代写CIV235 Water and Wastewater Treatment Autumn Semester 2016 – 2017代写Web开发

CIV235

DEPARTMENT OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING

Water and Wastewater Treatment

Autumn Semester 2016 – 2017

Q1

a)  Describe the  key components of the urban water cycle and use a sketch to show its linkage with the natural aquatic environment. Explain how the urban water cycle can impact on the natural aquatic environment.      (6 marks)

b)  Explain why significantly different amounts of drinking water are used  per person, per day in the USA, the Netherlands and the UK.   (6 marks)

c)  The  BOD  of  a  wastewater  water  sample  was   measured   30  days  after collection and found to be 520mg/L. If the de-oxygenation rate constant was determined to be  0.170 day-1  estimate the value of BOD5  of this sample?   (6 marks)

d)  A  new  wastewater  treatment  plant  is  to  be  constructed.    It  will  discharge 0.3m3/s of wastewater with an ultimate BOD of 320 mg/L and a dissolved oxygen (DO) level of 1.2 mg/L.   During the winter the receiving river has an average flow rate of 1.8 m3/s, an average cross-sectional flow velocity of 0.3 m/s and a water temperature of 11°C. In the river, the background ultimate BOD is 5.0 mg/L, the DO level is 6.5 mg/L, and the saturated DO level can be assumed to be 10.2 mg/L. Determine the critical DO level and the distance downstream  of  the  wastewater  treatment  plant  that  the  critical  DO  level occurs, if the rate co-efficients for re-aeration and degradation are 0.2 day-1 and 0.15 day-1 , respectively.   (12 marks)

e)  In the summer the river water temperature rises to 15 °C, the average flow rate reduces by 0.25 m3/s and the average flow velocity to 0.27 m/s.  Describe what will happen at the location of the river with the critical DO level. Will the value of the critical DO rise or fall in comparison to the winter conditions? Explain your answers.   (4 marks)

Q2

a)  Describe the sequence of processes found within a water treatment plant and the  goals  of  each  of  them.  Use  a  sketch  to  explain  the  inter-relationship between the processes.   (10 marks)

b)  A sample of water has the following concentrations of ions: Ca2+  35  mg/L, Mg2+  10 mg/L, Cl-  11 mg/L, SO42-  72 mg/L. Using this information calculate the equivalent CaCO3  concentration in mg/L, and the total hardness of this water sample. Assume the following values for the molecular weight in mg/mmol for the cations: Ca2+ 40.1, Mg2+  24.3, Cl-  35.5 and SO42-  96.1.   (10 marks)

c)  The  raw  water  that  is  used  in  the  Headingley  Water  Treatment  Works  is slightly coloured and exhibits high levels of turbidity. Explain how turbidity is measured  and what treatment  processes  are  used  to  reduce  this  level  of turbidity to an acceptable level.     (13 marks)

Q3

a)  Describe  the  processes  found  within  a  wastewater treatment  plant.  Use  a sketch to explain the  relationship  between  all the  processes.  In  particular, identify  the  processes  that  remove  soluble  BOD  and  describe  how  they remove soluble BOD.     (12 marks)

b)  An aeration tank for a completely mixed aeration process is being sized for a design wastewater flow of 4800 m3/day. The influent BOD5  is 180 mg/L. The  desired design effluent BOD5  is 5 mg/L.

Given the data in Table Q3 and the following equations, all symbols have their usual meanings, calculate:

(i)       The volume of the aeration tank marks                                     (6 marks)

(ii)       The food/micro-organism ratio                                                  (5 marks)

(iii)      The sludge production rate                                                        (5 marks)

(iv)      The oxygen requirement                                                           (5 marks)

Table Q3. Parameters adopted in the aeration tank design.

Design Parameter	Wastewater
Sludge Age θc , days	8
MLVSS, mg/L	1500
Sludge index volume, mg/L	90
Yield coefficient Y mg VSS/mg BOD5	0.6
Decay rate of microbes kd, day-1	0.05
Conversion factor for converting BOD5 to ultimate BODu, f	0.68