发布时间 : 星期六 文章水质工程学()例题、思考题、习题答案更新完毕开始阅读
干投：把固态混凝剂不经水溶直接投加到要处理的原水中。需要专门的干投机，而且要求固体药剂颗粒细小而且均匀，易溶于水，投加到水中后能迅速溶解。
湿投：将混凝剂先溶解配制成一定浓度的水溶液，然后再投加到要处理的原水中。 重力投加：利用混凝剂溶液的重力，将混凝剂溶液从较高的溶液池自动流向并加注到原水中的投加方式。这种投加方式安全可靠，节省动力。但是仅适合溶液池位置较高的情况。 压力投加：利用水力或电动力来将混凝药液加注到原水中的投加方式。 水射器投加：利用高压水通过水射器喷嘴与喉管之间形成的抽吸作用将药液吸入，并借助水的余压将药液加注到原水中。设备简单，使用方便，对溶液池高度无特殊要求。但水射器效率较低而且易磨损。
泵投加：利用泵将电能转变成动能将药液加注到原水中的投加方式。分计量泵投加和离心泵投加。离心泵投加需要配置相应的计量设置，计量泵投加则不用另配计量装置，并可通过改变计量泵冲程或变频调速来改变药液的投加量，适用于混凝剂投加自动控制系统。
13. 当前水厂中常用的混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制G值的作用是什么？
水厂中常用的混合方法有：水力混合、水泵混合、管式混合、机械混合。
混合设施基本要求：药剂与水混合必须快速均匀。 水力混合：是建设有专用的不同形式的构筑物来达到特定的水利条件以完成药剂与原水的混合。构造简单，但难以适应水质、水量等条件的变化，占地面积大。目前已较少采用。 水泵混合：是讲混凝剂投加到原水泵之前吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转产生的涡流而达到混合目的。水泵混合效果好，不需不需另建混合设施，节省动力，适合于大、中、小型水厂。但混凝剂对水泵有可能产生腐蚀作用，取水泵房距离水厂处理构筑物距离大于150m时不宜采用。 管式混合：利用从原水泵后到絮凝反应设施之间的这一段压水管使药剂与原水混合。构造简单，无需另建混合设施。但混合效果不稳定，流速低时混合不充分。常用的管式混合器是管道静态混合器，混合快速均匀效果好，构造简单，无活动部件，安装方便。
机械混合：在混合池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌装置使药剂与原水混合。搅拌器可采用桨板式、螺旋桨式、推进式等多种形式。混合效果好，不受水量水质变化的影响，适用于各种规模的水厂。但增加了机械设备成本并增加了相应的机电维修工作量。 混合过程中，控制G值的作用是控制絮凝效果。
14. 当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种？各有何优缺点？在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小？
絮凝设施可分为水力絮凝反应设施和机械絮凝反应设施两大类。
常用的絮凝设备有：隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池及其他形式絮凝池（栅条、网格絮凝池；穿孔旋流絮凝池等）。 絮凝设施基本要求：混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
隔板絮凝池：有往复式和回转式两种。构造简单、管理方便、效果较好。但絮凝时间较长、容积较大、转弯处局部水头损失大，容易引起絮凝体破碎。
折板絮凝池：有同波折板和异波折板两种。与隔板絮凝池相比，总絮凝时间缩短，絮凝效果良好。
机械絮凝池：单个机械絮凝池接近于CSTR（完全混合连续型）型反应器，故宜分格串联。分格愈多，愈接近于PF（推流型），絮凝效果愈好。但分格愈多，造价愈高、维修工作量也愈大。搅拌器有：桨板和叶轮式等。目前我国常用桨板。搅拌轴安装位置有水平和垂直两种。
水平轴式实适用于大型水厂；垂直轴式实适用于中、小型水厂。
在絮凝反应过程中，为了保证絮凝体不被打碎，并使絮凝体容积较小，节省建设费用，在工程中于絮凝开始颗粒很小时采用大的G值，并随着絮凝体尺寸增大而逐渐减小G值，最后絮凝体增至最大时采用最小的G值。即絮凝过程中，G值应自进口至出口逐渐减小。
15. 河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计），硫酸铝（含Al2O3约16％）投加量为25mg/L。问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂每日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％计）？
16. 设聚合铝[A12(OH)n?Cl6-n]m在制备过程中，控制m＝5，n＝4，试求该聚合铝的碱化度为多少？
17. 某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35 mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10％计，试求溶解池和溶液池体积各为多少？
18. 隔板絮凝池设计流量为75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多少？（水厂自用水量为5％）
19. 设原水悬浮物体积浓度ф＝5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1，水温按15℃计。设计流量Q＝360m3/h。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求： （1） （2）
絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将降低百分之几？ 采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑），絮凝池总
体积与（1）相同。搅拌功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，
P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？
第4章 沉淀 例题
1.设计日产水量为10万m3的平流式沉淀池。水厂本身用水占5％。采用两组池子。 解：1）. 每组设计流量
Q＝100000×1.05/(2×24)＝2187.5 m3/h＝0.608 m3/s
2） 设计数据的选用
表面负荷Q/A=0.6mm/s＝51.8 m3/（m2?d），沉淀池停留时间T=1.5h； 沉淀池水平流速为v＝14 mm/s。 3）计算
沉淀池表面积A＝2187.5×24/51.8＝1013.5 m2 沉淀池长L＝3.6×14×1.5＝75.6m，采用76m。
沉淀池宽B=1013.5/76=13.3m，采用13.4m。由于宽度较大，沿纵向设置一道隔墙分成两格，每格宽为13.4/2=6.7m。
沉淀池有效水深H＝QT/BL＝2187.5×1.5/（13.4×76）=3.22m，采用3.5m（包括保护高）。 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙，穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s，则孔口总面积为0.608/0.2=3.04 m2。每个孔口尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为3.04/（0.15*0.08）=253个。 沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径按公式计算： ，采用DN350mm。
出水渠断面宽度采用1.0m，出水渠起端水深按公式计算：
为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m，则出水渠深度为0.68m。 4）水力条件校核
水流截面积ω＝6.7×3.32＝21.57m 水流湿周χ＝6.7+2×3.22＝13.14 m
水力半径R=21.574/13.14=1.64m
弗劳德数Fr＝v2/Rg=1.42/（164×981）＝1.2×10-5
雷诺数Re＝vR/υ=1.4×164/0.01＝22960（按水温20℃计）
2.设计单池产水量为15000 m3/d的斜管沉淀池。水厂自用水按5％计。 解：
1） 设计数据
设计流量Q=15000m3/d×1.05＝650 m3/h＝0.18 m3/s 表面负荷取q＝10 m3/（m2?h）＝2.8mm/s
斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角形管，内切圆直径d＝25mm，长1000mm，水平倾角θ＝60°。
2）计算
按公式求得清水区面积： A＝Q/q=0.18/0.0028=64.5 m2
采取沉淀池尺寸为5.5×12＝66 m2，为了配水均匀，进水区布置在12m长的一侧。在5.5m的长度中扣除无效长度0.5m。因此净出口面积（考虑斜管结构系数1.03）： A’=(5.5-0.5)×12/1.03=58 m2
采用保护高0.3m，清水区高度1.2m，配水区高度1.5m，穿孔排泥槽高0.80m，斜管高度h＝Lsinθ＝L×sin60°＝0.87m，池子总高度H＝0.30+1.2+1.5+0.80+0.87＝4.67 m。 沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。 3）核算 a. 雷诺数
水力半径R=d/4=25/4=6.25mm=0.625cm
当水温t＝20℃时，水的运动粘度υ＝0.01cm2/s，按公式可求得管内流速： V＝Q/A’sinθ＝0.18/58sin60°=0.0036m/s=0.36cm/s Re＝vR/υ=0.625×0.36/0.01=22.5
b. 弗劳德数Fr＝v2/Rg=0.362/（0.625×981）=2.1×10-4 c. 斜管中的沉淀时间
T=L/v=1000/3.6=280s=4.6min(一般在2～5min之间)。
思考题与习题
1. 什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？
自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。 拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。