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《水质工程学》作业习题（一） 给水处理部分 1．河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。硫酸铝（含Al2O3为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。 解：1).投药量含Al2O3为：(25mg/L×16%)/102=0.039mmol/L 若不投加石灰，则反应后的剩余碱度为：3×0.039-0.1=0.017mmol/L 而保证反应顺利进行的剩余碱度一般为0.25~0.5mmol/L(CaO) 故反应不能顺利进行，须投加石灰。 2）水厂每日生产水量50000m3,石灰纯度按50%计，取剩余碱度0.33 mmol/L则 [CaO]=3×0.039-0.1+0.33=0.35 mmol/L 水厂每天需投加的石灰量为：（0.35×56）/2×（50000/1000）=1960Kg 2．设聚合铝[Al2（OH）nCl6-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？ 解：因为B=[OH]/3[Al] ×100% 由已知[Al2（OH）nCl6-n]m，控制m=5，n=4 则：B=4/（3×2）×100%=66.7% 3．已知颗粒密度ρ＝2.65g/cm3，粒径d==0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？ 解：20℃时水的运动粘度ν=0.01cm2/s，ρp=2.65g/cm3，ρ1=1 g/cm3，d==0.45mm 由 u= = = = 1) 设Re1，则CD=24/Re=24ν/ud = 得CD=0.293，Re=81.9，不满足要求。 2) 设1000Re2500,则CD=0.4得，u=98.5/（0.4）1/2=155.74mm/s Re=ud/ν=155.74×0.45/1=70.083不满足要求。 3）设1Re1000,则CD=10/得CD2=100/Re=100ν/ud得CD=1.72 Re=100/1.722=33.8满足要求 故u=98.5/=98.5/1.31=75.19mm/s 4．平流沉淀池设计流量为720m3/h。要求沉速等于或大于0.4mm/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m2？ （2） 沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？ 解：1）由溢流率u0=Q/A得A=Q/u0 则0.4×103（m/s）=720/3600A A=500m2 2)E=ui/(Q/A)=ui/u0=0.1/0.4=25% 5．原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量900m3/h，表面积为500m2。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥砂颗粒约百分之几？（C0表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。 沉降试验数据 取样时间 （min) 0 15 20 30 60 120 180 C/C0 1 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08 解：根据上述实验数据，可得悬浮颗粒的沉速分布（沉速计算见下表）。如下图： 沉速计算 取样时间（min) 0 15 20 30 60 120 180 u=h/t(cm/min) - 12 9 6 3 1.5 1 截流沉速在数值上等于表面负荷率： 　　　　　　　　　　==3cm/min 从图上查的=3cm/min时，小于该沉速的颗粒组成部分等于p=0.35。从图上，相当于积分式的阴影部分面积为0.55。因此得到总去除百分数为： P=(1-0.35)+=83.33% 6．某天然海砂筛分结果见下表，根据设计要求：d10=0.54mm,K80=2.0。试问筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样200g） 解： 取河砂砂样200g，用一组筛子过筛，最后称出留在各个筛子上的砂量，填入下表： 筛分试验记录 筛孔 （mm） 留在晒上砂量 通过该号筛的砂量 质量（g） % 质量（g） % 2.36 0.8 0.4 199.2 99.6 1.65 18.4 9.2 180.8 90.4 1.00 40.6 20.3 140.2 70.1 0.59 85.0 42.5 55.2 27.6 0.25 43.4 21.7 11.8 5.9 0.21 9.2 4.6 2.6 1.3 筛底盘 2.6 1.3 - - 合计 200 100 并根据表绘成下图： 从筛分曲线上，筛除大粒径（d1.48mm）颗粒约筛除16% ，小粒径（d0.39mm）颗粒约筛除16%,共筛除32%。 7．根据第6题所选砂滤料，求滤速为10m/h的过滤起始水头损失约为多少cm? 已知：砂粒球度系数ф＝0.