(2025年)水工艺设备基础试题及其答案

(2025年)水工艺设备基础试题及其答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于离心泵工作原理的描述中，正确的是（）。A.依靠叶轮旋转产生的离心力将液体甩出，同时在叶轮中心形成真空吸入液体B.利用转子与定子间的容积变化实现吸排液体C.通过叶片推动液体沿轴向流动，适用于大流量低扬程场景D.需在启动前注满液体，否则无法形成足够的真空度2.某曝气池中，若混合液温度从20℃升至30℃，其他条件不变时，氧转移效率会（）。A.升高B.降低C.不变D.先升后降3.关于V型滤池的特征，下列描述错误的是（）。A.采用气水联合反冲洗B.滤料层通常为单层石英砂C.两侧的V型进水槽可均匀布水D.反冲洗时表面扫洗水由V型槽进入4.平流式沉淀池的排泥设备中，适用于较大池宽（>12m）且排泥效率较高的是（）。A.多斗排泥B.链带式刮泥机C.行车式吸泥机D.静水压力排泥5.下列关于计量泵的说法，错误的是（）。A.可精确调节流量，适用于加药系统B.属于容积式泵，通过柱塞或隔膜的往复运动工作C.流量调节范围通常为额定流量的10%-100%D.无需安装安全阀，因自身可承受高压6.某机械曝气设备的充氧能力为2.5kgO₂/(kW·h)，当电机功率为15kW时，理论上每小时最大充氧量为（）。A.37.5kgB.22.5kgC.15kgD.45kg7.压力式过滤器与重力式过滤器的主要区别在于（）。A.滤料种类B.运行压力C.反冲洗方式D.处理水质8.以下哪种设备不属于气浮工艺的关键设备？（）A.溶气罐B.释放器C.刮渣机D.沉淀池9.离心泵的比转数n_s增大时，其性能倾向于（）。A.流量减小，扬程增大B.流量增大，扬程减小C.流量和扬程均增大D.流量和扬程均减小10.某水厂采用虹吸滤池，当滤层水头损失达到设定值时，触发反冲洗的关键部件是（）。A.虹吸管B.排水槽C.进水堰D.滤头二、填空题（每空1分，共20分）1.水泵的基本性能参数包括流量、扬程、功率、效率和（）。2.曝气设备的充氧能力通常用（）和（）两个指标衡量。3.沉淀池的类型按水流方向可分为平流式、（）和辐流式；按功能可分为初沉池和（）。4.过滤过程的主要机理包括拦截、（）和（）。5.离心泵的特性曲线包括（）、（）和效率曲线。6.气浮工艺中，溶气方式主要有（）、（）和泵前插管式。7.机械搅拌澄清池的主要组成部分包括（）、（）和分离室。8.反渗透装置的核心部件是（），其分离机理基于（）。9.活性污泥法中，曝气设备的作用是（）和（）。10.滤池反冲洗的目的是（）和（）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述离心泵启动前需灌泵的原因及常见的灌泵方法。2.比较鼓风曝气设备与机械曝气设备的优缺点及适用场景。3.说明滤池反冲洗强度的定义及确定方法，并分析反冲洗强度过小或过大的影响。4.平流式沉淀池的设计中，为什么要控制水平流速和有效水深？5.列举三种常见的加药设备，并说明其适用的药剂类型及工作原理。四、计算题（每题10分，共20分）1.某离心泵的性能曲线方程为H=40-0.002Q²（H为扬程，m；Q为流量，m³/h），管路特性曲线方程为H=15+0.001Q²。试求该泵的工况点流量和扬程，并绘制简要示意图说明工况点的意义。2.某城市污水厂曝气池设计流量Q=10000m³/d，进水BOD₅=200mg/L，出水BOD₅=20mg/L，污泥负荷Ns=0.3kgBOD₅/(kgMLSS·d)，曝气池内MLSS=3000mg/L，氧总转移系数KLa(20)=0.2h⁻¹，曝气池有效体积V=2000m³，水温T=25℃，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L。试计算标准状态下（20℃，1atm）的需氧量SOR（保留两位小数）。（提示：需氧量公式为O₂=1.47Q(S₀-Se)/1000+4.6ΔX，其中ΔX=Q(S₀-Se)/(1000Ns)）答案一、单项选择题1.A（解析：B为容积泵原理，C为轴流泵特点，D错误，离心泵启动前需灌泵是为了排除空气，但并非“无法形成足够真空”，而是避免气缚。）2.B（解析：温度升高，水的饱和溶解氧浓度降低，且液体粘滞度下降，气泡表面更新速率变化，综合导致氧转移效率降低。）3.B（解析：V型滤池通常采用双层滤料，上层为粗石英砂，下层为细砂或无烟煤。）4.C（解析：行车式吸泥机可沿池长方向移动，适用于宽池；链带式刮泥机适用于池宽≤12m。）5.D（解析：计量泵需安装安全阀，防止出口堵塞时超压损坏设备。）6.A（解析：充氧量=充氧能力×功率=2.5×15=37.5kg/h。）7.B（解析：压力式过滤器在密闭容器中运行，压力高于大气压；重力式依靠重力自流。）8.D（解析：沉淀池属于沉淀工艺，气浮关键设备为溶气罐、释放器、刮渣机。）9.B（解析：比转数n_s增大，泵的流量增大，扬程降低，如轴流泵n_s高于离心泵。）10.A（解析：虹吸滤池通过虹吸管形成真空，触发反冲洗排水。）二、填空题1.转速（或气蚀余量）2.标准氧转移速率（SOTR）；充氧动力效率（EP）3.竖流式；二沉池4.吸附；沉淀（或絮凝）5.扬程-流量曲线（H-Q）；功率-流量曲线（N-Q）6.水泵吸水管吸入空气；空压机供气7.第一反应室；第二反应室8.反渗透膜；半透膜的选择透过性（或渗透压原理）9.提供溶解氧；混合搅拌活性污泥与污水10.清除滤层中截留的杂质；恢复滤料的过滤性能三、简答题1.原因：离心泵启动前若未灌泵，叶轮内充满空气，由于空气密度远小于水，旋转时产生的离心力不足以在叶轮中心形成足够真空，无法将水吸入泵内（气缚现象）。灌泵方法：①底阀灌泵：在吸入管底部安装底阀，启动前向泵内注水；②水射器灌泵：利用高压水通过水射器产生真空，抽吸泵内空气；③自吸泵：通过泵体特殊结构（如储水室）实现启动时自吸。2.鼓风曝气设备：优点：氧利用率高（5%-30%），能耗较低，可灵活调节气量；缺点：设备复杂（需鼓风机、管道、曝气头），曝气头易堵塞，维护成本高；适用场景：大型污水处理厂，尤其是需要精确控制溶解氧的活性污泥法系统。机械曝气设备：优点：结构简单，安装方便，混合搅拌效果好；缺点：氧利用率较低（10%-20%），受池深限制（通常≤5m），噪声较大；适用场景：中小型曝气池或氧化沟工艺。3.反冲洗强度定义：单位时间内通过单位滤池面积的反冲洗水量，单位L/(s·m²)。确定方法：根据滤料粒径、密度、水温等参数，通过实验或经验公式（如理查森公式）计算最小流化速度，结合工程经验调整。影响：强度过小，无法充分松动滤层，截留杂质难以排出，滤层阻力恢复慢；强度过大，会导致滤料流失（尤其是细滤料），甚至破坏滤层结构。4.控制水平流速（一般0.1-0.3mm/s）的原因：流速过小，颗粒易沉积于池底；流速过大，已沉淀颗粒可能被重新卷起，降低沉淀效率。控制有效水深（一般3-4m）的原因：水深过浅，水流易受风浪或冲击负荷影响，稳定性差；水深过深，增加土建成本，且颗粒沉淀时间延长，需增大池长。5.①计量泵：适用于液体药剂（如PAC、PAM），通过柱塞或隔膜的往复运动精确输送，流量可调；②转子加药机：适用于粉末药剂（如石灰、活性炭），通过旋转转子控制下料量，与水混合后投加；③虹吸式投药装置：适用于低浓度液体药剂，利用虹吸原理自动投加，结构简单，无需动力。四、计算题1.工况点为离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点，联立方程：40-0.002Q²=15+0.001Q²解得：0.003Q²=25→Q²=25/0.003≈8333.33→Q≈91.29m³/h代入任一方程求H：H=40-0.002×(91.29)²≈40-0.002×8333≈40-16.67≈23.33m示意图：横坐标为流量Q，纵坐标为扬程H，两条曲线交点即为工况点，代表泵在该管路系统中稳定运行时的流量和扬程。2.步骤1：计算ΔX（污泥增长量）ΔX=Q(S₀-Se)/(1000Ns)=10000×(200-20)/(1000×0.3)=10000×180/(300)=6000kg/d步骤2：计算需氧量O₂（实际需氧量）O₂=1.47Q(S₀-Se)/1000+4.6ΔX=1.47×10000×180/1000+4.6×6000=1.47×1800+27600=2646+27600=30246kg/d=1260.25kg/h步骤3：修正为标准状态需氧量SOR实际温度T=25℃，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L根据公式：SOR=O₂×[Cs(20)]/[α(βρCs(T)-C)]×1.024^(20-T)假设曝气池内溶解氧C=2mg/L，则：分母=0.85×(0.95×1.0×8.38-2)