水污染控制习题docx.docx
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水污染控制习题docx
160
0.09
160
0.75
Page52
Eg5.1在企业废水中悬浮颗粒浓度为co,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/min010204080120
c/co10.980.860.650.310.16
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/min010204080120
"（=H〃）/（cm・min-i）12631.51
以“为横坐标，c/co为纵坐标作图，见图5.4。
当“o=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）+0.075X4.33=1.6248
则沉降速度为5cm/min的悬浮颗粒的总的去除率为
11
归=（1一气）+—[〃火=（1—0.775）+一><1.6248=55%
uqJ。
5
Page53
Eg5.2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。
图5.6等效曲线图
】&口耳+,2.日均+E3□nf3+E4□h4+E5
解按照公式（5.21）计算
E=，+空广2，%**广3，fS*^£5+E6
H2H2H2H2H2r0.37100+600.660+400.540+300.530+26.6伞
+——x+——x2222
E=x+——x+—x+—x=45.6%
222
（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。
）
Page57
Eg5.3某城市新区每天排放工业废水和生活污水总量为12000m3，混合物水中悬浮物质的浓度为280mg/L,拟通过…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lOOOkg/n?
,沉降实验结果如图5.14所示，试设计…平流式沉淀池。
®5.14沉降试验曲线
解有沉降实验曲线可查得，当沉淀效率达到60%时，沉降时间〃=65min,颗粒沉降速度"o=O.4mm/s=1.44m/h,亦即表面负荷率^=1.44m3/（m2,h）o
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
144/、
q=；5=0.96m3/（冰％）
设计沉降时间
t=1.75^=113.75min=1.9/z
设计污水量为
c12000g3/.
Gmax=24=500小/"
设计沉降速度为
u=q=0.96m/h
沉淀区的总有效面积
（1）
，max
A=-^=—=520.8m2
q0.96
（5）
每日产生的污泥量为
/（100-p0）1000x1000x（100-97）
沉淀池储泥斗按两日储存量计算，则储泥斗的总储存量为
叱=QnUq-C2）x24xl00=500x（280-280x60%）x24xl00=g归必
W=2x四=2x44.8=89.6m3
则每个沉淀池的污泥量为
T“,W89.63
W-—=44.8m
22
每个沉淀池只设一个储泥斗，则每个储泥斗的容积为
匕=3"4（"1+“2+』）
7-05
h.=——xtan60°=5.63m
2
q=7x7=49m2
（49+0.25+749x0.25）=99m3
a2=0.5x0.5=0.25m2
V=-5.63x
3
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，hi为沉淀区有效水深，上面计算得到1.82m；力2为超高，取0.3m；衍为缓冲层高度，采用机械刮泥设备时，取0.6m；仞为储泥斗深度，为5.63m。
贝U
H=九+佑+用+/z4=1.82+0.3+0.6+5.63=8.35m
（7）沉淀池总长度是
LT=L+0.5+0.3=37.2+0.5+0.3=38m
式中，0.5m为池前端进口处挡板距进口的距离；0.3m为出口处挡板距出口的距离。
刮泥拍你设备的设计此处从略。
Page61
Eg5.4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
1[
-max
Gmax=-x0.4=0.05mIs
（2）池内设中心管，污水在其中流速vo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和直径d分别为
.0.051-2
A==1.7m
10.03
4x1.7
=2.12m
71
（3）沉淀池的有效水深即中心管的高度为
\—3.6讨=3.6x0.7xl.6=4.03m（不小于2.75m）
（4）喇叭口直径为
£>=1.354=1.35x2.12=2.86加
反射板直径为
D'=l.3D=1.3x2.86=3.72m
0.05
中心管喇叭口与反射板间的缝隙高度为
h,="ax==0.19加（此处％取0.03mIs）
-v[兀d0.03x3.14x2.86'17
（5）沉淀池工作部分的有效断面面积为
A=_^=_2^=571.4冰
-v0.007
沉淀池的总面积为
4=^+4=1.7+571.4=573.W
每个沉淀池的面积为
验算：
史=竺=2.38<3,符合设计规范要求。
\4.03
（7）污泥区圆锥体（或棱台）部分的容积V/的计算。
取下部截头圆锥底的直径为0.4m，储泥斗倾角为45°,则
h5=[^^_^^]tan45。
=3.3/n
I22）
=y/75（T?
2+T?
r+r2）=yX3.3（4.82+4.8x0.2+0.22）=83.0m2
（8）沉淀池总高度H为
H+=4.03+0.19+0.3+0.5+3.3=8.32m
Page96
Eg7.1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：
q=12.2c?
e,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、径高比及水流线速度。
解
（1）由吸附等温方程得
/=12.2/641=12.2x440°凤=603.7mg/g炭
吸附塔效率〃=^xlOO%=旦QxlOO%=61.3%
q°603.7
（2）由式（7.26）得吸附区推移速度为
u=°。
'=—仙。
*'*'。
=6.49x10”cm/min=3.89x10”〃〃h
1qBphA370x0.7x0.785
吸附区高度
ha=ua（tE~tB）=3.89x10”（2.83-9.3）=0.074m
由式（7.30）可知：
也=1一也，即
370=]0.525x0.074
603.7一h
h=0.10（/71）=10.0cm
D:
H=l:
10
00h
解得
吸附柱直径
径局比
（3）水流线速度
2.3m/h
Q_3x60x10-6
A-0.785xl0^
Page97
Eg7.2某化工厂每小时排出含COD40mg/L的废水SOn?
。
拟采用活性炭吸附进行深度处理，将COD降为4mg/Lo由吸附实验得到吸附等温方程为久=0.06球5
（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
%=0.06c?
s=0.06x4°s=0.12mg/mg
由式（7.31）得
-=全二鱼=些=300mg炭/L水
Vqe0.12
（2）由式（7.39）和式（7.40）分别可得
W（^-O）=2（co-c2）
w（/一°）=Q（q一。
2）
两式联立得
£i_l
01_%—_。
2
02Cl~C2
将冬=10代入，求得4=5.0,即
C[=5c2=5x4=20mg/L
与勺对应的平衡吸附容量
q、=0.06x20°°=0.27mg/mg
WCq—C?
40—41ccCLT4,TI*
—=———==l33.3mg炭/乙水
Qq、0.27
Page199
Eg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°C,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a=0.8,污水与清水的饱和溶解氧浓度之比8=0.9）。
106xl.2r_106x1.2x0.5
X（l+r）一3000><（1+0.5）
解
（1）曝气池尺寸的计算
of）
处理效率〃=Moxl00%=94.2%,
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
污泥负荷/kgB0D5
混合液污泥
停留
污泥回
BOD,去
运行方式
/（kgMLVSS•d）
浓度/g•v1
时间/d
流比/%
除率/%
普通曝气法
0.2-0.4
2.0~3.0
4~8
20-50
90-95
完全混合曝气
0.3-0.4
4.0~6.0
3~5
300-500
90
延时曝气
0.05~0.15
3.0~6.0
18-36
75-150
75-95
渐减曝气
0.2-0.4
1.5~3.0
4~8
25-50
85-95
去污泥负荷儿，为0.3kgB0D5/（kgMLVSS•d），混合液污泥浓度X取为3g/L,污
泥回流比尸取50%,则按式（14.7）求得污泥容积指数为
SVI
此数介于50-150之间，符合要求。
曝气池的有效容积为
取有效水深H户2.7m,设计两组曝气池，每组池面积
取池宽B=4.5m,3/可=4.5/2.7=1.66,介于1~2之间符合要求，则池长
L=A/B=648/4.5=144m
"3=144/4.5=32〉10,符合要求。
将曝气池设计为四廊道式，则每廊道长为
I，L144
L=—==3bm
44
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。
图14.24曝气池平面尺寸
（2）曝气系统设计
米用鼓风曝气系统。
1平均需氧量的计算。
平均需氧量按合成系数法估算
c（O2）=A<2•^S+BVX
此式中A的取值范围为0.42-0.53,B的取值范围为0.088-0.11o本题A取0.53,
B取0.11,假定污泥中挥发性组分占有的比率为0.75,贝U
、9000x（350-20）3000x3500x0.75
Q（Q）=AQOXS+BVY=0.53x+0.1lx
1000
=3227.4住g/d）=134.5奴//?
最大需氧量与平均需氧量之比=134.5/101.7=1.32
3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°C时
氧的饱和溶解度G（20）=9.2mg/L,30°C时氧的饱和溶解度q（30）=7.6mg/L。
故，穿孔管出口处绝对压力为
物=1.033+2.5X100X1/1000=1.283kg/cm2
空气离开曝气池水面时氧的浓度C（O2）为
、21（1-旦）21x（1-0.06）
cQ）=——*,心、xl00%=S'―xl00%=20%
i一/79+21（1—孩）79+21（1-0.06）
式中，孩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）
"°）20一-[伽％（『）—c]xl.024（i°）—O.8[O.9xlx8.36-1.5]xl.O2430-20~16SAkg/h
（取沸水中氧的实际浓度c=1.5mg/L）
相应地，最大需氧量e（O2）max=168.1X1.5=252.2kg/h,则曝气池的平均供养量为
G=义也500=些冬=9338."/，
0.3Ea0.3x6
去除每kgbod5所需要的供氧量为
9338.9X24/2970=75.5m3
每立方米污水的供气量为
9338.9X24/9000=24.9m3
相应地，最大供气量为
Gs,max=1.5Gs=1.5X9338.9=14008.4m3/h
可提升回流污泥的供气量为回流污泥量的5倍，取回流比r%100%,则提升污泥的空气量为
5X9000/24=1875m3/h
故，总供气量为
Gs（=14008.4+1875=15883.4m3/h
4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=109.4m3/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=937.5m3/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。
5鼓风机的设计计算
鼓风机所需压力/?
=2.5+1.0=3.5mH2O柱，即3500mmH20柱。
鼓风机所需供气量：
最大供气量GsT,max=15883.4m3/h；
平均供气量GsT,ave=9338.9+1875=11214m3/h；
最小供气量GsT,min=0.5xGsT,ave=5607m3/ho
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。
Page223
Egl6.1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25gBOD5/（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容积负荷Nv为0.9kgBOD5/m3滤料•d）。
解
（1）确定各项设计参数
污水量的计算
2=92000X0.1=9200m3/d
每天污水中BOD5量
92000X25=2300000g/d=2300kgBOD5/d
污水bod5浓度
So=2300/9200=0.25kgBOD5/m3=250mg/L
根据回流比R=1.5,求得进入生物滤池污水BOD5值
=112mg/L
$_9200x250+（9200x1.5）x209200x（1+1.5）
（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21.5m,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。
Page224
Egl6.2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°Co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/Lo解
（1）确定设计参数
1污水量
e=7000X120=840000L/d=840m3/d
2每日排出的bod20
Nbo"=7000x48=336000g/d
3污水的BOD20浓度
v'bod*336000,T
Sn===400/7W/L
°Q840
4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水BOD20的关系图，得容积负荷M=1800gBOD2o/（m3,d）。
（2）滤池尺寸的计算
1滤料体积
v=6（So-Se）=84O（4OO-35）=i7oW
Nv1800
2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。
3滤池的总平面面积
A=WH=170.3/14=12.2m2
采用2座滤池，则每座滤池面积
A7=A/2=12.2/2=6.1m2
4滤池直径
D=、粗=、保豆=2.8农（在0.5~3.5m范围）
5校核水力负荷性=Q/A=840/12.2=68.9m3/（m2-d）,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=82.6m3/（m2•d）,基本符合要求。
6滤池总高度Ht
Hj=H+h]+（m-1）-2+仙+-4
式中,H为滤料层总高度,m；/〃为超高，加=0.5m；/?
2为滤料层间隙高,h2=Q.2~QAm-,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，/2330.5m；h4为集水池最大水深，mo
上式中，H=14m,分为6层，每层滤料厚度为2.35m,则H=14.1m；/〃=0.5m
；/?
2=0.3m；/?
3=0.4m；知=0.5m。
贝U
H产14.1+0.5+0.3（6-1）+0.4+0.5=17m
7校核塔径与塔高比值—=—=-^-,位于上~上之间。
设计完毕。
Ht176.0767
Page238
Eg欲对某有机废液进行高温消化处理，水量为520m3/d,BOD5为32000mg/L。
该废液的水分含量为98%,有机物含量占总固体的82%o根据试验确定，该废水的极限负荷为4.0-4.5kgBOD5/（m3•d）,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①每日投入消化池的BOD5量为520X32=16640kg/d
2为留有余地，选取BOD5设计负荷为3.5kg/（m3・d）,则消化池的容积为
3废液在消化池内的停留时间7=4754.3/520=9.14d
4产气量为G=520X32X0.82X0.88X0.56=6724m3/d
5采用两座一级消化池，每座池的有效容积为Vo=7/2=4754.3/2=2377.2m3消化池直径。
取18.0m,集气罩直径力取2.0m,池下锥底直径刈取2.0m,集气罩高度加取2m,消化池柱体高度/73=D/2=9.0（m）,下椎体高度仞取1.5m,上椎体高度知取3.0m。
则消化池总商为H=/7]+/?
2+方3+/?
4=2+3+9+1.5=15.5m
消化池各部分容积的计算：
集气罩容积为
“兀d；,3.14x2.02c3
V,=—Lh.=x2=6.28/zi3
14々4
弓形部分容积为
岭=碧（3£）2+4/矽=3侦30x182+4x32）=395.64m3
圆柱部分容积为
jr314
匕=-D-^=-^-xl82x9=2289m3
下椎体部分容积为
,1，祯丫dd,（d,1…，山18丫182.0（2.0?
1…3*寸［板］+a］=-x3.14xl.5^+土+［瑚「142.87”
则每个消化池的有效容积
Vo=V3+屿=2289+142.87=2431.9m3>2377.2m3
消化池的尺寸见图17.5。
2000单位:
mm
图17.5消化池尺寸/mm
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