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水质工程学


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 2.在水中作沉降运动的颗粒杂质,主要受 3.在理想沉淀池沉淀区,表面负荷和 4.在理想沉淀区的沉淀效率只与 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 、 、 三部分的高度组成。 、 、 、 、 。 、 、 、 和 。

、三种力作用。

在数值上相等。 有关,当处理水量一定时,沉淀效率只与

7.浓缩池的深度由 二.选择题

1.平流式沉淀池的构造主要分为( A.沉淀区、配水区、进水区和浑水区 C.反应区、存泥区、进水区和浑水区

)四部分。 B.沉淀区、分离区、配水区和出水区 D.沉淀区、存泥区、进水区和出水区 )是合适的。

2.设计某一水厂平流沉淀池,一般采用以下参数(

A.沉淀时间 90min、 有效水深 3.2m、 长宽比取 5、 长深比取 20 B.沉淀时间 45min、 有效水深 3.2m、 长宽比取 5、 长深比取 20 C.沉淀时间 90min、 有效水深 2.5m、 长宽比取 5、 长深比取 10 D.沉淀时间 4h、 有效水深 3.2m、 长宽比取 5、 长深比取 10

3.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) C. 16.8m3/(m2·d) 4.二沉池的功能是 ( ) 。

B. 600m3/(m2·d) D. 60.5m3/(m2·d) ) 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( 500m3/(m﹒d) A. 穿孔墙 B.导流墙

)配水和溢流堰集水,溢流率一般可采用小于

C.左右穿孔板

D.上下隔板 )度的原水。

7.异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于( A. 1000 B.800 C.300 D.500

8.异向流斜管沉淀池,斜管( 一般可采用 9-11m3/m2﹒d。 A. 进水区 B. 配水区

)液面负荷,应按相似条件下的运行经验确,

C. 沉淀区

D. 出水区

9.异向流斜管沉淀池,斜管设计一般可采用下列数据:管径为 25-35mm;斜长为 1.0m;倾角为( A. 30° B. 75° ) 。 C. 45° D. 60° )m;

10.异向流斜管沉淀池,斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于( 底部配水区高度不宜小于 1.5m.. A.1.0 B. 1.2 C. 1.5 D. 0.8 )度的原水。

11.同向流斜板沉淀池宜用于浑浊度长期低于( A.100 B. 200 C. 150 D.300

12. 同向流斜板沉淀池斜板沉淀区液面负荷, 应根据当地原水水质情况及相似条 件下的水厂运行经验或试验资料确定,一般可采用( A.30-40 B. 15-25 C. 10-20 D.20-30 ) 。 )m3/(m2﹒h)。

13.同向流斜板沉淀池沉淀区斜板倾角设计一般可采用( A. 30° B. 45° C. 60° D. 40°

14.同向流斜板沉淀池应设均匀( 纵向沿程集水等型式。 A. 集水 三.名词解释 1.界面沉降 B. 进水 C. 配水

)的装置,一般可采用管式、梯形加翼或

D. 排泥

2.截留沉速 3.拥挤沉淀 4.自由沉淀 5.浅池理论 6.气浮 7. 等浓度面沉降过程线 8.水中造粒 四.简答题 1.理想沉淀池的三个假设? 2.凝聚性颗粒杂质和非凝聚性颗粒杂质沉降特点分别是什么? 3.凝聚性颗粒和非凝聚性颗粒的等浓度面沉降过程线有什么不同,并画出示意 图。 4.推导公式 E = ui ,并解释公式的意义? Q/ A

5.如何减轻浑水异重流的影响,具体的措施有哪些? 6.试分析斜管沉淀的原理? 7.上向流斜板沉淀池和下向流斜板沉淀池,哪种更适合处理高浊度的水,请解释 具体的原因? 8.电解气浮的工作原理是什么? 五.计算题 1.非凝聚性悬浮颗粒在实验条件下的沉淀数据列于下 表。试确定理想平流式沉淀池当表面负荷为 43.2m /(m ·d)时的悬浮物去除百 分率。实验管取样口选在水面下 120cm。C表示在时间t时由各个取样口取出的水 样所含的悬浮物浓度,C0代表初始的悬浮物浓度。 沉淀试验记录 取样时间(min) C/C0 0 1 15 0.96 30 0.81 45 0.62 60 0.46 90 0.23 180 0.06
3 2

2.已知颗粒密度 =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? 3、平流沉淀池设计流量为 720m3/h。要求沉速等于和大于 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?

第 4 章 沉淀 一. 填空题

答案

1.沉淀速度 沉淀条件 2.重力 浮力 颗粒作沉降运动时受到的水流阻力 3. 截留沉速 4.截留沉速 沉淀池的表面积 5.平向流斜板沉淀 上向流斜板沉淀 下向流斜板沉淀 6.底部进水区 造粒区 分离区 集泥区 集水装置 7.清水区 沉降区 浓缩区 二. 1.D 8.C 2.A 9. D 选择题 3.D 10. A 4.D 11. B 5.B 12. A 6.A 13. D 7. A 14. A

三.

名词解释

1.在较高的颗粒体积浓度和粒径分布比较均匀情况下, 拥挤沉降过程中会在上部 的澄清水和下部浑水之间出现明显的界面,这种现象被称做界面沉降。 2.自池顶沿最不利轨迹下沉,这一粒径的颗粒恰能全部沉淀下来。这一恰能在池 中沉淀下来的颗粒沉速u0,称为截留沉速。 3.颗粒在沉淀过程中,彼此相互干扰,或者受到容器壁的干扰,颗粒沉淀速度较 小,称为拥挤沉淀。 4.颗粒沉淀过程中,彼此没有干扰,只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的 作用,称为自由沉淀。 5.按照理想沉淀池原理,在保持截留沉速u0和水平流速ν 都不变的条件下,减小 沉淀池的深度,就能相应地减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度,该理论称作浅池 理论。 6.气泡的密度比水小得多,所以气泡能在水中上浮,水中的杂质颗粒,若颗粒粒 径很小,不论下沉或上浮速度都很慢;如果能将这些杂质颗粒粘附于气泡上,就 能加快分离速度,在较短的时间内实现固液分离,这称为气浮法。 7. 沿沉淀筒深度方向设多个取样口,于不同时刻由各取样口同时取样,测定水

样中的颗粒浓度,将浓度值标于 H-t 坐标图上,将各时刻浓度相同的点连成线, 这就是等浓度面沉降过程线。 8.在利用有机高分子絮凝剂的混凝过程中,由体系外部供给一定能量,在某些条 件下就会生成密实的颗粒状絮凝体,称为水中造粒现象。 四. 1. (1) (2) 进水均匀地分布于沉淀区的始端,并以相同的流速水平地流向末端; 进水中颗粒杂志均匀地分布于沉淀区始端,并在沉淀区内进行着等速自 简答题

由沉降; (3) 凡能沉降至沉淀区底的颗粒杂质便认为已被除去,不在重新悬浮进入水

中。 2. (1) 粒径不均匀的凝聚性颗粒在沉降过程中大颗粒会赶上小颗粒而发生碰撞

聚结, 使颗粒变大沉速加快, 所以凝聚性颗粒在沉降过程中沉速不是不变的, 而是逐渐变大的; (2) 3. (1) 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 非凝聚性颗粒在沉降过程中其尺寸和沉速将保持不变;

是一条倾斜的直线; (2) 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

线是一条向下弯曲的曲线。 4. (1)当去除率一定时,颗粒沉速 ui 越大则表面负荷也越高,亦即产水量越大; 或者当产水量和表面积不变时,ui 越大则去除率 E 越高。颗粒沉速 ui 的大小与凝 聚效果有关,所以生产上一般均重视混凝工艺。 E = ui Q/ A

(2)颗粒沉速 ui 一定时,增加沉淀池表面积可以提高去除率。当沉淀池容积 一定时,池身浅些则表面积大些,去除率可以高些,此即“浅池理论” ,斜板、

斜管沉淀池的发展即基于此理论。 5. (1) 增大水流的弗洛德数 Fr 可减小浑水异重流的影响; (2) 增大流速可以提高水流的稳定性,所以现代平流沉淀池都采用较高 的流速,当然,提高流速有一定限度,以免流速过大,水流紊动过强,使沉下的 杂质重新被水流冲起,影响出水水质; (3) 减少沉淀池的水力半径 R,也可使 Fr 增大,提高水流稳定性,采用 较小的水深,可使 R 减小。 6. (1)按照理想沉淀池原理,在保持截留沉速u0和水平流速ν 都不变的条件 下,减小沉淀池的深度,就能相应地减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度,该理论 称作浅池理论; (2)斜管沉淀池是把与水平面成一定角度(一般 60°左右)的管状组件(断 面矩形或六角形等)置于沉淀池中构成。水流可从下向上或从上向下流动,颗粒 则沉于众多斜管底部,而后自动滑下。 7. (1) 上向流斜板沉淀池最能适应处理高浊度的水,因为浊质浓度较高、 密度较大的进水由下部进入斜板,沉淀后浊质浓度较低、密度较小的沉淀水,由 上部流出,在沉淀单元中形成上清下浊的分布,构成了一个力学稳定的体系; (2) 而下向流斜板沉淀,浊质浓度较高、密度较大的进水由上部流入, 沉淀后浊质浓度较低、密度较小的沉淀水由下部流出,在沉淀单元中构成一个力 学不稳定体系, 当进水浊质浓度较高时, 在斜板沉淀单元中会发生浑水下潜现象, 从而使下向流斜板沉淀过程遭到干扰和破坏。 所以下向流斜板沉淀池只适宜与浊 度很低的水的沉淀。 8.电解气浮法是在直流电的作用下,用惰性的阳极和阴极直接电解水,可 在正负两级产生氢和氧的微气泡,从而将水中颗粒物带至水面进行固液分离。 五. 1.64.7% 2.7.5cm/s 计算题

3.(1)500m2 (2)25%


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