水污染控制工程課后習(xí)題及答案一、水質(zhì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)1.某工業(yè)園區(qū)廢水排口連續(xù)30天測(cè)得CODCr日均值分別為：112、108、121、135、129、118、125、140、133、127、122、116、119、131、124、128、136、130、123、117、120、134、126、132、138、121、115、137、129、142mg/L。若地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CODCr日均排放限值為120mg/L，且允許日均值超標(biāo)率不超過(guò)5%，試判斷該排口是否達(dá)標(biāo)，并計(jì)算超標(biāo)倍數(shù)最大值。答案：將30個(gè)數(shù)據(jù)由小到大排序，第29個(gè)數(shù)據(jù)為138mg/L，超標(biāo)天數(shù)為9天，超標(biāo)率30%＞5%，判定為不達(dá)標(biāo)；最大超標(biāo)倍數(shù)為(142－120)/120＝0.18倍。2.某地表水?dāng)嗝鍮OD57.8mg/L，CODCr28mg/L，NH3N1.9mg/L，TP0.21mg/L，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB38382002)基本項(xiàng)目Ⅲ類(lèi)限值，判斷該斷面主要超標(biāo)因子并給出超標(biāo)倍數(shù)。答案：Ⅲ類(lèi)限值BOD5≤4mg/L、CODCr≤20mg/L、NH3N≤1.0mg/L、TP≤0.2mg/L。BOD5超標(biāo)0.95倍，CODCr超標(biāo)0.40倍，NH3N超標(biāo)0.90倍，TP超標(biāo)0.05倍，主要超標(biāo)因子為BOD5。3.某市擬將污水處理廠出水作為城市景觀河道補(bǔ)水，出水要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB189182002)一級(jí)A，其中TN≤15mg/L。若進(jìn)水TN為52mg/L，污水廠采用A2O+深度處理工藝，求系統(tǒng)TN去除率至少需達(dá)到多少？答案：η=(52－15)/52×100%=71.2%，即TN去除率≥71.2%。4.某企業(yè)排放口設(shè)置自動(dòng)采樣器，每2h采集一次瞬時(shí)樣，全天共12個(gè)樣。若地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“日均值”為12次測(cè)定值的算術(shù)平均，且任一一次測(cè)定值不得超過(guò)限值1.5倍，COD限值80mg/L。某日日測(cè)值分別為：66、78、92、85、88、130、82、75、90、87、84、81mg/L，判斷該日是否達(dá)標(biāo)。答案：日均值=(66+78+…+81)/12=86.3mg/L＜80mg/L？否，86.3＞80，已超標(biāo)；且130＞1.5×80=120mg/L，亦超標(biāo)；判定為不達(dá)標(biāo)。5.某河流背景斷面CODMn為4.2mg/L，自凈系數(shù)k=0.18d?1，求下游20km處CODMn濃度（忽略旁側(cè)入流與支流影響，水流速0.3m/s）。答案：t=20000/0.3/86400=0.77d；C=4.2·e^(－0.18×0.77)=3.6mg/L。二、物理處理單元6.某城市污水廠最大流量Qmax=48000m3/d，采用平流式沉砂池，設(shè)計(jì)水平流速v=0.25m/s，有效水深H=1.2m，求池長(zhǎng)L及最小有效容積V。答案：t=H/v=1.2/0.25=4.8s；L=v·t=0.25×4.8=1.2m；V=Qmax·t=48000/86400×4.8=2.67m3。7.某初沉池采用圓形輻流式，直徑D=28m，有效水深3.5m，表面負(fù)荷q=1.6m3/(m2·h)，求最大設(shè)計(jì)流量及停留時(shí)間。答案：A=πD2/4=615.8m2；Q=qA=1.6×615.8=985m3/h；V=A·H=2155m3；t=V/Q=2.19h。8.某工業(yè)廢水含油量180mg/L，采用平行板式隔油池，板長(zhǎng)2.5m，板間距40mm，水平流速5mm/s，油滴最小去除粒徑要求60μm，油滴上升速度ut=0.85mm/s，求所需板數(shù)n（板寬統(tǒng)一3m）。答案：臨界沉降速度ut=0.85mm/s；池表面積A=Q/q，q=ut；Q=5×10?3×3×2.5×n；令Q=180m3/h=0.05m3/s；則n=0.05/(5×10?3×3×2.5)=1.33，取整2組。9.某旋流沉砂池進(jìn)水量200L/s，顆粒沉降試驗(yàn)得d50=0.08mm，對(duì)應(yīng)ut=6.5mm/s，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷取1.8m3/(m2·h)，求池直徑。答案：Q=200L/s=720m3/h；A=Q/q=720/1.8=400m2；D=√(4A/π)=22.6m，取23m。10.某污水廠設(shè)置細(xì)格柵，柵條寬5mm，柵隙8mm，安裝傾角60°，過(guò)柵流速0.9m/s，柵前水深1.0m，求每米柵寬過(guò)柵水頭損失（取阻力系數(shù)β=1.8）。答案：ε=8/(8+5)=0.615；h=β·(v2/2g)·sinα=1.8×(0.92/19.6)×sin60°=0.064m。三、化學(xué)處理單元11.某電鍍廢水含Cr(VI)28mg/L，采用硫酸亞鐵還原—沉淀工藝，反應(yīng)摩爾比Cr(VI):FeSO?·7H?O=1:3，求處理1m3廢水所需92%純度硫酸亞鐵質(zhì)量。答案：n(Cr)=28/52=0.538mol；m(FeSO?·7H?O)=0.538×3×278/0.92=487g=0.487kg。12.某造紙黑液pH11.8，用CO?中和，要求出水pH8.3，已知原水堿度（以CaCO?計(jì)）1250mg/L，求理論CO?投加量（忽略緩沖體系）。答案：ΔpH=11.8－8.3=3.5；堿度需降低1250×(1－10^(－3.5))≈1246mg/L；CO?+OH?→HCO??；需CO?1246×44/100=548mg/L=0.548kg/m3。13.某含氟廢水F?18mg/L，采用Ca(OH)?沉淀，Ksp(CaF?)=3.9×10?11，求理論Ca2?平衡濃度及判斷沉淀完全與否（以F?≤1.0mg/L為“完全”）。答案：[F?]=1.0/19=5.26×10??mol/L；[Ca2?]=Ksp/[F?]2=3.9×10?11/(5.26×10??)2=1.4×10?2mol/L=560mg/L，遠(yuǎn)高于實(shí)際，故單純沉淀難以達(dá)標(biāo)，需輔助吸附。14.某印染廢水色度800度，采用臭氧氧化，試驗(yàn)得色度去除符合一級(jí)反應(yīng)，k=0.42min?1，求色度降至50度所需反應(yīng)時(shí)間。答案：ln(800/50)=0.42t；t=ln16/0.42=6.7min。15.某含氰廢水CN?46mg/L，采用堿性氯化法，第一階段按CN?:Cl?=1:2.5（質(zhì)量比）氧化為CNO?，求氧化1m3廢水需10%有效氯的次氯酸鈉溶液量。答案：m(CN?)=46g；需Cl?46×2.5=115g；次氯酸鈉有效氯10%，則115/0.1=1150g=1.15kg。四、生物處理單元16.某市政污水廠采用傳統(tǒng)活性污泥法，設(shè)計(jì)流量Q=30000m3/d，進(jìn)水BOD?220mg/L，出水≤20mg/L，MLSS=3500mg/L，f=0.75，污泥負(fù)荷Ls=0.25kgBOD?/(kgMLSS·d)，求曝氣池有效容積。答案：L實(shí)=0.25×0.75=0.1875；V=Q(S?－Se)/(Ls·MLSS)=30000×(0.22－0.02)/(0.1875×3.5)=9143m3。17.接上題，若污泥齡θc=10d，產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6，衰減系數(shù)Kd=0.06d?1，求每日剩余污泥量（以MLSS計(jì)）。答案：ΔX=YQ(S?－Se)－Kd·Xv·V=0.6×30000×0.2－0.06×0.75×3.5×9143=3600－1440=2160kg/d。18.某SBR池運(yùn)行周期6h，其中進(jìn)水1.5h、曝氣3h、沉淀1h、排水0.5h，池?cái)?shù)4座，每座有效容積2500m3，求系統(tǒng)最大連續(xù)處理能力。答案：每周期處理1池，周期6h，4池可錯(cuò)時(shí)運(yùn)行，每1.5h完成一次排水，排水體積2500m3，則Q=2500/1.5=1667m3/h=40000m3/d。19.某反硝化濾池進(jìn)水NO??N24mg/L，要求出水≤5mg/L，甲醇外加碳源，按NO??N:CH?OH=1:3（質(zhì)量比）投加，處理量1200m3/h，求每小時(shí)甲醇投加量。答案：ΔN=24－5=19mg/L；m=19×3×1200/1000=68.4kg/h。20.某厭氧反應(yīng)器UASB處理高濃度啤酒廢水，COD4200mg/L，流量2500m3/d，容積負(fù)荷8kgCOD/(m3·d)，求反應(yīng)器有效容積及水力停留時(shí)間。答案：V=Q·S?/L=2500×4.2/8=1313m3；t=V/Q=1313/2500×24=12.6h。五、深度處理與回用21.某污水廠出水SS18mg/L，TP1.3mg/L，采用絮凝+深床過(guò)濾，試驗(yàn)得濾速10m/h，SS去除率80%，TP去除率70%，求過(guò)濾后SS、TP濃度。答案：SS=18×(1－0.8)=3.6mg/L；TP=1.3×0.3=0.39mg/L。22.某再生水廠采用臭氧生物活性炭，臭氧投加量8mg/L，接觸時(shí)間15min，求臭氧接觸池有效容積（流量8000m3/d）。答案：Q=8000/24=333m3/h；V=Q·t=333×15/60=83m3。23.某RO系統(tǒng)回收率75%，進(jìn)水TDS1200mg/L，求濃縮液TDS。答案：Y=0.75；Cf=Ci/(1－Y)=1200/0.25=4800mg/L。24.某浸沒(méi)式超濾膜通量設(shè)定為35L/(m2·h)，運(yùn)行30min，停2min反洗，反洗通量120L/(m2·h)，反洗歷時(shí)1min，求平均凈通量。答案：?jiǎn)沃芷?3min，產(chǎn)水通量35×30=1050L/m2；反洗體積120×1=120L/m2；凈1050－120=930L/m2；平均930/33=28.2L/(m2·h)。25.某工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)N=5，蒸發(fā)損失E=1.2%，系統(tǒng)水量1000m3，求每日排污水量B。答案：B=E/(N－1)=1.2/4=0.3%；1000×0.3%=3m3/d。六、污泥處理與處置26.某污水廠剩余污泥量2400kgDS/d，污泥含水率99.2%，經(jīng)機(jī)械濃縮后含水率96%，求濃縮后污泥體積（污泥密度按1.02kg/L）。答案：干固體2400kg；濃縮后含固率4%；濕泥質(zhì)量2400/0.04=60000kg；體積60000/1.02=58.8m3/d。27.接上題，濃縮污泥經(jīng)板框壓濾脫水至含水率60%，求脫水后污泥質(zhì)量及體積（泥餅密度1.15kg/L）。答案：干固體2400kg；濕泥質(zhì)量2400/0.4=6000kg；體積6000/1.15=5217L=5.22m3/d。28.某厭氧消化池進(jìn)泥含固率4%，VS/TS=0.75，消化后VS去除率50%，求單位質(zhì)量TS產(chǎn)甲烷量（按0.35m3/kgVSdestroyed）。答案：每kgTS含VS0.75kg；破壞0.5×0.75=0.375kg；產(chǎn)甲烷0.375×0.35=0.131m3。29.某污泥石灰穩(wěn)定化，要求pH≥12且維持2h，試驗(yàn)得每kgDS需CaO0.18kg，若日處理DS3t，求每日需85%純度生石灰量。答案：m=3000×0.18/0.85=635kg。30.某污泥干化廠采用熱干化，蒸發(fā)潛熱2257kJ/kg，干化前含水率80%，干化后10%，日處理濕泥50t，求理論熱耗（忽略熱損）。答案：干固體50×0.2=10t；干化后總質(zhì)量10/0.9=11.1t；蒸發(fā)水量50－11.1=38.9t；Q=38.9×2257=87.9GJ。七、工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算綜合31.某市遠(yuǎn)期人口25萬(wàn)，人均綜合污水量280L/(人·d，變化系數(shù)1.3，工業(yè)廢水占比30%，時(shí)變化系數(shù)1.4，求污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模。答案：平均流量250000×0.28=70000m3/d；總變化系數(shù)Kz=√(1.32+1.42－1)=1.52；Qmax=70000×1.52=106400m3/d。32.某園區(qū)廢水COD1800mg/L，BOD?/COD=0.35，可生化性較差，擬采用水解酸化—好氧工藝，水解池COD去除率25%，BOD?/COD提升至0.48，求水解出水COD、BOD?。答案：COD=1800×0.75=1350mg/L；BOD?=1350×0.48=648mg/L。33.某曝氣池需氧量R=4200kgO?/d，標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移效率α=0.85，β=0.95，飽和溶解氧C=11.2mg/L，實(shí)際溶解氧維持2mg/L，水溫25℃，求標(biāo)準(zhǔn)需氧量SOTR。答案：SOTR=R/(α(βC－C)/C)=4200/(0.85×(0.95×11.2－2)/11.2)=4200/0.85×0.83=5950kgO?/d。34.某二沉池采用周邊進(jìn)水周邊出水，固體通量法設(shè)計(jì)，固體通量Gs=120kg/(m2·d)，回流比R=0.8，MLSS=4g/L，求最大允許水力表面負(fù)荷。答案：q=Gs/(MLSS·(1+R))=120/(4×1.8)=16.7m3/(m2·d)=0.69m3/(m2·h)。35.某高氨氮廢水NH?N420mg/L，采用亞硝化—厭氧氨氧化（PN/A）工藝，理論需氧量節(jié)省率與傳統(tǒng)硝化—反硝化相比為多少（忽略細(xì)胞合成）。答案：傳統(tǒng)：NH??→NO??需2O?，NO??→N?需5/6CH?OH；PN/A：NH??→NO??需0.75O?，NH??+NO??→N?需0O?；節(jié)省(2－0.75)/2=62.5%。八、運(yùn)行管理與故障診斷36.某廠曝氣池SVI值突升至220mL/g，二沉池出現(xiàn)泥層上浮，鏡檢發(fā)現(xiàn)絲狀菌大量，判斷原因并提出3條控制措施。答案：污泥膨脹典型絲狀菌膨脹；措施：①投