《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re<1，则cd=24/re=24ν/ud = 得cd=0.293，re=81.9，不满足要求。
2) 设1000re=ud/ν=155.74×0.45/1=70.083不满足要求。
3）设1re=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。
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。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。
并根据表绘成下图：
从筛分曲线上，筛除大粒径（d>1.48mm）颗粒约筛除16% ，小粒径（d<0.39mm）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＝0.94；砂层孔隙率m0=0.4;砂层厚度l0=70cm；水温按15℃计；
解：,t=15℃,ν1.14
又根据已知。
d取过砂量50%的孔径，为0.8mm)
8．根据第6题所选砂滤料作反冲洗试验。设冲洗强度q=15l/(且滤层全部膨胀起来，求滤层总膨胀度约为多少？（滤料粒径按当量粒径计）。
已知：滤料密度ρ＝2.65g/cm3;水的密度按1 g/cm3计；滤层膨胀前孔隙率m0=0.4;水温按15℃计。
解：根据已知条件和公式计算：
9．设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s；支管起端流速为2 m/s；孔口流速为3 m/s。试通过计算说明该配水系统的配水均匀性是否达到95％以上。
解：要配水均匀性要求在95%以上，即要求qa/qc≥0.95则。
ha≥9（v2o+v2a）/2g=9（12+22）/（2×9.8）=2.3
而ha=（v/μ）2/2g=（3/0.62）2/（2×9.8）=1.2
故该配水系统的配水均匀性不能达到95%以上。
10．如原水含10 mg/l fe2+和2mg/l mn2+，求曝气法氧化铁猛时所需的理论空气用量。
4 fe2+＋o2+10h2o→4fe(oh)3+8h+
2 mn2+＋o2+2h2o→2 mno2+4 h+
解：与fe2+反应的o2量为：10mg/l/（56×4）×32=1.43mg/l
与mn2+反应的o2量为：2mg/l/（54.9×2）×32=0.58mg/l
所需的理论空气用量为：（1.43+0.58）/21%=9.57mg/l
11. 活性碳吸附试验结果如下：
1） 试求浓度为3mg/l时的q值。
2） 求弗罗因德利希吸附公式德k和n值。
解：1） 由上表得，浓度为3mg/l时的q=14.4mg/g
2） 按烧杯实验所得值绘图：
n=1.255
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