2025年给排水案例试题及答案

2025年给排水案例试题及答案一、给水工程案例【案例1】某滨海城市拟新建一座30万m³/d的常规处理水厂，原水为轻度污染水库水，水温年变幅5～28℃，原水浊度20～200NTU，氨氮0.2～1.8mg/L，CODMn2.5～5.4mg/L，藻密度1.0×10⁴～8.0×10⁵cells/mL。厂区地坪标高4.5m（1985国家高程基准），水库水位变幅12～28m，厂址距水库取水口水平距离1.8km，高差24m。要求出厂水浊度≤0.1NTU，菌落总数≤10CFU/mL，耗氧量≤2.0mg/L，无异味。问题1.1给出取水工程方案比选结论，并说明理由。（6分）答案：采用“水库深层取水＋岸边式固定泵站＋DN1600钢管重力输水”方案。理由：①水库水位变幅16m，采用浮船式取水投资高、维护难；②岸边固定泵站可设三层取水喇叭口，高、中、低水位分层取水，应对藻类暴发；③24m高差可利用重力输水，节约能耗约0.18kWh/m³，年省电费约590万元；④钢管抗外压能力优于PCCP，适应滨海地下水腐蚀性（Cl⁻3500mg/L）。解析：方案比选需从水位适应性、能耗、维护、水质安全、投资五维度量化打分，重力输水方案综合得分最高。问题1.2计算取水泵站设计扬程并选泵。（6分）答案：①最不利工况：水库低水位12m，厂内混合池最高水位6.5m，输水管长1800m，DN1600钢管，Q=1.15×30万m³/d=3.99m³/s，水力坡降i=0.0019，沿程损失h_f=3.42m，局部损失h_j=0.15h_f=0.51m，安全水头2.0m，自由水头1.5m。②设计扬程H=（6.5−12）+3.42+0.51+2.0+1.5=1.93m（负值表示重力流足够），故不设取水泵，仅设事故加压泵，扬程15m，Q=30万m³/d，选3台（2用1备）卧式双吸泵，单泵Q=0.75m³/s，H=15m，η=86%，N=128kW。解析：若计算得扬程为负，必须复核高程基准及水力损失，避免“负扬程”误解为错误；事故泵用于水库检修时反向输水。问题1.3给出净水工艺路线，并说明应对藻类暴发的关键单元设计参数。（8分）答案：工艺路线：深层取水→管式混合→栅条絮凝→斜管沉淀→臭氧生物活性炭（O₃BAC）→砂滤→清水池→二次加压。应对藻类关键参数：①混合采用静态混合器，G=700s⁻¹，t≤1s，防止藻细胞破碎；②絮凝采用三级栅条，G值递减70→40→20s⁻¹，总t=18min，低G值减少藻细胞碰撞破裂；③斜管沉淀液面负荷5.5m³/(m²·h)，设侧向集水槽，减少藻细胞上浮；④O₃接触池CT≥1.2min·mg/L，O₃投加量1.5mg/L，BAC空床接触时间15min，砂滤滤速7m/h，保证藻毒素去除率≥90%。解析：藻类暴发期易堵塞斜管，需设高压水枪冲洗系统；O₃BAC可降解土臭素（GSM）和2MIB，解决异味。二、排水工程案例【案例2】江南某市老城区合流制排水系统服务面积280hm²，人口密度1.2万人/km²，综合污水量标准280L/(人·d)，雨水设计重现期P=3a，暴雨强度公式q=1620(1+0.85lgP)/(t+8)^0.68[L/(s·hm²)]，地面径流系数ψ=0.65，管道总长约18km，现状截流倍数n₀=1.5。市政府要求2026年完成雨污分流改造，但部分历史街区无法彻底分流，拟采用“截流＋调蓄＋CSO处理”组合方案。问题2.1计算该区域旱流污水量及设计截流量。（4分）答案：旱流污水量Q_d=280×1.2×280/86400=1.09m³/s；设计截流量Q_int=(n₀+1)Q_d=2.5×1.09=2.73m³/s。解析：截流量用于确定截流干管及CSO处理站规模，n₀=1.5为《室外排水设计标准》最低值，老城区可适当提高至3。问题2.2给出调蓄池容积计算方法，并计算所需调蓄量。（8分）答案：采用德国ATVA128方法：V=VS+VR，VS为截流倍数不足导致的溢流量，VR为雨水峰值削减量。①旱流污水量Q_d=1.09m³/s；②3a降雨历时120min，总降雨量H=18.6mm，径流量W=0.65×18.6×280/1000=3.37万m³；③截流干管可输送2.73m³/s，120min可输送1.18万m³；④需调蓄V=3.37−1.18=2.19万m³，考虑10%安全量，设计调蓄池有效容积2.4万m³，分2格，单格1.2万m³，水力停留时间4h。解析：调蓄池设于CSO处理站前，采用地下矩形混凝土池，设冲洗门、真空冲洗，防止沉积；池内设潜污泵3台，2用1备，Q=0.8m³/s，H=15m。问题2.3给出CSO处理工艺及排放指标。（6分）答案：工艺：调蓄池→细格栅（6mm）→高速沉淀（斜板，表面负荷20m/h）→臭氧高级氧化（O₃/H₂O₂，CT=5min·mg/L）→紫外线消毒→排放。排放指标：SS≤30mg/L，COD≤80mg/L，BOD₅≤20mg/L，NH₃N≤8mg/L，TP≤1.0mg/L，粪大肠菌群≤1000MPN/L。解析：高速沉淀池设PAC投加量30mg/L，PAM0.5mg/L，臭氧投加量8mg/L，可去除60%COD、90%粪大肠菌群；紫外线剂量≥25mJ/cm²。三、建筑给水排水案例【案例3】华北某超高层办公楼，地上68层，地下4层，建筑高度298m，总建筑面积1.5×10⁵m²，设计人数6000人，生活用水定额50L/(人·班)，小时变化系数Kh=1.5，供水系统分高、中、低三区，采用变频恒压供水，市政水压0.25MPa，可供至5层。问题3.1计算最高日用水量及最大时用水量。（4分）答案：最高日Q_d=6000×50/1000=300m³/d；最大时Q_h=300×1.5/10=45m³/h（按10h班时计）。解析：若按8h班时，Q_h=56.25m³/h，需明确班时；超高层应设水箱调节，避免变频泵频繁启停。问题3.2给出供水系统分区方案及减压措施。（8分）答案：低区：地下4层～5层，市政直供；中区：6～25层，设中间转输水箱（60m³）+变频泵组，扬程1.05MPa；高区：26～45层，设转输水箱+变频泵组，扬程1.35MPa；超高区：46～68层，设转输水箱+变频泵组，扬程1.65MPa。减压措施：①各区分支管设减压阀，阀后静压≤0.35MPa；②末端用水点动压0.15～0.30MPa；③高区转输水箱设溢流管至中区水箱，溢流水量≤2%Q_d。解析：转输水箱容积按《建水规》3.7.8条，取最高日用水量的20%～25%；减压阀采用先导式，阀前过滤器精度0.5mm。问题3.3计算排水通气管系统，并确定专用通气立管管径。（6分）答案：最高层卫生器具当量总数N=480，排水设计秒流量q=0.12α√N+qmax=0.12×2.0×√480+1.5=6.8L/s；设专用通气立管，通气立管长度280m，查《建水规》表4.5.3，DN100伸顶通气管允许排水流量8.8L/s>6.8L/s，但高度>100m，需设DN125专用通气立管，且每6层设结合通气管，管径DN100。解析：超高层排水系统需设环形通气管+辅助通气管，防止负压抽吸；通气管顶端设防紫外线不锈钢风帽，出口高出屋面2m。四、水质与仪表案例【案例4】某水厂采用臭氧生物活性炭深度处理，设计流量10万m³/d，O₃接触池2格，每格有效容积150m³，BAC滤池4格，单格面积45m²，滤料高度2.5m，空床接触时间15min。运行中发现BAC出水CODMn2.8mg/L，高于目标值2.0mg/L，且生物量不足，ATP浓度仅800pg/mL。问题4.1分析CODMn超标原因，并给出优化措施。（6分）答案：原因：①空床接触时间不足，设计15min，实际冬季水温5℃，生物活性下降，需延长至20min；②臭氧投加量偏低，CT=1.2min·mg/L，不足以提高可生化性；③BAC滤料板结，气水反冲洗强度不足，导致生物膜老化。优化：①增加1格BAC，使EBCT达20min；②O₃投加量由1.5提至2.2mg/L，CT≥1.8min·mg/L；③反冲洗强度由10L/(m²·s)提至15L/(m²·s)，膨胀率20%，每5d加1次表面扫洗。解析：冬季水温低，硝化菌活性下降，CODMn去除率由75%降至55%，需延长EBCT；ATP<1000pg/mL表明生物量不足，可投加微量乙酸钠（1mg/L）促进生物膜生长。问题4.2给出在线仪表配置清单及安装位置。（6分）答案：①原水：浊度、PH、氨氮、藻密度、CODMn在线仪，设于取水口；②O₃接触池：O₃浓度在线仪（膜电极法），出口设尾气O₃监测；③BAC滤池：单格进、出水DO、浊度、压差变送器；④清水池：余氯、PH、浊度、电导率；⑤出厂水：菌落总数在线流式细胞仪、微量氨氮（荧光法）。安装位置：O₃浓度仪设于接触池出口距池顶0.5m处，防止气泡干扰；压差变送器取压口设于滤料层上0.3m、下0.3m，导压管倾斜45°防积气。解析：在线仪需设旁通管，便于维护；O₃浓度仪采用UV吸收法，量程0～20mg/L，响应时间<5s，需每3月用碘量法校准。五、管网与模型案例【案例5】某市新建DN800球墨铸铁输水管，长12km，设计流量0.65m³/s，沿线设3座排气阀、2座泄水阀，采用EPDM橡胶圈柔性接口，覆土1.2m，地下水位1.5m，土壤为粉质黏土，渗透系数5×10⁻⁶cm/s。问题5.1计算管道水头损失，并验证是否需要设中途加压泵站。（6分）答案：采用海曾威廉公式：h_f=10.67LQ¹·⁸⁵/(C¹·⁸⁵d⁴·⁸⁷)，C=130，d=0.8m，L=12000m，Q=0.65m³/s，得h_f=10.67×12000×0.65¹·⁸⁵/(130¹·⁸⁵×0.8⁴·⁸⁷)=18.4m；局部损失按10%计，总损失20.2m。水厂出水余压0.35MPa（35m水柱），末端需0.15MPa（15m），可用水头20m<20.2m，需设中途加压泵，扬程5m，Q=0.65m³/s，选2台（1用1备）卧式离心泵，单泵N=55kW。解析：若忽略局部损失，易误判为无需加压；实际长距离输水局部损失含弯头、阀门、排气阀，需按10%～15%估算。问题5.2给出管道抗浮验算及抗浮措施。（6分）答案：抗浮安全系数K=抗浮力/浮力。浮力F_b=ρ_wgV=1000×9.81×π×0.8²/4×1.2=7.39kN/m；抗浮力含管自重、水重、覆土重：管自重W_p=π×(0.8+0.012×2)²/4×7.1×9.81=44.2kN/m，水重W_w=π×0.8²/4×9.81=4.93kN/m，覆土重W_s=π×(1.2²−0.824²)/4×18=21.8kN/m，总抗浮力70.9kN/m，K=70.9/7.39=9.6>1.2，满足要求。但地下水位升至地表时，浮力增大至12.3kN/m，K=5.8仍满足。若K<1.2，可采用混凝土压块或抗浮锚杆，压块尺寸0.6m×0.6m×1.0m，间距6m。解析：抗浮验算需考虑最高地下水位，滨海地区暴雨后水位可能升至地表；球墨铸铁管外径需含壁厚，内衬水泥砂浆重度按22kN/m³计。问题5.3给出管道试压方案及验收标准。（6分）答案：①分段试压，每段≤1km，试验压力1.1×设计压力=1.1×0.35=0.385MPa，稳压10min，允许压降≤0.05MPa；②严密性试验，压力降至工作压力0.35MPa，稳压2h，允许渗水量≤0.05L/(min·km)；③试压前浸泡≥48h，球墨铸铁管接口外露便于检查；④冬季试压水温≥5℃，防止脆裂；⑤试压合格后，采用0.5mg/L余氯水冲洗，冲洗流速≥1.5m/s，直至浊度<1NTU。解析：试压泵设于管段低端，高端设排气阀；若压降超标，采用肥皂水检查橡胶圈接口，发现渗漏需重新安装。六、综合运行案例【案例6】某污水厂规模8万m³/d，采用A²O+深度处理，出水执行GB189182002一级A，运行中发现二沉池出水TP1.2mg/L，高于标准0.5mg/L，且污泥沉降比SV₃₀=85%，污泥指数SVI=180mL/g，MLSS=4700mg/L，回流比R=80%，内回流比r=200%。问题6.1分析TP超标原因，并给出化学除磷优化方案。（6分）答案：原因：①生物除磷不足，厌氧段ORP−50mV，释磷不充分；②SVI高，污泥膨胀，导致二沉池泥层上升，磷随出水流失；③化学除磷PAC投加点设于二沉池后，絮凝时间不足。优化：①PAC改投于曝气池末端，投加量按Al/P摩尔比1.8计，需去除TP0.7mg/L，PAC有效成分Al₂O₃10%，投加量15mg/L；②改用聚合氯化铝铁（PAFC），兼具除磷与絮凝，投加量降至12mg/L；③增设高效沉淀池，表面负荷8m³/(m²·h)，保证TP≤0.3mg/L。解析：化学除磷最佳投加点为曝气池末端，可充分利用生物絮体吸附；PAFC铁含量8%，形成絮体密实，沉降速度提高30%。问题6.2给出污泥膨胀控制措施。（6分）答案：①投加次氯酸钠，投量3g