸附过程的设计参数，吸附塔效率、径高

7、比及水流线速度。解 （1） 由吸附等温方程得吸附塔效率 （2）由式（7.26）得吸附区推移速度为吸附区高度由式（7.30）可知：，即解得 吸附柱直径径高比 （3）水流线速度Page 97Eg7.2 某化工厂每小时排出含COD 40 mg/L的废水50m3。拟采用活性炭吸附进行深度处理，将COD降为4mg/L。由吸附实验得到吸附等温方程为（mgCOD/mg炭）。试问：（1）采用单级吸附所需的活性炭量为多少？（2）采用二级逆流吸附所需的活性炭量为多少？第一级的出水浓度为多少？解 （1）采用单级吸附，当ce=4mg/L时，平衡吸附容量为由式（7.31）得（2）由式（7.39）和式（7.40）分别可得

8、两式联立得由吸附等温方程可知所以将代入，求得，即与c1对应的平衡吸附容量Page 199Eg 某社区拟采用活性污泥法工艺处理其生活污水，日污水量为9000m3，进入曝气池的BOD5为350mg/L，时变化系数为1.5。要求出水BOD5小于20mg/L，水温20，试设计计算曝气池的主要尺寸和曝气系统（经实验测得污水与清水的氧传递系数之比=0.8，污水与清水的饱和溶解氧浓度之比=0.9）。解 （1）曝气池尺寸的计算处理效率，查表14.1，确认宜采用普通活性污泥法工艺。表14.1 常用曝气池主要设计参数运行方式污泥负荷/kg BOD5/(kg MLVSSd)混合液污泥浓度/gL-1停留时间/d污泥回

9、流比/%BOD5去除率/%普通曝气法0.20.42.03.04820509095完全混合曝气0.30.44.06.03530050090延时曝气0.050.153.06.01836751507595渐减曝气0.20.41.53.04825508595去污泥负荷Fw为0.3 kg BOD5/(kg MLVSSd)，混合液污泥浓度X取为3g/L，污泥回流比r取50%，则按式（14.7）求得污泥容积指数为此数介于50150之间，符合要求。曝气池的有效容积为取有效水深H1=2.7m，设计两组曝气池，每组池面积取池宽B=4.5m，B/H1=4.5/2.7=1.66，介于12之间符合要求，则池长L=A/B

10、=648/4.5=144mL /B=144/4.5=3210，符合要求。将曝气池设计为四廊道式，则每廊道长为取超高为0.5m，故总高H=2.7+0.5=3.2m进水方式设计：为使曝气池灵活的运行，将进水方式设计成：既可集中从池首进水，按普通活性污泥法运行；又可沿配水槽分散多点进水，按多点进水法运行；也可沿配水槽集中从池中部某点进水，按接触稳定法运行。曝气池平面尺寸如图14.24所示。（2）曝气系统设计采用鼓风曝气系统。 平均需氧量的计算。平均需氧量按合成系数法估算c(O2)=AQS+BVX此式中A的取值范围为0.420.53，B的取值范围为0.0880.11。本题A取0.53，B取0.11，假

11、定污泥中挥发性组分占有的比率为0.75，则每日去除的BOD5=QS/1000=9000（350-20）/1000=2970kg去除每千克BOD5的需氧量=2440.35/2970=0.82kg 最大需氧量的计算。时变化系数k=1.5最大需氧量与平均需氧量之比=134.5/101.7=1.32 供气量的计算采用穿孔管扩散设备，将其安装在距池底0.2m处，故淹没深度为2.5m。20时氧的饱和溶解度cs(20)=9.2mg/L，30时氧的饱和溶解度cs(30)=7.6mg/L。故，穿孔管出口处绝对压力为pb=1.033+2.51001/1000=1.283kg/cm2空气离开曝气池水面时氧的浓度c(

12、O2)为式中，EA为穿孔管的氧转移效率，此处取值为6%。曝气池中平均氧饱和浓度（按最不利条件考虑）而csm(20)=9.2(1.283/20.66+20/42)=10.1mg/L20时，脱氧清水的充氧量为（取沸水中氧的实际浓度c=1.5mg/L）相应地，最大需氧量Q(O2)max=168.11.5=252.2kg/h，则曝气池的平均供养量为去除每kg BOD5所需要的供氧量为9338.924/2970=75.5m3每立方米污水的供气量为9338.924/9000=24.9m3相应地，最大供气量为Gs,max=1.5Gs=1.59338.9=14008.4m3/h可提升回流污泥的供气量为回流污泥

13、量的5倍，取回流比r为100%，则提升污泥的空气量为59000/24=1875 m3/h故，总供气量为Gs,t=14008.4+1875=15883.4 m3/h 空气管的设计计算按图14.24所示尺寸，两相邻廊道设置一条配气干管，共设6条；每条干管设16对竖管，共设置192根竖管。每根竖管最大供气量为14008.4/128=109.4 m3/h曝气池一端的两旁各设置一污泥提升井，每井之供气量为1875/2=937.5 m3/h空气管的直径可按照所通过的空气流量和相应的经济流速求得。穿孔管压力损失取0.5m，则总压力损失为空气管道系统与穿孔管压力损失之和，取1.0m。 鼓风机的设计计算鼓风机所

14、需压力p=2.5+1.0=3.5mH2O柱，即3500mmH2O柱。鼓风机所需供气量：最大供气量 GsT,max=15883.4 m3/h；平均供气量 GsT,ave=9338.9+1875=11214 m3/h；最小供气量 GsT,min=0.5GsT,ave =5607m3/h。可根据所需供气量和压力，选择鼓风机型号和台数，需备用一台。Page 223Eg16.1 某城市新区有人口9.2万人，平均每人每天排水量为100L，BOD排放量为25g BOD5/(人d)，拟采用高负荷生物滤池进行处理，回流比定位1.5，处理后出水的BOD5要求达到20mg/L，试设计一生物滤池（据试验，BOD5容积

15、负荷Nv为0.9kg BOD5/m3滤料d）。解 （1）确定各项设计参数污水量的计算Q=920000.1=9200m3/d每天污水中BOD5量9200025=g/d=2300kgBOD5/d污水BOD5浓度S0=2300/9200=0.25 kgBOD5/m3=250mg/L根据回流比R=1.5，求得进入生物滤池污水BOD5值（2）生物滤池各部分尺寸的计算与确定根据实验所得容积负荷，求得生物滤池总容积为滤池的深度定为2.0m，则滤池的总面积为A=2862/2.0=1431m2确定滤池数量及直径设置四个滤池，则每座滤池的面积为A1=1431/4=358m2滤池直径经过计算确定：采用直径为21.5

16、m，高为2m的高负荷生物滤池4座。生物滤池的设计计算也可按照BOD降解动力学公式进行计算，在此不再赘述，请参阅有关设计手册。Page 224Eg16.2 某城镇共有人口7000人，平均每人每天排放污水120L，其中BOD20含量48g。已知冬季平均水温为12。拟采用塔式生物滤池进行处理，试设计一塔式生物滤池，使处理后出水的BOD20不大于35mg/L。解 （1）确定设计参数 污水量Q=7000120=L/d=840m3/d 每日排出的BOD20 污水的BOD20浓度 确定容积负荷：据处理后出水BOD20不大于35mg/L和冬季平均水温为12两个条件，从有关设计手册中查阅塔式生物滤池容积负荷与出

17、水BOD20的关系图，得容积负荷Nv=1800 g BOD20/(m3d)。（2）滤池尺寸的计算 滤料体积 滤料层总高度的确定：据进水BOD20为400mg/L，从有关设计手册中查得H=14m。 滤池的总平面面积A=V/H=170.3/14=12.2m2采用2座滤池，则每座滤池面积A1=A/2=12.2/2=6.1m2 滤池直径 校核水力负荷Nq=Q/A=840/12.2=68.9 m3/(m2d)，水力负荷偏低，可将处理后的污水回流进行稀释。如回流比为20%，则Nq=82.6 m3/(m2d)，基本符合要求。 滤池总高度HTHT=H+h1+(m-1)h2+h3+h4式中，H为滤料层总高度，m

18、；h1为超高，h1=0.5m；h2为滤料层间隙高，h2=0.20.4m；m为滤料曾数量； h3为最下层滤料底面与集水池最高水位距离，h30.5m；h4为集水池最大水深，m。上式中，H=14m，分为6层，每层滤料厚度为2.35m，则H=14.1m；h1=0.5m；h2=0.3m；h3=0.4m；h4=0.5m。则HT=14.1+0.5+0.3（6-1）+0.4+0.5=17m 校核塔径与塔高比值 设计完毕。Page 238Eg 欲对某有机废液进行高温消化处理，水量为520m3/d，BOD5为32000 mg/L。该废液的水分含量为98%，有机物含量占总固体的82%。根据试验确定，该废水的极限负荷为4.04.5 kg BOD5/(m3d)，在该负荷条件下，有机物的降解率为88%，BOD5的去除率为92%，产气率为0.56m3/kg有机物。试设计消化池的容积。解 每日投入消化池的BOD5量为 52032=16640kg/d 为留有余地，选取BOD5设计负荷为3.5 kg/(m3d)，则消化池的容积为 废液在消化池内的停留时间 T=4754.3/520=9.14d 产气量为 G=520320.820.88