自来水考试试题大题及答案

自来水考试试题大题及答案一、论述题问题：请结合自来水处理工艺，详细阐述混凝沉淀环节的作用机理、关键影响因素及优化控制措施。答案：混凝沉淀是自来水处理中去除悬浮物、胶体物质及部分有机物的核心环节，其作用机理可分为四个阶段：1.凝聚阶段：通过投加混凝剂（如铝盐、铁盐或聚合氯化物），中和胶体颗粒表面的负电荷（ζ电位降低），破坏其稳定性，使颗粒由分散状态逐渐聚集为微小絮体。此阶段依赖混凝剂的水解产物（如Al(OH)₃、Fe(OH)₃胶体）与颗粒间的静电中和作用。2.絮凝阶段：微小絮体在水力搅拌下相互碰撞，通过吸附架桥（高分子混凝剂的长链结构连接颗粒）或网捕卷扫（金属氢氧化物沉淀形成网状结构包裹颗粒）作用，形成更大、更密实的絮体（矾花）。3.沉淀阶段：絮体在重力作用下从水中分离，实现固液分离。关键影响因素包括：-原水水质：浊度直接影响混凝剂投加量（浊度过低时需投加助凝剂，过高时易形成松散絮体）；pH值通过影响混凝剂水解形态（如Al³⁺在pH4-7生成Al(OH)₃胶体，pH>8则生成AlO₂⁻）和颗粒表面电荷，显著影响凝聚效果；水温过低会减缓水解反应速率，延长絮凝时间。-混凝剂特性：无机混凝剂（如硫酸铝）需依赖水解反应，受pH影响大；聚合氯化铝（PAC）因预水解程度高，适用pH范围更广（5-9），且形成絮体更快；有机高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺，PAM）通过架桥作用增强絮体强度，但过量会导致颗粒再稳定。-水力条件：凝聚阶段需高强度短时间搅拌（G值200-500s⁻¹，时间10-30s）以促进颗粒碰撞；絮凝阶段需低强度长时间搅拌（G值20-70s⁻¹，时间15-30min）以避免絮体破碎。优化控制措施：1.动态调整投药量：通过在线浊度仪、pH计及流动电流检测仪（SCD）实时监测原水水质，结合烧杯试验（如“六联搅拌试验”）确定最佳投药量，避免过量（导致出水铝/铁离子超标）或不足（絮体形成差）。2.pH精准调控：根据原水pH和混凝剂类型投加酸碱（如石灰、盐酸）调节，例如使用硫酸铝时控制pH在6.5-7.5，使用PAC时可放宽至6-8。3.分阶段水力控制：采用机械搅拌或折板絮凝池实现“先强后弱”的搅拌强度，前1/3时间G值50-100s⁻¹，后2/3时间降至20-50s⁻¹，确保絮体逐步增大。4.助凝剂协同应用：低浊水可投加活化硅酸（增加颗粒碰撞核心），高藻水可投加高锰酸钾（氧化分解藻类分泌物，改善絮体结构）。二、案例分析题问题：某自来水厂日处理量8万m³，采用“混凝-沉淀-过滤-消毒”常规工艺。近期出厂水浊度连续3天超标（标准≤0.3NTU，实测0.4-0.6NTU），经排查沉淀池出水浊度为1.2-1.5NTU（正常应≤1.0NTU），滤池运行周期由24小时缩短至18小时。请分析可能原因，并提出针对性解决措施。答案：可能原因分析：1.混凝环节异常：-混凝剂投加量不足或失效：原水浊度或有机物（如腐殖酸）突然升高，导致混凝剂需求增加；PAC储存时间过长（超过6个月）或受温度影响（如冬季低温）水解失效，有效成分降低。-水力条件不匹配：絮凝池搅拌强度过低（如机械搅拌桨叶磨损），导致絮体形成不充分；或沉淀区上升流速过高（设计值1.5-2.5mm/s，若实际因水量增加达3mm/s），絮体未完全沉淀即进入滤池。2.沉淀环节问题：-沉淀池排泥不及时：泥斗积泥厚度超过设计高度（一般≤泥斗深度1/3），导致水流短路（部分原水未经沉淀直接流出）；排泥周期过长（正常每8小时排泥1次，若延长至12小时），污泥层上翻携带颗粒进入出水区。-斜管（板）堵塞或倾斜：斜管因藻类滋生、泥沙沉积导致有效沉淀面积减少；安装角度偏差（设计60°，若降至50°）使絮体下滑速度降低，部分颗粒随水流带出。3.原水水质突变：-上游河道受降雨影响，原水浊度由50NTU升至150NTU（超过设计负荷100NTU），超出混凝沉淀系统处理能力；-原水藻类爆发（如蓝藻密度>1×10⁶个/L），藻类分泌的胞外聚合物（EPS）包裹颗粒，阻碍絮体形成，导致沉淀池出水携带微小藻类颗粒。解决措施：1.快速验证与调整：-立即开展烧杯试验：取原水按不同投药量（如现投加量的1.2倍、1.5倍）进行混凝试验，观察絮体形成时间（正常≤2min）、矾花大小（≥0.5mm）及沉淀后上清液浊度（目标≤1.0NTU），确定最佳投药量（如原投加15mg/L，调整至20mg/L）。-检测混凝剂有效性：取PAC样品测定氧化铝含量（标准≥10%），若低于9%则更换新药剂；冬季投加前对PAC溶液加热（至20℃以上），加速水解反应。2.沉淀环节优化：-缩短排泥周期：由8小时/次调整为6小时/次，每次排泥时间延长至5min（原3min），确保泥斗积泥厚度<0.5m（设计泥斗深度2m）；-检查斜管状态：排空沉淀池，清理斜管内堵塞物（如泥沙、藻类），校正倾斜角度至60°，必要时更换破损斜管（占比>10%时需整体更换）。3.应对原水水质突变：-增加预氧化工艺：投加次氯酸钠（1-2mg/L）或高锰酸钾（0.5-1.0mg/L）预氧化，破坏藻类EPS结构，提高混凝效果；-分流处理：若原水浊度持续>150NTU，启用应急调节池（有效容积1万m³）进行原水稀释（与低浊度原水按1:1混合），降低系统负荷。4.滤池强化运行：-延长反冲洗时间：由10min延长至12min，反冲洗强度由15L/(s·m²)提高至18L/(s·m²)，确保滤料层（石英砂，粒径0.5-1.2mm）内截留的颗粒彻底排出；-投加助滤剂：在滤前投加PAM（0.1-0.3mg/L），增强滤料对微小颗粒的吸附能力，降低滤后浊度。三、计算题问题：某自来水厂采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，PAC溶液浓度为10%（以Al₂O₃计），原水流量为2000m³/h，经烧杯试验确定最佳投加量为15mg/L（以Al₂O₃计）。试计算：（1）PAC溶液的投加量（L/h）；（2）若PAC溶液密度为1.1g/cm³，计算PAC固体（Al₂O₃含量30%）的日消耗量（kg/d）。答案：（1）PAC溶液投加量计算：原水流量Q=2000m³/h=2×10⁶L/h；最佳投加量C=15mg/L=15×10⁻³g/L；PAC溶液浓度ρ=10%=0.1g/g（以Al₂O₃计）。需投加的Al₂O₃质量M=Q×C=2×10⁶L/h×15×10⁻³g/L=3×10⁴g/h=30kg/h。PAC溶液质量=M/ρ=30kg/h/0.1=300kg/h。PAC溶液体积=质量/密度=300kg/h/1.1kg/L≈272.73L/h（注：1g/cm³=1kg/L，1.1g/cm³=1.1kg/L）。（2）PAC固体日消耗量计算：PAC固体中Al₂O₃含量为30%，即每kg固体含0.3kgAl₂O₃。每日需Al₂O₃总量=30kg/h×24h=720kg/d。PAC固体日消耗量=720kg/d/0.3=2400kg/d=2.4吨/d。四、操作题问题：某水厂V型滤池运行中出现反冲洗时滤料流失（石英砂粒径0.8-1.2mm，设计层厚1.2m），反冲洗后滤层厚度减少至1.0m，同时滤后水浊度上升至0.5NTU（正常0.2NTU）。请分析滤料流失的可能原因，并写出处理步骤。答案：可能原因：1.反冲洗强度过高：设计反冲洗强度为15-18L/(s·m²)，若实际因水泵频率过高或阀门开启过大，导致强度达20L/(s·m²)，超过滤料最小流化速度（石英砂密度2.65g/cm³，最小流化速度约16L/(s·m²)），滤料被水流带出排水槽。2.排水槽高度偏差：设计排水槽顶高于滤料层上表面0.5m（滤料层上表面距池顶1.7m，排水槽顶距池顶1.2m），若施工误差导致排水槽顶仅高于滤料层0.3m，反冲洗时滤料随上升水流越过槽顶流失。3.滤料级配不合理：部分滤料粒径过小（<0.8mm），或因长期运行磨损导致细颗粒增多（<0.6mm颗粒占比>5%），细颗粒易被水流带走。4.反冲洗时间过长：设计反冲洗时间为5-8min，若实际延长至10min，滤料在流化状态下持续碰撞，细颗粒被水流携带至排水槽。处理步骤：1.立即停止反冲洗：关闭反冲洗水泵和空气压缩机，避免滤料进一步流失。2.检测反冲洗参数：-测量反冲洗强度：使用电磁流量计检测反冲洗水管流量（滤池面积100m²，若流量Q=1800m³/h=500L/s，强度=500L/s/100m²=5L/(s·m²)，明显偏低？需重新核对计算。正确计算：反冲洗强度（L/(s·m²)）=反冲洗流量（L/s）/滤池面积（m²）。假设滤池面积50m²，反冲洗泵流量360m³/h=100L/s，则强度=100L/s/50m²=2L/(s·m²)，明显低于设计值，可能之前假设错误。正确案例中，若反冲洗强度过高，例如设计15L/(s·m²)，滤池面积100m²，则反冲洗流量=15L/(s·m²)×100m²=1500L/s=5400m³/h，需确认实际流量是否超标。-测量排水槽高度：使用水准仪测量排水槽顶与滤料层上表面的垂直距离（正常0.5m），若实测0.3m，需调整排水槽高度（如加设挡板或重新浇筑）。3.补充滤料：-计算需补充量：原滤层体积=面积×厚度=100m²×(1.2-1.0)m=20m³；-选择符合级配的石英砂（0.8-1.2mm占比≥90%，<0.6mm占比≤3%），均匀铺设至设计厚度1.2m。4.调整反冲洗参数：-降低反冲洗强度至15L/(s·m²)（通过调节水泵变频器频率或阀门开度）；-缩短反冲洗时间至6min（先气冲2min，气水混冲3min，水冲1min），避免过度流化。5.验证效果：-反冲洗后测量滤层厚度（应恢复1.2m）；-监测滤后水浊度（24小时内稳定在0.2NTU以下）。五、法规应用题问题：某水厂出厂水检测报告显示：菌落总数50CFU/mL（标准≤100CFU/mL），总大肠菌群未检出，耐热大肠菌群未检出，但游离氯（接触30min后）为0.2mg/L（标准≥0.3mg/L）。根据《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022），判断该出厂水是否合格？若不合格，需采取哪些整改措施？答案：合格性判断：根据GB5749-2022《生活饮用水卫生标准》：-微生物指标：菌落总数≤100CFU/mL（实测50CFU/mL，合格）；总大肠菌群、耐热大肠菌群均未检出（合格）。-消毒剂指标：游离氯在与水接触30min后应≥0.3mg/L（实测0.2mg/L，不达标）。因此，该出厂水因游离氯不足判定为不合格。整改措施：1.增加消毒剂投加量：-若采用液氯消毒，计算需增加的投加量：原投加量为2.0mg/L（接触30min后余氯0.2mg/L），根据氯耗公式（余氯=投加量-需氯量），假设需氯量为1.8mg/L（2.0-0.2），则目标余氯0.3mg/L时，投加量应调整为1.8+0.3=2.1mg/L；-若采用次氯酸钠消毒（有效氯含量10%），原投加量为20mg/L（2.0mg/L有效氯），调整后需投加21mg/L（2.1mg/L有效氯）。2.延长接触时间：-检查清水池有效容积（设计停留时间2小时），若因供水量增加导致停留时间缩短至1.5小时，可通过调节供水管网阀门，降低出水流量，延长接触时间至2小时以上。3.排查消毒设备故障：-检查加氯机计量泵（设计流量50L/h）是否堵塞（实际流量40L/h），清洗或更换泵头；-校验余氯