沉降与过滤习题
非均相分离
一、单选题
1．颗粒的沉降速度不是指（）。B
(A)等速运动段的颗粒降落的速度
(B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度
(C)加速运动段结束时颗粒的降落速度
(D)净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度2．自由沉降的意思是（）。D
(A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计
(B)颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度
(C)颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用
(D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程
3．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。D
-ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方
(A)（ρ
s
(C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方
4．对于恒压过滤（）。D
(A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的倍
(B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍
(C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍
(D)当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的倍
5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A
(A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3
6．以下说法是正确的（）。B
(A)过滤速率与S(过滤面积)成正比
(B)过滤速率与S2成正比
(C)过滤速率与滤液体积成正比
(D)过滤速率与滤布阻力成反比
7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。D
(A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l
8．过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（）。C
(A)操作压差增大至原来的倍 (B)操作压差增大至原来的4倍
(C)操作压差增大至原来的2倍 (D)操作压差保持不变
9．恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量（）。C
(A)增大至原来的2倍 (B)增大至原来的4倍
(C)增大至原来的倍 (D)增大至原来的1.5倍
10．以下过滤机是连续式过滤机（）。C
(A)箱式叶滤机 (B)真空叶滤机
(C)回转真空过滤机 (D)板框压滤机
11．过滤推动力一般是指（）。 B
(A)过滤介质两边的压差 (B)过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差
(C)滤饼两面的压差 (D)液体进出过滤机的压差
12．板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（）。C
(A)一倍 (B)一半 (C)四倍 (D)四分之一
13．板框压滤机中（）。B
(A)框有两种不同的构造 (B)板有两种不同的构造
(C)框和板都有两种不同的构造 (D)板和框都只有一种构造
14．非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为（）。B
(A)d
p
=6V/A 此处V为非球形颗粒的体积，A为非球形颗粒的表面积
(B)d
p =(6V/π)1/3 (C)d
p
=(4V/n)l/2
(D)d
p
=(kV/)1/3 k为系数，与非球形颗粒的形状有关
15．球形度(形状系数)恒小于或等于1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为（）。B
(A) ?
s =V
p
/V V为非球形粒子的体积，V
p
为球形粒子的体积
(B) ?
s =A
p
/A A为非球形粒子的表面积
A
p
为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积
(C) ?
s =a
p
/a a为非球形粒子的比表面积
a
p
为球形粒子的比表面积
(D) ?
s =6 a
p
/ (πd)
16．“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”，“滤渣就是滤饼”，则（）。C
(A)这两种说法都对 (B)两种说法都不对
(C)只有第一种说法正确 (D)只有第二种说法正确
17．助滤剂应具有以下性质（）。B
(A)颗粒均匀、柔软、可压缩 (B)颗粒均匀、坚硬、不可压缩
(C)粒度分布广、坚硬、不可压缩 (D)颗粒均匀、可压缩、易变形
18．“颗粒的粒度分布愈不均匀，则所形成的床层空隙率越大”，“壁附近床层空隙率较床层中心的空隙率大”（）。D
(A)两种说法都对 (B)两种说法都不对
(C)只有第一种说法对 (D)只有第二种说法对
19．床层的平均空隙率与床层的平均自由截面积在以下条件下相等（）。C
(A)颗粒粒度均匀 (B)沿整个横截面上自由截面均匀
(C)沿整个床层高度各截面的自由截面均匀 (D)颗粒的比表面积均匀
20．流化的类型有（）。B
(A)散式流化和均匀流化 (B)聚式流化和散式流化
(C)聚式流化和鼓泡流化 (D)浓相流化和稀相流化
21．流化床的压降随气速变化的大致规律是（）。D
(A)起始随气速增大而直线地增大 (B)基本上不随气速变化
(C)ΔP∝ (D) ΔP∝u2
22．在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指（）。C
(A)旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径
(B)旋风分离器允许的最小直径
(C)旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径
(D)能保持滞流流型时的最大颗粒直径
23．旋风分离器的总的分离效率是指（）。D
(A)颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率
(B)颗粒群中最小粒子的分离效率
(C)不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和
(D)全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率
24．在离心沉降中球形颗粒的沉降速度（）。A
(A)只与d，ρ
s ，ρ，u
T
，R有关 (B)只与d，ρ，u
T
，R有关
(C)只与d，ρ，u
T ，R，g有关 (D)只与d，ρ，u
T
，R，K
c
有关
(题中u
T 气体的切向速度，R旋转半径，K
c
分离因数)
25．降尘室没有以下优点（）。A
(A)分离效率高 (B)阻力小
(C)结构简单 (D)易于操作26．降尘室的生产能力（）。A
(A)只与沉降面积A和颗粒沉降速度u
t 有关 (B)与A、u
t
及降尘室高度H
有关
(C)只与沉降面积A有关 (D)只与u
t
和H有关
二、填空题
1．一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将（）。下降
2．降尘室的生产能力与降尘室的（）和（）有关。长度宽度3．降尘室的生产能力与降尘室的（）无关。高度
4．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间（）。增加一倍
5．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，气流速度（）。减少一倍
6．在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，生产能力（）。不变
平流式沉淀池设计说明 1构筑物设计说明 1.1工程概况 废水排放量为0.2m3/s，人数为80000人，悬浮物为350mg/l 1.2设计依据及原则 《污水综合排放标准》（GB8978-1996） 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 1.3平流式沉淀池简述 平流式沉淀池的池型呈长方形，由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。污水在池内按水平方向流动，从池一端流入，从另一端流出。污水中悬浮物在重力作用下沉淀，在进水处的底部设贮泥斗。平流式沉淀池的主要优点是：有效沉淀区大，沉淀效果好，造价较低，对污水流量的适应性强。缺点是：占地面积大，排泥较困难[1]。 2平流式初沉池的设计计算[2] 2.1设计参数 （1）沉淀池的个数或分格数应至少设置2个，按同时运行计算。 （2）初沉池沉淀时间取1-2h，表面负荷取 1.5-2.5m3/（m2·h），沉淀效率为40%-60% 。 （3）设计有效水深不大于3.0m，多介于2.5-3.0之间。 （4）池（或分格）的长宽比不小于4，长深比采用8-12。 （5）池的超高不宜小于0.3m。 （6）池底坡度一般为0.01-0.02。 （7）泥斗坡度约为45°-60°。 （8）进口需设挡板，一般高出水面0.1-0.15m，浸没深度≥0.25m，一般取0.5-1.0m，距离进水口0.5-1.0m；出口也需设挡板，距离出水口0.25-0.5m，浸没深度0.3-0.4m，高出水面0.1-0.15m。
2.2设计计算 设计采用2座沉淀池，计算尺寸如下： （1）悬浮物的去除率 η=94%%100350 20350=?- （2）沉淀区总面积 设计处理污水量 Q max =0.2 (m 3/s)=0.2?3600=720 (m 3/h) 设表面负荷q=1.5m 3/（m 2·h ），沉淀时间t=2h A=5.1720 q 3600Qmax ==480(m 2) （3）沉淀池有效水深 h 2=qt=2?1.5=3(m) （4）沉淀区有效容积 v 。=3600Qmax t=720×2=1440 m 3 （5）沉淀池长度 设初沉池流速v=4.8mm/s L=3.6vt=4.8?3.6?2=34.56(m) 池总宽 B=56.34480 =L A =13.89(m) 池宽 b=289 .13 n =B =6.95(m) 校核 长宽比95.656 .34b =L =4.97>4 满足 长深比3 56.34h 2=L =11.52<12 满足 ∴设计合理 沉淀池总长度 设流入口至挡板距离为0.5m ，流出口至挡板距离为0.5m L 1=0.5+0.5+34.56=35.56(m) （6）污泥所需容积 设每人每天污泥量S=0.55L/（人·d ），初沉池排泥时间T= 2d
第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=?? 颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=? 假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..11 2 2 223 34 5449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ --??-???==??=? ???????????? 验算 .Re ..45 4101790．835 =24824110 p t d u ρμ--???==? 为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 " 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ=- 由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ--= pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==?? ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==?? 已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得 .961pw pa d d = = ·
【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗粒密度为4000kg/m 3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体 解 已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa s ρρμ--=?===??,, (1) 沉降速度计算 假设为层流区 () .()(.) ./.2626 9811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ ---??-= ==?? 验算..Re .66 101000111000505221810pc t d u ρ μ --???= ==
沉降与过滤一章习题及答案 一、选择题 1、 一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流20℃水密度998.2 kg/m 3粘度为100.5×10-5 Pa ·s ）。A ?A 4000 mPa ·s ； ?B 40 mPa ·s ； ?C 33.82 Pa ·s ； ?D 3382 mPa ·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D A ．m μ302?； B 。m μ32/1?； C 。m μ30； D 。m μ302? 3、降尘室的生产能力取决于 。 B A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4、降尘室的特点是 。D A ． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B ． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C ． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D ． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 无关。C A ．颗粒的几何尺寸 B ．颗粒与流体的密度 C ．流体的水平流速； D ．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 。C A ．旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径; C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 7、旋风分离器的总的分离效率是指 。D A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率; B. 颗粒群中最小粒子的分离效率; C. 不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和; D. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。C A ．尺寸大，则处理量大，但压降也大； B ．尺寸大，则分离效率高，且压降小； C ．尺寸小，则处理量小，分离效率高； D ．尺寸小，则分离效率差，且压降大。 9、恒压过滤时， 如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的 。 B A. 1 倍； B. 2 倍； C.2倍； D.1/2倍 10、助滤剂应具有以下性质 。B A. 颗粒均匀、柔软、可压缩; B. 颗粒均匀、坚硬、不可压缩; C. 粒度分布广、坚硬、不可压缩; D. 颗粒均匀、可压缩、易变形 11、助滤剂的作用是 。B A ． 降低滤液粘度，减少流动阻力； B ． 形成疏松饼层，使滤液得以畅流； C ． 帮助介质拦截固体颗粒； D ． 使得滤饼密实并具有一定的刚性 12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 。B A ．面积大，处理量大； B ．面积小，处理量大； C ．压差小，处理量小； D ．压差大，面积小 13、以下说法是正确的 。B A. 过滤速率与A(过滤面积)成正比; B. 过滤速率与A 2成正比; C. 过滤速率与滤液体积成正比; D. 过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量 。
地基沉降量计算 地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。 在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。 一、分层总和法计算地基最终沉降量 计算地基的最终沉降量，目前最常用的就是分层总和法。 （一）基本原理 该方法只考虑地基的垂向变形，没有考虑侧向变形，地基的变形同室侧限压缩试验中的情况基本一致，属一维压缩问题。地基的最终沉降量可用室压缩试验确定的参数（e i、E s、a）进行计算，有： 变换后得： 或 式中：S--地基最终沉降量（mm）； e --地基受荷前（自重应力作用下）的孔隙比； 1 e --地基受荷（自重与附加应力作用下）沉降稳定后的孔隙比； 2 H--土层的厚度。 计算沉降量时，在地基可能受荷变形的压缩层围，根据土的特性、应力状态以及地下水位进行分层。然后按式（4-9）或（4-10）计算各分层的沉降量S i。最后将各分层的沉降量总和起来即为地基的最终沉降量：
（二）计算步骤 1）划分土层 如图4-7所示，各天然土层界面和地下水位必须作为分层界面；各分层厚度必须满足H i≤0.4B（B为基底宽度）。 2）计算基底附加压力p0 3）计算各分层界面的自重应力σsz和附加应力σz；并绘制应力分布曲线。 4）确定压缩层厚度 满足σz=0.2σsz的深度点可作为压缩层的下限； 对于软土则应满足σz=0.1σsz； 对一般建筑物可按下式计算z n=B(2.5-0.4ln B)。 5）计算各分层加载前后的平均垂直应力 p =σsz； p2=σsz+σz 1 6）按各分层的p1和p2在e-p曲线上查取相应的孔隙比或确定a、E s等其它压缩性指标 7）根据不同的压缩性指标，选用公式（4-9）、（4-10）计算各分层的沉降量 S i 8）按公式（4-11）计算总沉降量S。
《水污染控制工程》（第三版，下册）重点计算题示例 Problem 1 沉砂池与沉淀池的设计计算 1. 平流式沉淀池计算 Rectangular Sedimentation Tank 平流沉淀池设计流量为1800m 3/h 。要求沉速等于和大于0.5mm/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m 2？ （2）沉速为0.1mm/s 的颗粒，可去除百分之几？ 解：已知 Q=1800m 3/h=0.5m 3/s ，u 0=0.5mm/s ，u i =0.1mm/s （1） 所需沉淀池平面积为 230100010 5.05.0m u Q A =?==- （2） 沉速为0.1mm/s 的颗粒的去除率为 2. 辐流式沉淀池设计 Circular Sediementation Tank 计划为居住人口45000人的城镇设计一圆形径向流沉淀池。假定废水的流量为400L/人.d ，平均流量下停留时间为2h 。确定平均流量下的溢流速率为36m 3/m 2.d ，求深度和直径。 解： 3 32 233150024h/d 2h /L 0.001m 400L/per.d 45000per 450.d /m 40m /L 0.001m 400L/per.d 45000per m V m A s =???==??= Diameter=m 249.234 /450≈=π Depth=m 5.33.324 )4/(15002≈=π 3. 曝气沉砂池设计计算 Grit Chamber 设计一只曝气沉砂池，污水的最大流量为2.0 m 3/s ，有效深度为3m ，宽深比为 1.5:1，最大流量下停留时间为 3.5min ，曝气速率为0.4m 3/min.m 池长，确定沉砂池的尺寸和空气用量。 %2020.05.01.00====u u E i
一、名词解释题（每题3分）： 1.生化需氧量：表示在有氧的情况下，由于微生物的活动，可降解的有机物稳定化所需的氧量 2.化学需氧量：表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的氧量。 3.沉淀：是固液分离或液液分离的过程，在重力作用下，依靠悬浮颗粒或液滴与水的密度差进行分离。 4.化学沉淀法：是往水中投加某种化学药剂，使与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类， 形成沉渣，从而降低水中溶解物质的含量。 5.电解法：是应用电解的基本原理，使废水中有害物质，通过电解过程，在阳、阴极上分别发生氧化和 还原反应转化成为无害物质以实现废水净化的方法。 6.吸附：是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可发生在气－液、气－固、液－固两相之间。 7.物理吸附：是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附。 8.化学吸附：是吸附质与吸附剂之间由于化学键力发生了化学作用，使得化学性质改变。 9.膜分离法：是把一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶液中的某种溶质或者溶剂渗透出来，从而达到分 离溶质的目的。 10.污泥龄：是指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的天数，也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次 所需的时间，或工作着的活性污泥总量同每日排放的剩余污泥量的比值。 11.氧化沟：是一个具有封闭沟渠的活性污泥曝气池。 12.总充氧量：稳定条件下，单位时间内转移到曝气池的总氧量。 13.悬浮生长：在活性污泥法中，微生物形成絮状，悬浮在混合液中不停地与废水混合和接触。 14.生物膜反应器：利用生物膜净化废水的装置。 15.面积负荷率法：即单位面积每日能去除废水中的有机物等量。 16.活性污泥法：是以活性污泥来净化废水的生物处理方法。 17.活性污泥：充满微生物的絮状泥粒。 18.污泥负荷率：指的是单位活性污泥（微生物）量在单位时间内所能承受的有机物量。 19.污泥浓度：指曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体的重量，常用表示。 20.污泥沉降比：指曝气池中混合液沉淀30后，沉淀污泥体积占混合液总体积的百分数。 21.污泥体积指数：简称污泥指数，是曝气池混合液经30沉淀后1g干污泥所占的湿污泥体积（以计）。 22.生物接触氧化法：是一个介于活性污泥法和生物滤池之间的处理方法，它兼具有这两种方法的优点。 23.厌氧流化床：当床内载体的膨胀率达到40～50％以上，载体处于流化状态。 24.厌氧生物法：在无分子氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污泥和废水中的有机污染物， 分解的最终产物主要是沼气，可作为能源。 25.重力浓缩法：利用重力将污泥中的固体与水分离而使污泥的含水率降低的方法。 26.扩散：污染物由高浓度处向低浓度处转移，称为扩散。 二、水污染控制工程选择题（每题2分）： 2、下列不属于水中杂质存在状态的是（ D ） A.悬浮物B胶体C溶解物D沉淀物 3、是指（ A ） A.总需氧量 4、下列说法不正确的是（ D ） A.可降解的有机物一部分被微生物氧化，一部分被微生物合成细胞 是微生物氧化有机物所消耗的氧量与微生物内源呼吸所消耗的氧量之和 C.可降解的有机物分解过程分碳化阶段和硝化阶段 是碳化所需氧量和硝化所需氧量之和 5、下列说法不正确的是（ C ） 测定通常采用K22O7和7为氧化剂
计算题 1、混凝：G 值及判断、絮凝动力学常数。速度梯度、程度、时间，一级反应 2、沉淀：平流式沉淀池设计、核算、假设、示意图、描述工作过程、截留沉速、表面负荷 3、过滤：滤速、面积，强制滤速 4、消毒：反应器理论、求时间，加氯量 5、生物滤池设计计算：负荷、容积、表面积、水量、浓度、出水浓度，稀释比 6、劳麦方程设计曝气池：水量的设计，要考虑工业污水混合时总水量和平均浓度的计算，主要相关参数为曝气池容积、需氧量、产率系数、负荷、剩余污泥量、衰减系数，混合液浓度 1、混凝 算G 值，判断是否在范围内 G =G G —速度梯度S -1 P —单位体积流体所消耗的功率 W/m 3 g —重力加速度 9.8m/s 2 h —絮凝过程中的水头损失 m v —水的运动粘度 m 2/s T —停留时间 s U —水的动力粘度 pa ?s 因为u v P = v QT =
所以G= 平均速度梯度：G 例题1、隔板絮凝池设计流量75000m3/d，絮凝池有效容积1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m，v=10-6，求絮凝池总的平均速度梯度G值，和GT之各为多少？（水厂自用水量按5%计算） 解：由题意的：Q=75000m3/d v=1100m3 h=0.26m G= g=9.8m/s2 Q总=75000m3/d ==0.91m3/s 答：絮凝池总的平均速度梯度为45.9s-1,及54405 例题2、若机械搅拌絮凝池设计流量400m3/h（不考虑自用水），停留时间为20min，池体分为四格，每格容积均一致，四格中各格搅拌功率分别为195,120,60,30w。水温按照15°c计（u=1.14×10-3pa ?S）。试计算该絮凝池的速度梯度，并校核。 解：由题意的： Q=400m3/h P1=195w P2=120w P3=60w P4=30w T=20min U=1.14×10-3pa?s v=Q?T=400÷60×20=133.4m3
过滤、沉降方试题 一、填空题 1．非均相物系是指物系内部有明显的相界面存在，而界面两侧物质的性质是_______________ 。完全不同的 2．非均相物系一般有两相组成，其中一相称为__________另一相称为_________。 连续相，分散相 3．非均相物系的主要分离方法有____________、_____________、___________及_____________。沉降，过滤，离心分离，湿法分离 4．悬浮液是指由__________和_________组成的混合物。（填液相、气相或固相）液体，固体 5．雾沫是指由连续相为__________和分散相为_________组成的混合物。（填液相、气相或固相）气相，液相 6．乳浊液是指由__________和_________组成的混合物。（填液相、气相或固相）液相，液相 7．沉降分离是依据分散介质与分散物质间的________ 差来分离的。密度 8．沉降器的生产能力与__________和________________正比，与__________无关。面积，颗粒的沉降速度，沉降高度 9．沉降分离的必要条件是_____________________________________________ 。 颗粒在沉降器中的停留时间大于或等于沉降时间 10．旋风分离器的操作是混合气体从筒体上部的________方向进入（径向或切向），________排出净化气体，_________间歇排灰（顶部或底部）。切向，顶部，底部 11.过滤方法有______________、______________和________________三种。饼 层过滤，深床过滤，动态过滤 12.常用的过滤介质有_____________、______________和_________________三 种。织物状，粒状，固体多孔 13.助滤剂的用途为__________________________________________________和 _________________________________________。在介质上首先架桥，在可压
第一部分选择题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在土中对土颗粒产生浮力作用的是 ( ) A．强结合水 B．弱结合水 C．毛细水 D．重力水 2．评价粘性土软硬状态的物理指标是 ( ) A．含水量 B．孔隙比 C．液性指数 D．内聚力 3．淤泥质土是指 ( ) A．w> w P，e≥1.5的粘性土 B．w> w L，e≥l.5的粘性土 C．w> w P，1.O≤e <1.5的粘性土 D．w> w L，1-O≤e<1.5的粘性土 4．基底附加压力式中d表示 ( ) A．室外基底埋深 B．室内基底埋深 C．天然地面下的基底埋深 D．室内外埋深平均值 5．为了方便比较，评价土的压缩性高低的指标是 ( ) A．a1-2 B．a2-3 D．a2-4 C. a1-3
6．原状土试样的无侧限抗压强度与重塑土样的无侧限抗压强度之比称为土的 ( ) A．液化指标 B．强度提高系数 C．固结系数 D．灵敏度 7．作用在挡土墙上的土压力，当在墙高、填土物理力学指标相同条件下，对于三种土压力的大小关系，下列表述哪项是正确的？ ( ) A. E a 沉淀 3.3.1 介绍 给水处理的沉淀工艺是指在重力作用下，悬浮固体从水中分离的过程，原水经过投药，混合与反应过程，水中悬浮物存在形式变为较大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水浊度一般在10 度以下。 （1）沉淀池类型的选择 本设计采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是根据浅池理论发展而来的，是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜管的沉淀池。斜管沉淀池的特点：沉淀效率高，池子容积小和占地面积小；斜管沉淀池沉淀时间短，故在运行中遇到水质、水量的变化时，应注意加强管理， 以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜管的放入，沉淀池水力半径大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜管沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。 （2）斜管沉淀池的设计计算 本设计采用两组沉淀池，水流用上向流。异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于1000 度的原水。斜管沉淀区液面负荷，应按相似条件下的运行经验确定，一般可采用～)/(23h m m ?。 斜管设计一般可采用下列数据：管径为25～35 毫米；斜长为1.0 米；倾角为60°。斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于1.0 米；底部配水区高度不宜小于1.5 米。 3.3.2 设计计算 （1）设计参数 处理水量Q＝0.425 m/s，斜管沉淀池与反应池合建，池有效宽度B＝8.8m，混凝处理后颗粒沉降速度u ＝0.4mm/s，清水区上升速 度v＝3.0mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d ＝30mm，水平倾角60度。采用后倾式，以利于均匀配水。斜管长1m，管径一般为25～35mm（即管的内切圆直径），取为30mm。 （2）清水面积 A＝Q/v ＝＝142m2 1 其中斜管结构占用面积按照5％计算，人孔所占面积为1 m2，则： ＝142×＋1＝149.75m2， 实际清水区所需面积为：A 1 进水方式：进水区沿8.8m长的一边布置。 为了配水均匀设计尺寸：B×L＝8.8m×14.3m （3）斜管长度L ＝v/sin60°＝＝3.5mm/s， 斜管内水流速度v 2 第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】 密度为1030kg/m 3 、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=?? 颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=? 假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..11 2 2 223 34 5449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ --??-???==??=? ???????????? 验算 .Re ..45 4101790．835 =24824110 p t d u ρμ--???==? 为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3 的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ=- 由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ--= pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==?? ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==?? 已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得 .961pw pa d d = = 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗 平流沉淀池的设计： 已知设计水量Q=300000m 3/d 。设计平流式沉淀池。 2.设计计算 （1）池容积W （2）单池容积W （3）单池池面积F （4）池深H （5）池长L （6）池宽B 1.Q=300000m 3/d=12500m 3/h=3.472 m 3/s ，沉淀时间t=2h ，面积负荷u 0‘=40m 3/（m 2.d ），沉淀池个数 n=6个。 2.设计计算 （1）池容积W W=Qt=12500?2=25000m 3 （2）单池容积W W 1=7.41666 25000==n W m 3 （3）单池池面积F F=12504050000'0 ==u Q m 2 （4）池深H 33.31250 7.41661===F W H m （5）池长L 水平流速取v=10mm/s ，则池长 L=3.6vt=3.6?10?2=72m （6）池宽B B 1=4.1772 1250==L F m （7）校核长宽比 （8）校核长深比 （9）进水穿孔花墙设计 （10）出水渠 （11）排泥设施 （12）水力条件复核 采用17.8m 。沉淀池的池壁厚采用300mm ，则沉淀池宽度为18.4m,与絮凝池吻合。 （7）校核长宽比 4045.48 .1772>==B L （8）校核长深比 106.2133 .372>==H L （9）进水穿孔花墙设计 ①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长17.8m ，超高取0.3m ，积泥高度取0.1m ，则墙高3.73m. ②穿孔花墙孔洞总面积A 孔洞处流速采用v 0=0.24m/s ，则 A=41.224 .036003.208336000=?=v Q m 2 ③孔洞个数N 孔洞采用矩形，尺寸为15cm ?18cm ，则 N=903.8918 .015.041.218.015.0≈=?=?A 个。 则孔洞实际流速为： 238.018.015.09036003.208318.015.0'0=???=??= N Q v m/s ④孔洞布置 1.孔孔布置成6排，每排孔洞数为90÷6=15个 2.水平方向孔洞间净距取1m,即4块砖的长度，则所占的宽度为： 0.18?15+1?15=17.7m ，剩余宽度17.8-17.6=0.2m ，均分在各灰缝中。 3.垂直方向孔洞净距取0.378m ，即6块砖厚。最上一排孔洞的淹没水深为162mm ，则孔洞的分布高度为： H=6?0.15+6?0.378+162=3.33mm （10）出水渠 ①采用矩形薄壁堰出水 ②堰上溢流负荷q 0=4003m /d.m 第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=??颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=?假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..1 12 2 2 2 3 3 4 5 449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--??-???==??=????????????? 验算 .Re ..45 4101790．835=248 24110p t d u ρμ--???==?为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ =-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ-- =pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==??./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==??已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ= ，代入上式得 .961 pw pa d d = 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗粒密度为 沉降习题 第三章沉降与过滤练习题 一、填空： 1、旋风分离器分离的是混合物，旋液分离器分离的是混合物， 它们都属于混合物。 2、过滤操作有两种方式过滤和过滤。 4、恒压过滤时，过滤速度随时间增加而，洗涤速率随时间增加而， 操作压差将随时间增加而。( A、增加B、减少C、不变) 5、板框压滤机的洗涤速率是过滤终了速率的倍，叶滤机的洗涤速率是过 滤终了速率的倍。 6、恒压过滤某悬浮液，过滤1小时得滤液10m3,，若不计介质阻力，再过滤2 小时可共得滤液m3。 8、离心分离因数Kc= ，其值大小表示性能。 二、计算 1、密度为1030 Kg/m3、直径为400μm的球形颗粒在150℃的热空气中降 落，求其沉降速度。(1.8m/s) 2、求直径为80μm的玻璃球在20℃水中等自由沉降速度，已知玻璃球的 密度2500 Kg/m3，水的密度为1000 Kg/m3，水在20℃时的黏度为0.001 Pas (5.23×10-3m/s) 3、密度为2500 Kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降， 求在这两种介质中沉降的颗粒直径之比值，假设沉降处于斯托克斯区。 (9.61) 4、一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液 体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为 200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32s，此糖浆密度为 1300Kg/m3，钢球的密度为7900 Kg/m3，求此糖浆的粘度。(4.74Pas) 5、直径为0.08mm，密度为2469 Kg/m3的玻璃球在温度300K和101.3kpa 的空气中沉降。计算自由沉降速度。另有球形闪锌矿颗粒，密度为1000 Kg/m3，同样在空气中沉降，若其自由沉降速度与上述玻璃球相同，计 算该颗粒的直径。(0.443m/s，6.05×10-5m) — 第三章沉降与过滤习题及答案 一、选择题 1、一密度为7800 kg/m3的小钢球在相对密度为的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为（设沉降区为层流）。D mPa·s；mPa·s；Pa·s；mPa·s 3、降尘室的生产能力取决于。 B A．沉降面积和降尘室高度；B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D．降尘室的宽度和高度。 》 4、降尘室的特点是。D A．结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B．结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C．结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D．结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关。C A．颗粒的几何尺寸 B．颗粒与流体的密度 / C．流体的水平流速； D．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指。C A.旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B.旋风分离器允许的最小直径; C.旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D.能保持滞流流型时的 最大颗粒直径 7、旋风分离器的总的分离效率是指。D A.颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率; B.颗粒群中最小粒子的分离效率; C.不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和; D.全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的。C A．尺寸大，则处理量大，但压降也大； B．尺寸大，则分离效率高，且压降小； C．尺寸小，则处理量小，分离效率高； D．尺寸小，则分离效率差，且压降大。 ） 9、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的。 B A. 1倍； B. 2倍； C.倍； 2倍 10、助滤剂应具有以下性质。B 第5章 颗粒的沉降和流态化 【例1】 落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降测定液体的粘度。 现有密度为8010kg/m 3、直径0.16mm 的钢球置于密度为980 kg/m 3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm 。测得小球的沉降速度为1.70mm/s ，试验温度为20℃，试计算此时液体的粘度。 测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当颗粒直径d 与容器直径D 之比d/D ＜0.1，雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正： ? ?? ??+= D d u u t t 104.21' 式中u't 为颗粒的实际沉降速度；u t 为斯托克斯定律区的计算值。 解：3 2 3 1081021016.0---?=??=D d [] 3 3108104.211070.1104.21'--??+?=??? ?????? ??+=D d u u t t =1.73×10－ 3m/s 可得 ()()()32 321073.11881 .998080101016.018--???-?= -=t s u g d ρρμ =0.0567Pa ·s 校核颗粒雷诺数 Re t 3 331070.40567.09801070.11016.0'---?=????== μ ρ t du 上述计算有效。 【例2】 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m 2，宽和高均为2m 。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m 3，粘度为2.6×10－ 5Pa ·s ；固体的密度 为3000 kg/m 3；降尘室的生产能力为3 m 3/s 。试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40μm 的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？ 解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为 3 .0103===bl V u s t m/s 由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Re t 无法计算，故需采用试差法。假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即 ()μm 1.69m 1091.681.930003 .0106.2181855min =?=????=-= --g u d s t ρρμ 核算沉降流型 第二章天然地基上浅基础 1.浅基础和深基础的区别？ 浅基础埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构设计和施工方法也较简单；深基础埋入地层较深，结构设计和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。 2.何谓刚性基础，刚性基础有什么特点？ 当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由基础反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，断面不会出现裂缝，基础内部不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。 刚性基础的特点是稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，他是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。 3.确定基础埋深应考虑哪些因素？基础埋深对地基承载力，沉降有什么影响？ 1地基的地质条件，2河流的冲刷深度，3当地的冻结深度，4上部结构形式，5当地的地形条件，6保证持力层稳定所需的最小埋置深度。 基础如果埋置在强度比较差的持力层上，使得地基承载力不够，直接导致地基土层下沉，沉降量增加，从而影响整个地基的强度和稳定性。 4何谓刚性角，它与什么因素有关？ 自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角称为刚性角。它与基础圬工的材料强度有关。 5刚性扩大基础为什么要验算基底合力偏心距？ 目的是尽可能使基底应力分布比较均匀，以免基底两侧应力相差过大，使基础产生较大的不均匀沉降，墩台发生倾斜，影响正常使用。 6地基（基础）沉降计算包括哪些步骤？在什么情况下应验算桥梁基础的沉降？ （1）确定地基变形的计算深度；（2）确定分层厚度；（3）确定各层土的压缩模量；（4）求基础地面处的附加压应力；（5）计算地基沉降；（6）确定沉降计算经验系数；（7）计算地基的最终沉降量。 （1）修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软黏土地基及湿陷性黄土上的基础；（2）修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础；（3）当相邻基础下地基土强度有显著不同货相邻跨度相差悬殊二必须考虑其沉降差时；（4）对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥或槽下净空高度时。 7水中基坑开挖的围堰形式有哪几种？它们各自的适用条件和特点是什么？ （1）土围堰、草袋围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰和地下连续墙围堰等 （2）在水深较浅（2m以内），流速缓慢，河床渗水较小的河流中修筑基础，可采用土围堰或草袋围堰。 堰外流速较大时，可在外侧用草袋柴排防护 第三章 1.桩基础的特点？适用于什么情况？ 答：具有承载力高，稳定性好，沉降小而均匀，在深基础中具有耗用材料少，施工简便的特点。（1）荷载较大，适宜的地基持力层位置较浅或人工基础在技术上经济上不合理时。（2）河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，位于基础或结构下面的土层有可能被侵蚀.冲刷.如采用深基础不能保证安全时（3）当基础计算沉降过大或建筑物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软（高压缩）层，将荷载传到较结实（低压缩性）土层，以减少建筑物沉降并使沉降较均匀。（4）当建筑物承受较大的水平荷载，需要减少建筑物的水平位移和倾斜时（5）当施工水位或地下水位较高，采用其他深基础施工不便或经济上不合理时。（6）地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加建筑物的抗震能力，桩基础穿越可液化 平流沉淀池的设计： 已知设计水量Q=300000m 3 /d 。设计平流式沉淀池。2.设计计算 （1）池容积W （2）单池容积W （3）单池池面积 F （4）池深H （5）池长L （6）池宽B 1.Q=300000m 3/d=12500m 3/h=3.472 m 3/s ，沉淀时间 t=2h ，面积负荷u 0‘=40m 3/（m 2.d ），沉淀池个数 n=6个。 2.设计计算 （1）池容积W W=Qt=125002=25000m 3 （2）单池容积W W 1=7.4166625000 n W m 3 （3）单池池面积 F F=12504050000 ' 0u Q m 2 （4）池深H 33.312507 .41661F W H m （5）池长L 水平流速取v=10mm/s ，则池长 L=3.6vt=3.6102=72m （6）池宽B B 1=4.17721250 L F m （7）校核长宽比（8）校核长深比（9）进水穿孔花墙设计（10）出水渠（11）排泥设施（12）水力条件复核 采用17.8m 。沉淀池的池壁厚采用 300mm ，则沉淀池宽度为18.4m,与絮凝池吻 合。 （7）校核长宽比 4045.48.1772B L （8）校核长深比 10 6.2133.372H L （9）进水穿孔花墙设计 ①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长17.8m ，超高取0.3m ，积泥高度取0.1m ，则墙高3.73m. ②穿孔花墙孔洞总面积 A 孔洞处流速采用v 0=0.24m/s ，则 A=41.224.036003.208336000v Q m 2 ③孔洞个数N 孔洞采用矩形，尺寸为 15cm 18cm ，则N=903.8918.015.041.218 .015.0A 个。则孔洞实际流速为：238.018.015.09036003.208318.015.0' 0N Q v m/s ④孔洞布置 1.孔孔布置成6排，每排孔洞数为906=15个 2.水平方向孔洞间净距取1m,即4块砖的长度，则所占的宽度为： 0.1815+115=17.7m ，剩余宽度17.8-17.6=0.2m ，均分在各灰缝中。 3.垂直方向孔洞净距取0.378m ，即6块砖厚。最上一排孔洞的淹没水深为162mm ，则孔洞的分布高度为： H=60.15+60.378+162=3.33mm （10）出水渠 ①采用矩形薄壁堰出水 ②堰上溢流负荷q 0=4003m /d.m斜管沉淀池计算例题
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