水质工程学第4章沉淀与澄清3
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水质工程学(Ⅰ)例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类?了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物:尺寸较大(1?m-1mm),可下沉或上浮(大颗粒的泥砂、矿碴下沉,大而轻的有机物上浮)。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中。
当水静置时,相对密度小的会上浮与水面,相对密度大的会下沉,因此容易去除。
胶体:尺寸很小(10nm-100nm),具有稳定性,长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。
胶体通常带负电荷,少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物:主要是呈真溶液状态的离子和分子,如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子,HCO3-、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。
溶解物与水成均相,透明。
但可能产生色、臭、味。
是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理。
有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点。
(数值可不记)江河水:易受自然条件影响,浊度高于地下水。
江河水年内浊度变化大。
含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。
硬度较低,通常在50~400mg/L(以CaCO3计)之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染,色、臭、味变化较大,水温不稳定。
湖泊及水库水:主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小,浊度较低;湖水含藻类较多,易产生色、臭、味。
湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水:海水含盐量高,在7.5~43.0g/L之间,以氯化物含量最高,约占83.7%,硫化物次之,再次为碳酸盐,其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水:悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除,水质清澈,不易受外界污染和气温变化的影响,温度与水质都比较稳定,一般宜作生活饮用水和冷却水。
第四章 沉淀与澄清4.1杂质颗粒在静水中的沉降 4.1.1杂质颗粒在水中的自由沉降 自由沉淀颗粒互不干扰; 不受器皿壁的干扰;经过一段时间后,沉速也不变。
颗粒杂质所受的力:重力,浮力,水流阻力。
其中阻力系数是雷诺数的函数。
沉速:层流区用斯托克斯;紊流区用牛顿公式;过渡区用阿连公式。
层流状态下,颗粒越粗,水温越高,密度差越大沉速越快。
另外斯托克斯公式还能测粒径。
4.1.2杂质颗粒在水中的拥挤沉降当水中大颗粒在有限的水体中沉降时,由于颗粒互相之间的影响,使得颗粒沉速比自由沉降要小,这就是拥挤沉降。
沉速要乘以一个折减系数。
沉淀筒中可分为清水层区、等浓度区、变浓度区、压实区四个区。
4.2平流沉淀池4.2.1理想沉淀池理论 理想沉淀池:自由沉淀; 水平流速相等;沉底后认为被去除。
截留沉速:最不利位置的颗粒恰能在池中沉淀下来的颗粒流速。
表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。
对于理想沉淀区,表面负荷与截留沉速相等。
沉速大于截留沉速的全部沉淀下来。
而沉速小于截留只能部分沉淀下来,其沉淀效率等于其沉速与截留沉速的比值。
4.2.2非凝聚性颗粒的静水沉淀实验沉淀效率的计算:BLQq =理想沉淀区的沉淀效率只与截留沉速有关,也就是沉淀效率只与表面负荷有关,而与沉淀时间,池深,水流速度无关。
沉淀池表面积越大沉淀效率越高。
4.2.3凝聚性颗粒杂质的静水沉淀实验对于非凝聚性颗粒杂质,由于颗粒沉速不变,所以等浓度面沉降过程线是一条倾斜的直线。
对于凝聚性颗粒杂质,由于颗粒沉速不断变大,所以等浓度面沉降过程线是向下弯曲的曲线。
由于水中凝聚性颗粒在沉降过程中具有加速沉降的特点,所以沉淀区的池深对于沉淀效率是有影响的,池深越大,沉淀效果越好。
4.2.4浑水异重流及平流沉淀池的构造特点密度大的浑水进入沉淀池后,在重力作用下会潜入池的下部流动,形成所谓的异重流。
浑水浊度高的时候异重流现象明显。
当进水温度比池水低的时候,会加强浑水异重流的流态。
第4章 沉淀一.填空题1.颗粒杂质能否在沉淀池中沉淀下来,主要取决于颗粒杂质的 和 。
2.在水中作沉降运动的颗粒杂质,主要受 、 、 、三种力作用。
3.在理想沉淀池沉淀区,表面负荷和 在数值上相等。
4.在理想沉淀区的沉淀效率只与 有关,当处理水量一定时,沉淀效率只与 有关。
5.根据水的流动方向,斜板沉淀方式分为 、 、 。
6.自我造粒型流化床高效固液分离设备主要由 、 、 、、 5个部分组成7.浓缩池的深度由 、 、 三部分的高度组成。
二.选择题1.平流式沉淀池的构造主要分为( )四部分。
A.沉淀区、配水区、进水区和浑水区B.沉淀区、分离区、配水区和出水区C.反应区、存泥区、进水区和浑水区D.沉淀区、存泥区、进水区和出水区2.设计某一水厂平流沉淀池,一般采用以下参数( )是合适的。
A.沉淀时间90min、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取20B.沉淀时间45min、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取20C.沉淀时间90min、 有效水深2.5m、 长宽比取5、 长深比取10D.沉淀时间4h、 有效水深3.2m、 长宽比取5、 长深比取103.平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d,水厂自用水量按5%计,颗粒截留沉速为0.7mm/s,其表面负荷约为( )。
A.110m3/(m2·d)B. 600m3/(m2·d)C. 16.8m3/(m2·d)D. 60.5m3/(m2·d)4.二沉池的功能是( ),排除清澈的处理水,对( )进行浓缩,使( )的污泥及剩余污泥达到一定的浓度。
A.去除颗粒物质;活性污泥;污泥处理B. 有机物和无机物;污水;进入消化池C. 泥水分离;沉淀污泥;回流到曝气池D.去除悬浮颗粒;沉淀污泥;初沉池5.平流沉淀池的水平流速可采用10-25mm/s,水流应避免过多( )。
A.急流B.转折C.涡流D.交叉6.平流沉淀池宜采用( )配水和溢流堰集水,溢流率一般可采用小于500m3/(m﹒d)A. 穿孔墙B.导流墙C.左右穿孔板D.上下隔板7.异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于( )度的原水。