水质工程学考试试卷含答案

1水质工程学（上）考试试卷一班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1 给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用( )年，远期规划年限宜采用( )年。 ( A )A.510；1020 B.510；1520 C.510；1015 D.1020；20302 设计供水量应根据下列各种用水确定( C )。(1)综合生活用水(2)工业企业生产用水和工作人员生活用水(3)消防用水(4)浇洒道路和绿地用水(5)未预见用水量及管网漏失水量。(6)公共建筑用水A.全部 B.(1)、(2)、(4)C.(1)、(2)、(3)、(4)、(5) D.(1)、(2)、(3) 、(4)、(5)、(6)3 药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的( B )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。A.510 B.715 C.1530 D.10204 设计沉淀池和澄清池时应考虑( A )的配水和集水。A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均5 设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )ms，末端流速一般宜为 0.20.3m s。A.0.20.3 B.0.50.6 C.0.60.8 D.0.81.06 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( A )m；底部配水区高度不宜小于 1.5m。A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.87 快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( C )。A.1.01.5 B.1.52.0 C.0.200.28 D.0.60.8 8 地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂9 当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过( C )确定，一般可采用重量比为3：16：1。A.计算 B.经济比较 C.试验 D.经验10 气浮池溶气罐的溶气压力一般可采用 0.20.4MPa；( A )一般可采用 510。 A.回流比 B.压力比 C.气水比 D.进气比 二、名词解释：（4×5）1、澄清池主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。2、折点加氯从折点加氯的曲线看，到达峰点 H 时，余氯最高，但这是化合性余氯而2非自由性余氯，到达折点时，余氯最低。3、氧垂曲线有机物排入河流后,经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水亏氧;另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。所以耗氧与复氧是同时存在的,污水排入后，DO 曲线呈悬索状态下垂，故称为氧垂曲线 .BOD5 曲线呈逐步下降态，直至恢复到污水排入前的基值浓度。4、BOD 5水温为 20 条件下，5 天的时间内，由于微生物的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧。5、MLVSS本项指标所表示的是混合液活性污泥中的有机性固体物质部分的浓度，是混合液挥发性悬浮固体浓度。三、简答题：(30)1、什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？答：统一给水系统，即用同一系统供应生活、生产和消防等用水。分质给水，可以是同一水源，经过不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户；也可以是不同水源，例如地表水经简单沉淀。分压给水，因水压要求不同而分系统给水，有同一泵站内的不同水泵分别供水到水压要求高的高压水网和水压要求低的低压管网，以节约能量消耗。目前应用最多的是统一给水系统。2、水中杂质按尺寸大小可分成几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。答：水中杂质按尺寸大小可分成三类：）悬浮物和胶体杂质：悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。但胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉，水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。有机高分子物质通常也属于胶体一类。天然不中的胶体一般带有负电荷，有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。粒径大于.1mm 的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。而粒径较小的悬浮物和胶体物质，须投加混凝剂方可去除。）溶解杂质，分为有机物和无机物两类。它们与水所构成的均相体系，外观透明，属于真溶液。但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象，但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。有机溶解物主要来源于水源污染，也有天然存在的。3、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？答：CMB 和 CSTR 反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合，所有物料在反应器内停留时间相同；后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合，物料在反应器内停留时间各不相同，理论上，反应器内物料的停留时间由 。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混”。显然，在 PF 反应器内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。4、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用 60°？3答：斜管沉淀池的理论依据是采用斜管沉淀池既可以增加沉淀面积，又可以利用斜管解决排泥问题。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，实践证明，倾角为 60°最好。5、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？答：负水头是指滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深。负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊。气囊对过滤有破坏作用，一是减少了过滤面积；二是气囊的上升可能将部分细滤料和轻质滤料带出，破坏滤层结构。避免出现负水头的方法可以采用增加砂面上的水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。四、计算题：301、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？(10)解：已知 Q=720m3/h=0.2m3/s u0=0.4mm/s ui=0.1mm/s1) 所需沉淀池平面积为 2305014.mQA2) 沉速为 0.1mm/s 的颗粒的去除率为 .0uEi2、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面 180cm 处。平流沉淀池设计流量为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？（表示泥砂初始浓度， 表示取样浓度） 。 （20）0CC取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180/ 01 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08解：已知 h=180cm Q=900m3/h A=500m2沉速计算取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180u=h/t(cm/min) _ 12 9 6 3 1.5 14沉速分布见下图。0 2 4 6 8 10 1200.10.20.30.40.50.60.70.80.91于于于于于cm/min于于于于于于于于于于于于于截留沉速 u0= = =3cm/minAQ0519从图上查得 u0=3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于 p0=0.30。从图上，相当于积分式 dp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为：pP=(1-0.30)+ (0.506)=86.9%315水质工程学( 上)考试试卷二班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1、工业企业生产用水系统的选择，应从全局出发，考虑水资源的节约利用和水体的保护，并应采用( A )系统。A复用或循环 B直流或循环 C复用或直流 D直流2、在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用( )，日变化系数宜采用( A )，个别小城镇可适当加大。A1316；111 5 B1216；11514C1315；1113 D1215；11133、凝聚剂的投配方式为( D )时，凝聚剂的溶解应按用药量大小、凝聚剂性质，选用水力、机械或压缩空气等搅拌方式。A人工投加 B自动投加 C干投 D湿投4、选择沉淀池或澄清池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、制水均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过( D )比较确定。A工程造价 B同类型水厂 C施工难度 D技术经济5、平流沉淀池的每格宽度(或导流墙间距 )，一般宜为 3 8m，最大不超过 15m，长度与宽度之比不得小于 4；长度与深度之比不得小于( D )。A5 B6 C8 D106、悬浮澄清池宜采用穿孔管配水，水在进入澄清池前应有( A )设施。A气水分离 B计量 C排气 D取样7、三层滤料滤池宜采用( B )配水系统。A小阻力 B中阻力 C中阻力或大阻力 D大阻力8、地下水除铁曝气氧化法的工艺：原水曝气一( C )一过滤。A沉淀 B絮凝 C氧化 D混合9、水和氯应充分混合。其接触时间不应小于( D )min。A60 B20 C25 D3010、通向加氯(氨)间的给水管道，应保证不间断供水，并尽量保持管道内 ( C )的稳定。A流速 B流态 C水压 D流量。二、名词解释：（4×5）1、饱和指数用以定性地预测水中碳酸钙沉淀或溶解倾向性的指数，用水的实际 PH 值减去其在碳酸钙处于平衡条件下理论计算的 PH 值之差来表示。2、机械搅拌澄清池利用机械的提升和搅拌作用，促使泥渣循环，并使原水中杂质颗粒与已形成的泥渣接触絮凝和分离沉淀的构筑物。3、虹吸滤池一种以虹吸管代替进水和排水阀门的快滤池形式。滤池各格出水互相连通，反冲洗水由未进行冲洗的其余滤格的滤后水供给。过滤方式为等滤速、变水位运行。4、反渗透法在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。65、机械混合水体通过机械提供能量，改变水体流态，以达到混合目的过程。三、简答题：(30)1、PF 型和 CMB 型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。答：在推流型反应器的起端（或开始阶段） ，物料是在 C0 的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续） ，物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。介它优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。2、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？答：理想沉淀池应符合以下 3 个条件：1） 、颗粒处于自由沉淀状态；2） 、水流沿着水平方向流动；3） 、颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。3、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。答：双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上细下粗的级配滤层。4、反映有机物污染的指标有哪几项？它们相互之间的关系如何？答：有机物及其指标生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）化学需氧量（COD）总需氧量（TOD）总有机碳(TOC)BOD：在水温为 20 度的条件下，由于微生物(主要是细菌 )的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量。COD：在酸性条件下，将有机物氧化成 CO2 与 H2O 所消耗的氧量。TOD：由于有机物的主要元素是 C、H 、O 、N、S 等。被氧化后，分别产生CO2、H 2O、NO 2 和 SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。TOC：表示有机物浓度的综合指标。先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂钢为触煤的燃烧管，在 900 度高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成 CO2，用红外气体分析仪记录CO2 的数量并折算成含碳量即等于总有机碳 TOC 值。它们之间的相互关系为：TOD COD BOD TOC75、说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合？答：根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可分为 4 种类型。1、自由沉淀 当悬浮物浓度不高时 在沉淀的过程中，颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。适用于沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的污水在初次沉淀池中的沉淀过程。2、絮凝沉淀 当悬浮物浓度约为 50500mg/L 时，在沉淀过程中，颗粒于颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉淀速度不断加大。主要应用是活性污泥在二次沉淀池中的沉淀。3、区域沉淀 当悬浮物浓度大于 500mg/L 时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀。主要应用是二次沉淀池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。4、压缩、区域沉淀的继续，即形成压缩。颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。典型的例子是活性污泥在二次沉淀池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。四、计算题：301、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） 。 （处理水剩余碱度要求不得低于 0.47 mmol/L（按 CaO 计） ）解：投入药剂量折合 Al2O3 为 25mg/l×16%=4mg ，Al2O3 的分子量为 102 。故投入药剂量相当于 4/102=0.039mmol/l ，剩余碱度取 0.37mmol/l ，则得CaO=3×0.039+1 ×0.37=0.487(mmol/l)，CaO 的分子量为 56，则石灰投量为 0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg)2、设初沉池为平流式，澄清部分高为 H，长为 L，进水量为 Q，试按理想沉淀理论对比：出水渠设在池末端 如图所示，设三条出水渠时，两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo。8解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 满足得 0uHVLHLV02）当水流至距池末端 处时，最小颗粒沉速 满足L520u得 013uHVtHLV350当水流至距池末端 处时，最小颗粒沉速 满足L50u012utHVt VAQ32得 L90当水流至距池末端时，最小颗粒沉速 满足0u02135tHVt VAQ31得 Lu0所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 为 ，其值小于出水渠HL32设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo。9水质工程学( 上)考试试卷三班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1、给水工程设计提倡的“两提高，三降低”是指( D )。A.提高供水水质，提高供水水压，降低能耗，降低风险，降低药耗B.提高供水水质，提高供水经济效益，降低能耗，降低漏耗，降低药耗C.提高供水经济效益，提高供水社会效益，降低能耗，降低风险，降低药耗D.提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低能耗，降低漏耗，降低药耗2、城镇的未预见用水量及管网漏失水量可按最高日用水量的( A )合并计算。A.1525 B.1020 C.1520 D.10253、计算固体凝聚剂和石灰贮藏仓库的面积时，其堆放高度一般当采用石灰时可为( A )m。当采用机械搬运设备时，堆放高度可适当增加。A.1.5 B.1.2 C.1.0 D.2.04、设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )ms，末端流速一般宜为 0.20.3m s 。A.0.20.3 B.0.50.6 C.0.60.8 D.0.81.05、脉冲( A )可采用 3040s ，充放时间比为 3：14：1。A.周期 B.持续时间 C.形成 D.间隔6、气浮池接触室的上升流速，一般可采用( C )mms，分离室的向下流速，一般可采用 1.52.5mms。A.210 B.815 C.1020 D.1530。7、每个无阀滤池应设单独的进水系统，( D )系统应有不使空气进入滤池的措施。A.出水 B.冲洗 C.排水 D.进水8、地下水除铁除锰采用淋水装置(穿孔管或莲蓬头) 时，孔眼直径可采用 ( C )mm，孔眼流速为 1.52.5ms，安装高度为 1.52.5m 。当采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为1.01.5m 2。A.26 B.36 C.4 8 D.510。9、采用叶轮表面曝气装置时，曝气池容积可按( A )分钟处理水量计算；叶轮直径与池长边或直径之比可为 1：61：8，叶轮外缘线速度可为 46ms。 A2040 B2030 C1530 D1020 10、加氯(氨) 间外部应备有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应严密封藏，以免失效。( C )和通风设备应设室外开关。A报警器 B加氯机 C照明 D氯瓶二、名词解释：（4×5）1、需氯量与余氯量需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消 耗的加氯量；余氯量指为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。2、沉淀池截留沉速沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。以 U0 表示3、大阻力配水系统指通过减小反冲洗进水管孔口面积达到增加配水系统水头损失，消弱承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响。104、离子交换树脂的溶胀性干树脂浸泡水中，体积胀大，成为湿树脂；湿树脂转型时 体积也会变化。5、异向絮凝颗粒在水中的布朗运动,所造成的颗粒碰撞聚集。三、简答题：(30)1、净化、软化、除盐三种处理工艺中各去除的主要对象是什么？软化工艺主要去除的是 Ca2+ 、Mg 2+ 离子；除盐是去除水中全部或部分溶解盐类；净化是指包括悬浮物和胶体杂质的澄清过滤等预处理。2、什么是等速过滤？什么是变速过滤？为什么说等速过滤实质上是变速的，而变速过滤却接近等速？等速过滤是指滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变。认为是变速是因为对于滤层孔隙内来说，水流速度是一个增速。变速是指滤速随时间而逐渐减小的过滤。认为是等速是因为对于整个滤池的出水来说是不变的；其次，滤池组中，各个滤池处于过滤状态时，各个滤池的滤速不变。3、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌的要求有何不同？为什么？混合的目的是使胶体颗粒凝聚脱稳，在混合过程中，必须要使混凝剂的有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触产生凝聚作用，所以混合过程要求强烈、快速、短时，在尽可能短的时间内使混凝剂均匀分散到原水中。絮凝反映的目的就是要创造促使细小颗粒有效碰撞逐渐增长成大颗粒，最终使颗粒能重力沉降，实现固液分离。要完成有效的同向絮凝，需满足两个条件：1、要使细小颗粒产生速度梯度，同时要求整个絮凝池中颗粒运动速度必须由快到慢逐级递减，才能保证已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒不会破碎，保证絮凝效果。2、要有足够的反应时间，使颗粒逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。4、3 种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。答：3 种理想反应器的假定条件如下1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。4）在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。115、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？答：（1）当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时，水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。1 区：无余氯，消毒效果不可靠；2 区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是 NH2Cl；3 区：2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl 被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点 B；4 区：胺与 HOCl 反应完，自由性余氯增加。（2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物（3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成 THMs 后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。四、计算题：301、设物料 i 分别通过 CSTR 型和 PF 型反应器进行反应，进水和出水中 I 浓度之比为 ，且属于一级反应，k=2h-1 水流在 CSTR 型和 PF 型反应器内各需多少停留时间？（注： 0C进水中 i 初始浓度； 出水中 i 浓度）eC解：1)由 CSTR 一级反应方程式可得：t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h2) 由 PF 一级反应方程式可得：t=(C 0-C e)/k=1.15h2、188、某天然海砂筛分结果见下表 根据设计要求： =0.54mm，K 80=2.0。试问10d筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样 200g）筛 分 实 验 记 录留在筛上砂量 通过该号筛的砂量筛孔（mm） 质量（g） 质量（g） 2.36 0.81.65 18.41.00 40.60.59 85.00.25 43.40.21 9.2筛盘底 2.6合计 20012已知：砂粒球度系数 =0.94；砂层孔隙率 =0.4；砂层总厚度 =70cm；水温按0m0l150C解：补填以上表格如下。留在筛上砂量 通过该号筛的砂量筛孔（mm） 质量（g） 质量（g） 2.36 0.8 0.4 199.2 99.61.65 18.4 9.2 180.8 90.41.00 40.6 20.3 140.2 70.10.59 85.0 42.5 55.2 27.60.25 43.4 21.7 11.8 5.90.21 9.2 4.6 2.6 1.3筛盘底 2.6 1.3 合计 200 100.0由已知设计要求 d10=0.54mm K80=2.0，则 d80=20.54=1.08 。按此要求筛选滤料，方法如下：自横坐标 0.54mm 和 1.08mm 两点，分别作垂线与筛分曲线相交。自两交点作平行线与右边纵坐标轴相交，并以此交点作为 10%和 80%，在 10%和 80%之间分成 7 等分，则每等分为 10%的砂量，以此向上下两端延伸，即得 0 和 100%之点，以此作为新坐标。再自新坐标原点和 100%作平行线与筛分曲线相交，在此两点以内即为所选滤料，余下部分应全部筛除。由图知，大粒径（d1.52）颗粒约筛除 13.6% ，小粒径（d9 时，OCl 接近 100%；pH 值较低时，HOCl 较多，当 PH6 时，HOCl 接近 100%，当 pH=7.54 时，HOCl 与 OCl的量相当。所以，要保持好的的消毒效果，需要调整 pH 值。四、计算题：301、位于一区的某城市，用水人口 65 万，求该城市最高日居民生活用水量和综合生活用水量。 （查表已知最高日生活用水量定额：0.2 m3/(d.人) ；综合生活用水定额：0.31 m3/(d.人）解：最高日居民生活用水量：Q1=qNf=0.2×65×104×100%=1.3×105m3q最高日生活用水量定额，m 3/(d.人) ，查表知；N设计年限内计划人口数；F自来水普及率，%；综合生活用水量：Q2=qN=0.31×65×104=2.015×105m3q综合生活用水定额，查表知；N设计年限内计划人口数；2、假设沉池为平流式，澄清部分高为 H，长为 L，进水量为 Q，试按理想沉淀理论对比：出水渠设在池末端 如图所示，设三条出水渠时，两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo。19解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 满足得 0uHVLHLV02）当水流至距池末端 处时，最小颗粒沉速 满足520u得 013uHVLtHLV350当水流至距池末端 处时，最小颗粒沉速 满足50u012utHVLt VAQ32得 u90当水流至距池末端时，最小颗粒沉速 满足002135utHVLt VAQ31得 u20所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 为 ，其值小于出水渠HL32设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo。20水质工程学( 上)考试试卷六班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1、工业企业内工作人员的生活用水量，应根据车间性质确定，一般可采用( ) L(人班)，其时变化系数为( B )。A1535；2530 B2535；2530C2535；2030 D2025；15202、地表水取水构筑物位置的选择，下列基本要求正确的是( C )。(1)通过技术经济比较确定(2)位于水质较好的地带(3)靠近主流，有足够的水深，有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件(4)尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响(5)不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求(6)靠近主要用水地区(7)供生活饮用水的地表水取水构筑物的位置，应位于城镇和工业企业上游的清洁河段A(2)、(4)、(6) B(1)、(2)、(3) 、(5)、(6)C全部 D(1)、(2) 、(5)、(6)、(7)3、凝聚剂投配的溶液浓度，可采用( B )( 按固体重量计算 )。A310 B520 C510 D3154、经过混凝沉淀或澄清处理的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过( D )度，遇高浊度原水或低温低浊度原水时，不宜超过 15 度。A3 B5 C8 D10 5、设计机械絮凝池时，池内一般设( D )档搅拌机。A45 B12 C 23 D346、异向流斜管沉淀池，斜管设计一般可采用下列数据：管径为 2535mm ；斜长为1.0m；倾角为( D )。A30 B75 C45 D607、快滤池、无阀滤池和压力滤池的个数及单个滤池面积，应根据生产规模和运行维护等条件通过技术经济比较确定，但个数不得少于( B )。 A三个 B两个 C两组 D三组 8、地下水除铁接触氧化法的工艺：原水( B )一接触氧化过滤。A预沉 B曝气 C消毒 D投药9、淋水装置接触水池容积，一般按( B )min 处理水量计算。接触式曝气塔底部集水池容积，一般按 1520min 处理水量计算。A2030 B3040 C1020 D1530 10、加漂白粉间及其仓库可采用( B )通风。A机械 B自然 C强制 D人工二、名词解释：（4×5）1、絮凝（flocculation）完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，以形成较大絮状颗粒的过程。2、上向流斜管沉淀池（tube settler）池内设置斜管，水自下而上经斜管进行沉淀，21沉泥沿斜管向下滑动的沉淀池。3、均匀级配滤料（uniformly graded filtering media）粒径比较均匀，不均匀系数(k80)一般为 1.31.4，不超过 1.6 的滤料。4、虹吸滤池（siphon filter）一种以虹吸管代替进水和排水阀门的快滤池形式。滤池各格出水互相连通，反冲洗水由未进行冲洗的其余滤格的滤后水供给。过滤方式为等滤速、变水位运行。5、活性氧化铝除氟（activated aluminum process for defluorinate）采用活性氧化铝滤料吸附、交换氟离子，将氟化物从水中除去的过程。三、简答题：(30)1、反应器原理用于水处理有何作用和特点？(7)答：反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，不的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。2、影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？答：影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有：1） 、沉淀池实际水流状况；2） 、絮凝作用。沉淀池纵向分格可以减少水力半径 R，改善水流条件，降低 Re 和提高 Fr 数。3、什么叫滤料“有效粒径” 和“ 不均匀系数”？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？答：滤料有效粒径（d 10）是指通过滤料重量 10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K 80）是指通过滤料重量 80%的筛孔孔径。滤料不均匀系数过大，过滤时滤层含污能力减小；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒可能得不到很好的冲洗。均质滤料是指滤料均匀，K 80 等于 1。4、制取 ClO2 有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述 ClO2 消毒原理和主要特点。答：1） 、主要的制取方法：a、用亚氯酸钠 NaClO2 和氯 Cl2 制取，反应如下Cl2+H2O HOCl+HClHOCl+HCl+2 NaClO2 2ClO2+2NaCl+H2O总反应式 Cl2+2 NaClO2 2ClO2+2NaClb、用酸和亚氯酸钠 NaClO2 制取，反应如下5NaClO2+4HCl4 ClO2 +2H2O10NaClO2+5H2SO48 ClO2+5Na2SO4+ 4H2O2） 、消毒机理：它与微生物接触时，对细胞壁有较强的吸附力和穿透能力，可有效的氧化细胞内的酶以损伤细胞或抑制蛋白质的合成来破坏微生物。3） 、主要特点：A、物理和化学性质 易溶于水，室温下溶解度是 Cl2 的 5 倍。在水中以水合22分子的形式存在，不易发生水解作用，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中发生歧化反应。生成亚氯酸盐和氯酸盐，氧化能力是 Cl2 的 2.63 倍，易爆炸。B、消毒特点 ClO2 消毒是利用了其强氧化作用，它可降解农药和多芳香烃的难降解的物质，当 pH=9 时，可以很快的将水中的 S 和 P 氧化除去。当 pH =49 时，可将水中的有致癌作用的 THMs 氧化除去。消毒效果好，且不生成有机卤代物。四、计算题：301、某城市最高日用水量为 15 万 m3/d，用水量变化曲线参照图如下，求最高日最高时、平均时、一级和二级泵站的设计流量（m 3/s） 。 215.04.172.78 Kh=6.0417占最高日用水量百分数（） 1-用 水 量 变 化 曲 线 ； 2-二 级 泵 站 设 计 供 水 线城 市 用 水 量 变 化 曲 线时 间 (h)解： 最高日最高时的流量：Q1=15×104×6%=9000m3平均时的流量：Q2=15×104/24=6250m3一级泵站的设计流量：QI=a×Qd/T=(1.10×15×104)/24=6875m3/h二级泵站的设计流量：Q=Q1=9000m3/h2、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面 180cm 处。平流沉淀池设计流量为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？（表示泥砂初始浓度， 表示取样浓度） 。0CC取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180/ 01 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.0823解：已知 h=180cm Q=900m3/h A=500m2沉速计算取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180u=h/t(cm/min) _ 12 9 6 3 1.5 1沉速分布见下图。0 2 4 6 8 10 1200.10.20.30.40.50.60.70.80.91于于于于于cm/min于于于于于于于于于于于于于截留沉速 u0= = =3cm/minAQ0519从图上查得 u0=3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于 p0=0.30。从图上，相当于积分式 dp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为：pP=(1-0.30)+ (0.506)=86.9%3124水质工程学( 上)考试试卷七班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1、水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定，并应符合下列要求( B )。(1)水量充沛可靠(2)原水水质符合要求(3)符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水的水源(4)与农业、水利综合利用 (5)取水、输水、净化设施安全经济和维护方便(6)具有施工条件A(1)、(2)、(5) B(1)、(2)、(3) 、(4)、(5)、(6)C(1)、 (3)、(5) D(1)、(3)、(5) 、(6)2、下面说法正确的是( B )。(1)江河取水构筑物的防洪标准不应低于城市防洪标准，其设计洪水重现期按不得低于 100年(2)设计枯水位的保证率，应根据水源情况和供水重要性选定，一般可采用 9099(3)设计固定式取水构筑物时，应考虑发展的需要 (4)水库取水构筑物的防洪标准与水库大坝等主要建筑物的防洪标准相同，并应采用设计和校核两级标准A(4) B全部 C(3) D(1)3、城镇水厂和工业企业自备水厂的自用水量应根据原水水质和所采用的处理方法以及构筑物类型等因素通过计算确定。城镇水厂的自用水率一般可采用供水量的( C )。A15 B38 C510 D8154、石灰宜制成( A )投加。A乳液 B粉末 C颗粒 D溶液5、设计穿孔旋流絮凝池时，絮凝池每格孔口应作( D )对角交叉布置。A前后 B左右 C进出 D上下6、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( A )m；底部配水区高度不宜小于 15m。A10 B12 C 15 D087、脉冲澄清池的( C )高度和清水区高度，可分别采用 152.0m。A沉泥区 B进水层 C悬浮层 D配水区。8、虹吸进水管的流速，宜采用( C )ms；虹吸排水管的流速，宜采用1416ms。A1012 B1215 C0610 D0812 9、地下水除铁除锰采用跌水装置时，跌水级数可采用( C )级，每级跌水高度为0510m，单宽流量为 20 50m3(hm)。A12 B23 C 13 D2410、加氯、加氨设备及其管道应根据具体情况设置( A )。A阀门 B检修工具 C管径 D备用二、名词解释：（4×5）1、水力混合（hydraulic mixing）消耗水体自身能量，通过流态变化以达到混合目的的25过程。2、侧向流斜板沉淀池（side flow lamella）池内设置斜板，水流由侧向通过斜板，沉泥沿斜板滑下的沉淀池。3、膨胀率（percentage of bed-expansion）滤料层在反冲洗时的膨胀程度，以滤料层厚度的百分比表示。4、无阀滤池（valveless filter）一种不设阀门的快滤池形式。在运行过程中，出水水位保持恒定，进水水位则随滤层的水头损失增加而不断在虹吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，即自动开始滤层反冲洗，冲洗排泥水沿虹吸管排出池外。5、水质稳定处理（stabilization treatment of water quality）使水中碳酸钙和二氧化碳的浓度达到平衡状态，既不由于碳酸钙沉淀而结垢，也不由于其溶解而产生腐蚀的处理过程。三、简答题：(30)1、3 种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。(8)答：1） 、完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。2） 、完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。3） 、推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。4） 、在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，不的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。2、平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？(7)答：平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。3、滤料承托层有何作用？粒径级配和厚度如何考虑？(8)答：滤料承托层的作用，主要是防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。单层或双层滤料滤池采用大阻力配水系统时，承托层采用天然卵石或砾石，其每层厚度都为 100mm，粒径自上而下为 24、 48、816、1632 mm。三层滤料滤池自上而下，14 层采用重质矿石粒径由 0.58mm 依次增加，厚度 14 层为 50 mm，第 5、6 层采用砾石粒径由 832mm 依次增加，厚度为 100 mm 或更大。4、什么叫余氯？余氯的作用是什么？(7)答：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚须维持少量剩余氯，这部分剩余氯称做余氯。即加氯量超过需氯量时，剩余的那部分氯称做余氯。 作用：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。26四、计算题：301、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且 k=0.85min-1 求细菌被灭活 99.5时，所需消毒时间为多少分钟？解：由一级反应方程式可得：lgCA = lgCA0 o.4343kt而 CA =(1-99.5%) CAO，k=0.85min -1得 t = （lgC A0 - lgCA）/0.4343k=6.23(min)2、大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有什么优缺点？掌握大阻力配水系统的基本原理和公式 0.29 的推导过程。220anwff1）在配水系统中，如果孔口内压头最大的 a 孔和 c 孔出流量相等，则可认为整个滤池布水是均匀的。由于排水槽上缘水平，可认为冲洗时水流自各孔口流出后的终点水头在同一水平面上，这一水平面相当于排水槽的水位。孔口内压头与孔口流出后的重点水头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层的总水头损失，分别以 Ha 和 Hc 表示。Hc = Ha+(v02+va2) 设上述各项水头损失均与流量平方成正比，则有：Ha =（S 1 + S2）Q a2Hc =（S 1 +S2）Q c2式中 Qa孔口 a 出流量；Qc孔口 c 出流量；S1孔口阻力系数。当孔口尺寸和加工精度相同时，各孔口 S1 均相同；S2 ，S 2分别为孔口 a 和 c 处承托层及滤料层阻力系数之和。将上式代入式可得：2'1'202'1 SQgvSaC 由上式可知，两孔口出流量不可能相等。但使 Qa 尽量接近 Qc 是可能的。其措施之一就是减小孔口总面积以增大孔口阻力系数 S1。增大 S1 就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响，这就是“大阻力”的涵义。小阻力配水系统基本原理可从大阻力配水系统原理上引申出来。在式中如果不以增大孔口阻力系数 S1 的方法而是减小干管和支管进口流速 v0 和 va，同样可使布水趋于均匀。从式可以看出，v 0 和 va 减小到一定程度，等式右边根号中第 2 项对布水均匀性的影响将大大削弱。或者说，配水系统总的压力变化对布水均匀性的影响将甚微，在此基础上，可以减小孔口阻力系数以减小孔口水头损失。 “小阻力”的涵义，即指配水系统中孔口阻力较小，这是相对于“大阻力”而言的。2）大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但结构较复杂；孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难。此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可克服上述缺点。2728水质工程学( 上)考试试卷八班级： 学号： 姓名：一、选择题：（2×10）1、下面关于水源选择的说法错误的是( B )。(1)水源选择前，必须进行水资源的勘察(2)井群的运行应采用集中控制(3)用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水量必须小于允许开采量，严禁盲目开采(4)确定水源、取水地点和取水量等，应取得有关部门同意。生活饮用水水源的水质和卫生防护，还应符合现行的生活饮用水卫生标准的要求(5)镇的设计枯水流量保证率，也不能适当降低(6)用地表水作为工业企业供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应按各有关部门的规定执行A(2)、(5) B(5) C(4) 、(6) D(5) 、(6)2、水泵吸水管的流速，在直径大于 1000mm 时，为( D )ms。A0510 B1012 C1216 D15203、湿投凝聚剂时，溶解次数应根据凝聚剂用量和配制条件等因素确定，一般每日不宜超过( A )次。A3 B2 C4 D6。4、沉淀池积泥区和澄清池沉泥浓缩室(斗) 的容积，应根据进出水的 ( B )含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。A浊度 B悬浮物 C含砂量 D有机物5、设计折板絮凝池时，折板夹角采用( C )。A450900 B9001200 C6001000 D6009006、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 )m3(m 2h)。A3040 B1525 C1020 D20307、水力循环澄清池清水区的( D )流速，应按相似条件下的运行经验确定，一般可采用0710mms。A进水 B出水 C水平 D上升8、快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( C )。A1015 B1520 C020028 D06089、地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。A接触 B曝气 C自然 D药剂10、加氯(氨) 间应尽量靠近( D )。A值班室 D氯库 C清水池 D投加点二、名词解释：（4×5）1、管道防腐（corrosion preventive of pipes）为减缓或防止管道在内外介质的化学、29电化学作用下或由微生物的代谢活动而被侵蚀和变质的措施。2、助凝剂（coagulant aid ）为改善絮凝效果所投加的辅助药剂。3、机械搅拌澄清池（accelerator ）利用机械的提升和搅拌作用，促使泥渣循环，并使原水中杂质颗粒与已形成的泥渣接触絮凝和分离沉淀的构筑物。4、表面扫洗（surface sweep washing）V 型滤池反冲洗时，待滤水通过 V 型进水槽底配水孔在水面横向将冲洗含泥水扫向中央排水槽的一种辅助冲洗方式。5、稳定指数（stability index(Lyzner index)）用以相对定量地预测水中碳酸钙沉淀或溶解倾向性的指数，用水在碳酸钙处于平衡条件下理论计算的 PH 值的两倍减去水的实际 PH值之差表示。三、简答题：(30)1、何谓“纵向分散模型” ？纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？( 7)答：纵向分散模型就是在推流型基础上加上一个纵向的混合，而这种混合又可设想为一种扩散所引起的，其中既包括分子扩散、紊流扩散，又包括短流、环流、流速不均匀等。这种模型与实际所研究的对象基本等效，不必去深究扩散机理及其它细节，所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更简单方便。2、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？(7)答：设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。3、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。(8)答：双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上