第十六章作业讲解

1、精选优质文档-倾情为你奉上第十六章 沉淀与澄清P314：思考题：1、4、5、6、7、9、10；习题：1、2、3 思考题1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？答：（1）自由沉淀：指颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；（2）拥挤沉淀：是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；（3）絮凝沉淀：是利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。4、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？答：理想沉淀池应符合以下三个条件：（1）颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过

2、程中，颗粒之间互不干扰，颗粒的大小、形状和密度不变。（2）水流沿着水平方向流动。在过水断面上，各点流速相等，并且在流动过程中流速始终不变。（3）颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。根据去除率公式： 可知：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关。与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。5、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？答：影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有两方面：（一）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响，但是在实际沉淀池中，停留时间总是偏离理想沉淀池，表现在一部分水流通过沉淀区的时间小于t0,而另一部分水流大于t0，这种现象称为短流。它产生的原因有以下一

3、些： 沉淀池进出水的影响 进水的惯性作用； 出水堰产生的水流抽吸； 异重流的影响异重流：是进入较静而具有密度相异的水体的一股水流。 异重流之重于水体者，将下沉并以较高的流速沿着底部绕道前进； 异重流之轻于水体者，将沿水面径流至出水口。 浑水异重流：进水浑浊度与池水浊度不同，其比重不同而引起。当进池浑水的浓度高时异重流的现象就明显一些，浓度低时不如浓度高时明显。 温差异重流：进水温度与池水温度不同而引起。当进水温度较池内水温高时，进水有可能趋向池表流动，形成温度异重流；低时，将会加剧浑水异重流。 风浪引起的短流； 池内存在导流壁和刮泥设施。（二）凝聚作用的影响对混凝沉淀池而言杂质颗粒的絮凝过程在

4、沉淀池内仍继续进行。 池内水流流速的分布实际上是不均匀的，水流存在的速度梯度将引起颗粒相互碰撞而促进絮凝。 水中絮凝颗粒的大小也是不均匀的，它们将具有不同的沉速而引起碰撞和絮凝。 水在池内时间愈长，由速度梯度引起的絮凝便进行的愈完善，说明沉淀时间对沉淀效果是有影响的； 池内的水深愈大，颗粒沉速不同引起的絮凝也进行的愈完善，所以沉淀池的水深对混凝效果也是有影响的。采用导流墙将沉淀池进行纵向分格可减小水力半径，改善水流条件。6、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？答： 颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A在数值上是相等。 两者含义不同表面负荷的涵义：是单位沉淀池表面积的产水

5、量；截留沉速u0：反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉降速度。7、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？答：设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾，或者以停留时间控制，以表面负荷率校核，或相反也可。还应根据原水水质、沉淀水质要求、水温等设计资料、运行经验确定。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。 8、平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔板？出水为什么往往采用出水支渠？答：（1）因为进水区的作用是使水流均匀分布在整个进水截面上，并尽量减小扰动。 （2）因为沉淀后

6、的水应尽量在出水区均匀流出，同时缓和出水区附近的流线过于集中。9、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60°？答：由沉淀池颗粒的去处率公式E=知：颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。但沉淀池容积一定时，池深浅些则表面积大些，去除率可以提高些，即“浅池理论”，斜板、斜管沉淀池的发展即基于此理论。为解决排泥问题，斜板和斜管沉淀池发展起来，浅池理论才得到实际应用。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，根据生产实践，倾角宜为600。10、澄清池的基本原理和主要特点是什么？答：（1）澄清池的基本原理：依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳定杂质随水

7、流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。（2）主要特点： 将絮凝和沉淀两个过程在一个构筑物内靠活性泥渣完成； 澄清池充分利用了活性泥渣的絮凝作用。 澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。习 题1、已知颗粒密度p=2.65g/cm3，粒径d=0.45mm（按球形颗粒考），求该颗粒在200C水中沉降速度为多小？解：已知20时，水的粘度系数 =1.002×10-3Pas，水的运动粘度v=1.005×10-6m2,水的密度：1=0.997g/cm3, 假定水流处在层流区，用斯托克斯公式计算得： u=118-1=118×2

8、.65×10×103-0.997×1031.002×10-3×9.8×(0.45×10-3)2=0.182m/s校核Re值：Re=dv=0.182×0.45×10-31.005×10-6=81.5>1水流不是层流状态，不符合假设。 假定它属于过渡区则利用阿兰公式计算：U=(4225)(-1)2g2113d=(4225)(2.65×10×103-0.997×103)2g21.002×10-3×0.997×10313×0.4

9、5×10-3=0.075 m/s校核Re值：Re=dv=0.075×0.45×10-31.005×10-6=33.6（1，1000）因此，假设成立，颗粒沉降速度为0.075m/s 2、平流沉淀池设计流量为720m3/h,要求沉速等于和大于0.4mm/s的颗粒全部去除。试按理论沉淀条件，求：（1）所需沉淀池平面积为多小？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？解：设计流量：Q=720m3/h=0.2m3/s沉淀池表面负荷=QA=u0=0.4mm/s=0.4×10-3m/s因此，所需沉淀池面积为：A=Q/u0=0.2/(0.4×

10、10-3)=500(m3)沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为:E=uiu0×100%=0.10.4×100%=25%3、原水泥沙沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900m3/h，表面积为500m2。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥沙颗粒约百分之几？（C0表示泥沙初始浓度，C表示取样浓度）。沉降试验数据取样时间(min)015203060120180C/ C010.980.880.700.300.120.08解：各取样时间沉速计算见下表：取样时间(min)015203060120180C/ C010.980.880.700.300.120

11、.08U=h/t（cm/min）-129631.51绘制沉速分布图，如下图示：截留沉速在数值上等于表面负荷率，则u0=QA=900÷60500=0.03m/min=3cm/min从图上查得u0=3cm/min时，小于该沉速的颗粒组成部分等于0.3。从图上，相当于积分式0p0uidpi的阴影部分面积为0.48（0.48附近都可以）。因此得到总去除百分数为P=(1-p0)+1u00p0uidpi=（1-0.3）+13×（0.48）=86%第6章 沉淀和澄清习题1、 已知颗粒密度=2.65g/cm³，粒径d=0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20水中沉降速度为多

12、少？答：查水力学数据：=1.009×（Pa·s），=1.011×（m²/s）。因为不知道雷诺数Re为多少，所以只能用3个公式分别代入然后反过来验算雷诺数Re。假设（1）符合斯笃克斯公式，则由斯笃克斯公式得：u=gd² =×9.8×（0.45×）²×1000 =0.18m/sRe=80>1不符合。假设（2）符合牛顿公式，则由牛顿公式得：u=1.83gd =1.83××9.8×0.45× =0.32m/sRe=142>1000不符合。假设（3）符合

13、阿兰公式，则由阿兰公式得：u=d =×0.45× =0.075m/sRe=33 1<Re=33<1000符合。综上可知：符合阿兰公式。在20水中沉降速度为0.075m/s。2、平流沉淀池设计流量为720m³/h。要求沉速等于和大于0.4mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：（1） 所需沉淀池平面积为多少m²？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？答：沉淀池平面积A=500m²， 由出去率公式可知：E=25%。3、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900m³/h，

14、表面积为500m²。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥砂颗粒约百分之几？（Co表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。沉降试验数据取样时间（min）015203060120180C/Co10.980.880.700.300.120.08答：根据上述试验数据，可得出悬浮颗粒的沉速分布。分析表明，C/Co对h/t作图可以给出沉速小于h/t的颗粒组成部分的分布。相应于各取样时间的沉速计算如下： 沉降试验数据取样时间（min）015203060120180C/Co10.980.880.700.300.120.08沉速计算表取样时间（min）015203060120180u=h/t值（cm/min）-129631.51沉速分布见表。截留沉速在数值上等于表明负荷率：从表格中可以知道当=3cm/min时，小于该沉速的颗粒组成部分等于=0.3。对