环境工程第三章
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第三章概述(1)污水生物处理的定义及其去除对象;水的生物化学处理法的概念:在人工创造的有利于微生物生命活动的环境中,使微生物大量繁殖,提高微生物氧化分解污染物效率的一种水处理方法。
污水生物处理的目的:絮凝、沉淀和降解悬浮物;降解废水中的溶解性和胶体状有机物;去除营养元素氮和磷(2)污水生物处理的分类(溶解氧的需求不同、生长方式的不同);需氧的不同:好氧生物处理;缺氧生物处理;厌氧生物处理微生物生长方式:悬浮生长法;附着生长法(3)好氧、缺氧及厌氧生物处理的定义;好氧生物处理:利用好氧微生物(包括兼性微生物)在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。
厌氧生物处理:是在厌氧条件下,形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件,利用这类微生物分解废水中的有机物并产生主要分成两种的过程。
缺氧生物处理暂无第一节废水处理生物学基础(1)参与净化污水的微生物的种类及各自的作用;净化污水的微生物:细菌(净化污水的第一和主要承担者)真菌——主要霉菌藻类:可提供氧气原生动物:可作指示生物小型后生动物:轮虫(好氧生物净化程度的有效指示生物)(2)微生物的新陈代谢过程;异化作用:能量的生产和获取的生物过程。
同化作用:细胞组织生产的生物过程。
内源呼吸:在新细胞合成与微生物增长过程中,除氧化一部分有机物以获得能量外,还有一部分微生物细胞物质也被氧化分解,并供应能量的过程。
(3)微生物生长的四个时期特点及其对实际生产的指导意义;延迟期:对于新投入运行生化反应池(曝气池),接种污泥对新的废水环境要经过一段时间的适应(启动阶段)。
适应期的长短,与接种活性污泥的性质和数量、废水性质、生长条件等因素有关。
对数期:处于对数生长期的污泥絮凝性较差,呈分散状态,镜检能看到较多的游离细菌,混合液沉淀后其上层液混浊,含有机物浓度较高,污泥沉降性能较差。
稳定期:当污水中有机物浓度较低,污泥浓度较高时,污泥则有可能处于稳定期,处于稳定期的活性污泥絮凝性和沉淀性能好,混合液沉淀后上层液清澈,以滤纸过滤时滤速快。
《环境工程原理》习题解答第三章 流体流动习题3.3污水处理厂中,将污水从调节池提升至沉淀池。
两池水面差最大为10m ,管路摩擦损失为4J/kg 。
流量为34m 3/h 。
求提升水所需要的功率。
设水的温度为25℃。
解:(1)根据流体输送能量方程(3.1.18):∑+++=-++f m m h p gz u We p gz u ρρ222211212121 因2池均为敞口池,且池面很宽广,故p 1=p 2=0,u m1=u m2=0。
根据题意:z 2-z 1=10m ,因此有:∑+-=-f h z z g We )(12=9.8×10+4=102 J/kg “-”号表示流体机械给水做功,即为水泵。
(2)查附录5知:ρ20=998.2 kg/m 3,ρ30=995.7 kg/m 3,则25时水的密度:ρ25=(998.2+995.7)/2=997.0 kg/m 3故提升水所需功率为:N=We×ρQ=102×997.0×34=3.46×106 J/h =961 w (J/s) =0.96 kw习题3.5如图所示,有一直径为1m 的高位水槽,其水面高于地面8m ,水从内径为100mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m ,水流经系统的能量损失(不包括出口的能量损失)可按∑h f =6.5u 2计算,式中u 为水在管内的流速,单位为m/s 。
试计算: (1) 若水槽中水位不变,试计算水的流量;(2) 若高位水槽供水中断,随水的出流高位槽液面下降,试计算液面下降1m 所需的时间。
解:(1)按图示选取计算断面,基准面0-0取在地面,则有: p 1=p 2=0,u m1=0,z 1=8m ,z 2 =2m 按单位重量的能量方程(3.1.24)进行计算:∑+++=++f m m h gp z u g p z u ρρ222211212g 12g 1 其中上式中的∑h f =6.5u m22/g 将已知条件代入可得:22225.6022g 1080m m u gu +++=++ 解之得:s m g u m /9.214/122==则出流流量:Q 1=0.785×0.12×2.9=0.0228 m 3/s=82.0 m 3/h(2)设某一时刻水池液位高度为z ,则能量方程可写为:22225.622g 1m m u gu z ++=整理得:14)2(22-=z g u m 经时间dt 后,水流从管内流出的水量为:dQ=0.785×d 2×u m2dt=0.785×0.12×14)2(2-z g =9.3×10-32-z dt此时,水池中的液位下降了dz=dQ/(0.785×D 2)=11.85×10-32-z dt则:dz z dt 24.84-=当z 从8m 降为7m 时所需时间: T=36s 习题3.10题略解:(1)因Q=140m 3/h=0.0389m 3/s则150mm 和100mm 管内的流速为: u 150=2.20m/s ,u 100=4.96m/s 其:Re 150=997×2.2×0.15/(90.3×10-5)=3.64×105 Re 100=997×4.96×0.10/(90.3×10-5)=5.48×105 (2)查莫迪图可得摩阻系数 λ150=0.014, λ100=0.013查P87表3.4.4得局部阻力系数:90度弯头ξw =0.75,底阀ξd =1.5,闸阀ξf =0.17(全开) 入口ξe =0.5,出口ξo =1.0,变径头ξb =0.32(d 2/D 2=0.45) (3) 则所需水泵扬程 gu d L g u d LZ H p 2)(2)(222122211111∑∑∑∑++++∆=ζλζλ =60+{0.014×(60+23)/0.15+(0.5+1.5+2×0.75)} ×2.22/(2×9.81) +{0.013×100/0.1+(3×0.75+0.17+0.32+1)} ×4.962/(2×9.81) =60+3.05+23.08=86.1m (4) 所需水泵理论功率Ne=H p ×Q×ρg=86.1×0.0389×997×9.81=32.8×103 w=32.8 kw (5) 水泵实际功率Ns=Ne/η=32.8/60%=54.7kw (6) 水泵每天所需电费Fd=54.7×24×0.46=603.9≈604元/日习题3.13题略解:(1)全部按长管计算,忽略局部损失,且均按完全湍流计算(2)设A管段流量为Q A,B管段流量为Q B,可列出如下方程组:R MAN L MAN Q A2= (R MBO L MBO +R ON L ON)Q B2Q A+Q B=Q将已知数据代入:6.73×1000×Q A2=(0.784×900+2.03×300)Q B2Q A+Q B=0.12解之得:Q A=0.0368 m3/s=36.8 L/sQ B=0.12-0.0368=0.0832 m3/s=83.2 L/s(3)MN之间的阻力损失为:H MN= R MAN L MAN Q A2=6.73×1000×0.03682=9.11m第四章 热量传递习题4.4某一DN60×3mm 的铝复合管,其导热系数为45W/(m.K),外包一层厚30mm 的石棉后,又包了一层厚为30mm 的软木,石棉和软木的导热系数分别为0.15 W/(m.K)和0.04 W/(m.K)。