五、水污染控制工程计算题(每题10分):
1. 某原水总硬度1.6mmol/L,碱度HCO3-=2.58 mmol /L, Mg2+ 1.0mmol/ L,Na+ 0.03mmol/ L,SO42-0.125mmol/ L,Cl-0.4mmol/ L,CO225.8mg/L,试计算,水中碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。若采用石灰-苏打法进行软化,试求石灰、苏打用量(mmol/L)。(过剩量均取0.1 mmol /L)
解:Ht=Ca2++Mg2+ =1.6 mmol /L
Mg2+ =1.0 mmol /L 故Ca2+ =0.6 mmol /L
碳酸盐硬度Hc=HCO3- /2=2.58/2=1.29mmol/L
其中Ca(HCO3)20.6 mmol /L,Mg(HCO3)2=1.29-0.6=0.69 mmol /L
非碳酸盐硬度Hn=Ht-Hc=1.6-1.29=0.31mmol/L
其中MgSO4+MgCl2=0.31 mmol /L
故[ CaO]=[CO2 ]+ [Ca(HCO3)2 ]+2 [ Mg(HCO3)2 ] +Hn+α
25.8/44+0.6+2×0.69+0.31+0.1=2.98 mmol/L
[ Na2 CO3] = Hn +β=0.31+0.1=0.41mmol /L
2. 硬水水量1000m3/d,水质如下:Ca2++Mg2+ 2.15 mmol /L ,HCO3- 3.7mmol/L,Na+ +K+ 0.35mmol/ L,SO42-0.30mmol/ L,Cl-0.35mmol/ L,游离CO2 22mg/L。采用强酸H-Na并联脱碱软化,求RH,RNa罐的进水水量,进CO2 脱除器的CO2 含量(mg/L)(剩余碱度取0.5 mmol /L)。
解:(1)QH(SO42-+Cl-)=QNa×[HCO3-]-QAr
<当量浓度>
QH(0.6+0.35)=QNa×3.7-1000×0.5
0.95QH=QNa×3.7-500
QH=3.89QNa-526.32
又Q=QH+QNa
QH=1000-QNa
QNa=312m3/d
QH=Q-QNa=1000-312=688m3/d
(2)进CO2 脱除器的量=原水中的CO2 量+HCO3-减少量=22+(3.7-0.5)×44=22+140.8=162.8(mg/L)
3. 一平流沉淀池,澄清区面积为20×4m2,流量为Q=120m3/h。若将其改造成斜板沉淀池,流量提高至原流量6.5倍,其它条件不变。求需要装多少块斜扳?(斜扳长L=1.2m ,宽B=0.8m,板间距d=0.1m,板与水平夹角=60o, 板厚忽略不计)
解:平流池A=20×4=80m2 , q=Q/A=120/80=1.5(m3/m2.h)
斜板池q=6.5Q/At 即 1.5=6.5×120/At
At=520m2 (斜板池总面积)
设斜板池总单元数为n
则n(LBcos)+dB)=At
n(1.2×0.8cos60o+0.1×0.8)=520
n=929[单元数]
故板数=n+1=929+1=930(块)
4. 某城市最大时污水量为1800m3/h,原污水悬浮浓度C1=250mg/L,排放污水悬浮物允许浓度C2=80mg/L。拟用辐流沉淀池处理。试计算去除率及沉淀池基本尺寸。(沉淀时间取1.5h,沉淀池有效水深3.3m)
解:
(1)E=(C1-C2)/C1=[(250-80/250]×100%=68%
(2)沉淀池容积V=Qt=1800×1.5=2700m3
定为两座池,每池容积1350m3
每池表面积F=V/2/h=1350/3.3=409(m2)
直径D=(4F/)1/2=(4×409/3.14)1/2=23(m)
5. 要某活性污泥曝气池混和液浓度MLSS=2500mg/L。取该混和液100mL于量筒中,静置30min时测得污泥容积为30mL 。求该活性污泥的SVI及含水率。(活性污泥的密度为1g/mL)
解:
(1) 100mL混和液对应的污泥容积为30mL
则1L混和液对应的污泥容积为300mL
又 1L混合液中含泥2500mg=2.5g
故 SVI=300/2.5=120mL/g干泥
(2)1mL该活性污泥含干泥 1/SVI=1/120=0.008g
因活性污泥密度为1g/mL,故 1mL活性污泥质量为1g
则含水率为 [( 1-0.008)/1]×100%=99.2%
6. 活性污泥曝气池的MLSS=3g/L,混合液在1000mL量筒中经30min沉淀的污泥容积为 200mL,计算污泥沉降比,污泥指数、所需的回流比及回流污泥浓度。
解:
(1)SV=200/1000×100%=20%
(2)SVI=(SV%×10)/MLSS=(20×10)/3=66.7mL/g 干泥
(3)Xr=106/SVI=106/66.7=15000(mg/L)
(4)因X(1+r)=Xr×r
即3(1+r)=15×r
r=0.25=25%
7. 某城市生活污水采用活性污泥法处理,废水量25000m3/d,曝气池容积V=8000m3,进水BOD5为300mg/L,BOD5去除率为90%,曝气池混合液固体浓度3000mg/L,其中挥发性悬浮固体占75%。求:污泥负荷率Fw, 污泥龄,每日剩余污泥量,每日需氧量。生活污水有关参数如下:a=0.60 b=0.07 A=0.45 B=0.14
解:
(1)X=3000mg/l=3g/l Xv=0.75X=2.25g/l
Fw=L0Q/VXv=(300×10-3×2500)/(8000×2.25)=0.42(KgBOD5/MLSS.d)
(2)E=(L0-Le)/L0 90%=(300-Le)/300 Le=30mg/L
u=QLr/XvV=25000×(300-30)×10-3/2.25×8000=0.375(KgBOD5/KgMLVSS.d)
1/θc=au-b , 1/θc=0.6×0.375-0.07, 1/θc=0.155
θc=6.45(d)
(3)剩余污泥X=1/θc×(Xvv)=0.155×2.25×8000=2790(KgVsSS/d)
对应的MLSS量为 2790/0.75=3720Kg/d
(4)O2/QLr=A+B/u O2/25000(300-30)×10-3=0.45+0.14/0.375
O2/6750=0.823, O2=5557(Kg/d)
8. 含水率99.5%的污泥脱去1%的水,脱水前后的容积之比为多少?
解:脱水前污泥含水率99.5%,脱水后污泥含水率99.5%-1%=98.5%
根据脱水前后泥量保持不变, 即
V1(1-99.5%)=V2(1-98.5%)
V1×0.5%=V2×1.5%
V1/V2=3
9 某地采用普通活性污泥法处理城市污水,水量20000m3/d,原水BOD5为300mg/L,初次沉淀池BOD5去除率为30%,要求处理后出水的BOD5为20mg/L。a=0.5,b=0.06 θc=10d, MLVSS=3500mg/L,试确定曝气池容积及剩余污泥量
解:
(1)初次沉淀池的E=(L1-L2)/L1 30%=(300-L2)/300 L2=210mg/L
即初沉池出水BOD5浓度210mg/L
故曝气池进水BOD5为270mg/L
则曝气池容积V=aQ(L0-Le)/Xv(1/θc+b)=0.5×(210-20)×20000/[3500(0.1+0.06)]=3393(m3)
(2) X=XvV/θc=3500×10-3/10×3393=1187.55(KgVSS/d)
10. 选用高负荷生物滤池法处理污水,水量Q=5200m3/d,原水BOD5为300mg/L,初次沉淀池BOD5去除率为30%,要求生物滤池的进水BOD5为150mg/L, 出水BOD5为30mg/L,负荷率Fw=1.2KgBOD5/m3滤料d 试确定该滤池容积、回流比、水力负荷率。
解:
(1)初次沉淀池的E=(L1-L2)/L1 , 30%=(300-L2)/300 , L2=210mg/L即初沉池出水BOD5浓度
因进入滤池BOD5浓度L0=270mg/L>150 mg/L
所以必须回流
150=(210+30r)/[(1+r) r=0.5
(2) V=Q(1+r)×150/Fw=5200(1+0.5)×150/1.2×103=975m3
(3)取有效水深H=2.0m 则面积A=487.5m2
故q=5200(1+0.5)/487.5=16 (m3/m2.d)
11. 已知活性污泥曝气池进水水量Q=2400m3/d,进水BOD5为180mg/L, 出水BOD5为40mg/L,混合液浓度MLVSS=1800mg/L,曝气池容积V=500m3,a=0.65,b =0.096d-1, 求剩余污泥量X并据此计算总充氧量R。
解:
(1)u=QLr/XvV=2400×(180-40)/(1800×500)=0.37 (KgBOD5/KgMLVSS.d)
1/θc=au-b =0.65×0.37-0.096 1/θc=0.1445
θc=6.92 (d)
剩余污泥X=Xvv/θc=0.1445×1800×10-3×500=130(KgVSS/d)
(2)R=QLr/0.68-1.42, X=2400(180-40)10-3/0.68-1.42×130
R=309.5 (KgO2/d)