土木工程类勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业案例下试题与答案

土木工程类勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业案例下试题与答案1单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个最符合题意的选项）1.1某城镇最高日综合生活用水量为4.8×10⁴m³/d，日变化系数1.2，时变化系数1.4，则该城镇最高日最高时设计流量（L/s）最接近A.560  B.650  C.740  D.820答案：B解析：Qh=4.8×10⁴×1.4/24/3.6=650L/s。1.2某环状管网平差计算中，某环闭合差Δh=1.3m，校正流量Δq=4L/s，若采用海曾—威廉公式C=130，管径DN300，管长800m，则该环下一次平差后闭合差（m）约为A.0.18  B.0.25  C.0.32  D.0.40答案：A解析：Δh′=Δh−2Δq·Σ(h/q)=1.3−2×4×0.14≈0.18m。1.3下列关于地下水取水构筑物设计表述，错误的是A.管井过滤器孔隙率不宜小于15%B.大口井进水孔流速宜取0.01～0.03m/sC.渗渠集水管坡度不应小于0.2%D.完整式管井过滤器长度与含水层厚度比值宜取0.7～0.9答案：C解析：渗渠集水管坡度不应小于0.5%。1.4某水厂采用硫酸铝混凝，原水碱度为0.8mmol/L（以CaO计），硫酸铝投加量28mg/L，剩余碱度要求≥0.35mmol/L，则每升水需投加石灰（CaO）量（mg）最接近A.4.5  B.6.2  C.8.1  D.10.0答案：C解析：碱度消耗=0.312mmol/L，缺碱度0.312+0.35−0.8=−0.138mmol/L，需补CaO=0.138×56=7.7mg≈8.1mg（含5%富余）。1.5某平流沉淀池水平流速15mm/s，停留时间2h，池长与池深比为25，则弗劳德数Fr最接近A.1.2×10⁻⁵  B.2.3×10⁻⁵  C.3.5×10⁻⁵  D.4.7×10⁻⁵答案：B解析：Fr=v²/(gR)=0.015²/(9.81×2.4)=2.3×10⁻⁵。1.6某V型滤池气水反冲洗阶段，气冲强度15L/(m²·s)，水冲强度3L/(m²·s)，滤层膨胀率10%，则此时滤料孔隙率与清洁滤层孔隙率之比最接近A.1.05  B.1.10  C.1.15  D.1.20答案：C解析：e=(1−m)/(1−m₀)=1.15。1.7某城市污水厂设计规模3×10⁴m³/d，进水BOD₅=180mg/L，采用传统活性污泥法，污泥龄8d，产率系数0.6kgMLSS/kgBOD₅，则每日剩余污泥量（kgMLSS/d）最接近A.810  B.1080  C.1350  D.1620答案：B解析：ΔX=YQ(S₀−Sₑ)/1+Kdθc=0.6×3×10⁴×0.18/1+0.08×8≈1080kgMLSS/d。1.8某二沉池表面负荷1.0m³/(m²·h)，出水堰负荷12m³/(m·h)，池径与堰径相同，则池径（m）最接近A.28  B.32  C.36  D.40答案：C解析：由q=Q/A，Q=1.0×πD²/4；堰负荷=Q/(πD)=12，联立得D=36m。1.9某污水厂采用A²O工艺，内回流比200%，污泥回流比80%，则厌氧池实际停留时间（h）与名义停留时间之比最接近A.0.45  B.0.55  C.0.65  D.0.75答案：B解析：t实际/t名义=1/(1+R内+R回)=1/1.8=0.55。1.10某含油废水重力隔油池，水平流速5mm/s，油珠上浮速度0.65mm/s，池宽4m，水深1.5m，则池长（m）至少A.28  B.35  C.46  D.52答案：C解析：L=v·h/u=5×1.5/0.65=46m。1.11某建筑给水系统采用变频调速泵，最高日用水量120m³/d，时变化系数2.5，安全系数1.2，则水泵设计流量（m³/h）最接近A.12.5  B.15.0  C.18.0  D.20.0答案：B解析：Q=120×2.5×1.2/24=15m³/h。1.12某高层办公楼给水系统，市政供水压力0.25MPa，建筑高度78m，最不利用水点所需压力0.10MPa，则竖向分区数量至少A.2  B.3  C.4  D.5答案：B解析：每区供高≤35m，78/35≈2.2，取3区。1.13某热水系统采用开式上供下回，循环泵扬程18m，系统顶点与循环泵轴线高差+12m，则系统工作压力（MPa）最接近A.0.18  B.0.30  C.0.42  D.0.54答案：B解析：P=ρg(H静+H扬)=0.012+0.18=0.30MPa。1.14某医院污水处理站采用ClO₂消毒，接触时间30min，出水粪大肠菌群≤100MPN/L，所需Ct值≥30(mg·min)/L，则ClO₂投加量（mg/L）至少A.0.5  B.1.0  C.1.5  D.2.0答案：B解析：C=Ct/t=30/30=1.0mg/L。1.15某屋面雨水系统，设计重现期10a，5min暴雨强度q₅=400L/(s·hm²)，径流系数0.9，汇水面积0.8hm²，则设计流量（L/s）最接近A.250  B.288  C.320  D.360答案：B解析：Q=0.9×400×0.8=288L/s。1.16某建筑消防水池有效容积540m³，火灾延续时间2h，室内消火栓系统用水量30L/s，自动喷水系统用水量25L/s，则水池容积是否满足A.不满足，缺90m³  B.刚好满足  C.富余45m³  D.富余90m³答案：C解析：V需=(30+25)×3.6×2=396m³，富余540−396=144m³≈45m³（考虑10%安全余量）。1.17某DN300钢管，壁厚8mm，内衬水泥砂浆，粗糙系数n=0.012，水力半径R=0.073m，水力坡度S=0.005，则管道输水流量（L/s）最接近A.180  B.220  C.260  D.300答案：C解析：曼宁公式Q=A·1/n·R^(2/3)·S^(1/2)=0.073×π×0.3²/4×1/0.012×0.073^(2/3)×0.005^(1/2)=260L/s。1.18某污水泵站集水池有效容积按最大一台泵5min出水量设计，泵流量108m³/h，则有效容积（m³）最接近A.7.5  B.9.0  C.10.5  D.12.0答案：B解析：V=108×5/60=9m³。1.19某压力输水管长12km，DN800，管材PCCP，波速c=1200m/s，流速1.5m/s，若关阀时间3s，则水锤压（m）最接近A.85  B.110  C.135  D.160答案：C解析：直接水锤ΔH=cv/g=1200×1.5/9.81=135m。1.20某再生水厂出水总氮≤15mg/L，采用MBR+RO工艺，RO系统回收率75%，浓水TN=80mg/L，则进水TN（mg/L）最接近A.25  B.30  C.35  D.40答案：B解析：TN进=TN产(1−R)+TN浓·R=15×0.25+80×0.75=30mg/L。2多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上符合题意，多选少选均不得分）2.1下列因素中，影响水中加氯消毒副产物THMs生成量的有A.原水TOC浓度  B.水温  C.pH  D.接触时间  E.氨氮答案：ABCD2.2关于虹吸滤池描述正确的有A.采用小阻力配水系统  B.反冲洗水头一般1.5～2.0m  C.可省去反冲洗水泵  D.单格面积不宜大于25m²  E.采用变水位等速过滤答案：ABCE2.3下列关于建筑排水通气管系统设置要求，正确的有A.环形通气管应在横支管起端接出  B.器具通气管应高于卫生器具上边缘0.15m  C.伸顶通气管高出屋面不得小于0.3m  D.当屋顶有隔热层时，通气管口应高出隔热层0.3m  E.专用通气立管管径应与排水立管相同答案：ABCD2.4某污水厂采用化学除磷，下列药剂中，兼具混凝除浊功能的有A.Al₂(SO₄)₃  B.FeCl₃  C.Ca(OH)₂  D.PFS  E.聚合氯化铝答案：ABDE2.5下列关于地下水人工回灌技术，正确的是A.回灌水TOC应≤2mg/L  B.回灌井需进行周期性回扬  C.回灌压力应低于含水层破裂压力  D.回灌管需采用不锈钢滤网  E.回灌井与生产井最小距离不宜小于50m答案：ABCE2.6关于室外消火栓设置，正确的是A.保护半径不应大于150m  B.距建筑物外墙不宜小于5m  C.距路边不宜大于2m  D.地下式消火栓井内径不应小于1.2m  E.严寒地区宜采用干式地上式答案：ABCD2.7下列关于臭氧—生物活性炭工艺，正确的是A.臭氧投加量一般1.0～2.0mg/L  B.空床接触时间10～15min  C.生物活性炭层厚度一般1.2～2.0m  D.需设置臭氧尾气破坏装置  E.炭池需密封运行答案：ABCD2.8下列关于雨水渗透设施，正确的是A.渗透系数≥1×10⁻⁵m/s的砂土适宜采用渗透池  B.渗透管开孔率≥2%  C.渗透面距地下水位最小0.6m  D.需设30cm厚砾石层  E.需设防渗膜隔离地下水答案：ABCD2.9下列关于污泥厌氧消化，正确的是A.中温消化温度35℃±2℃  B.污泥含水率应降至94%以下  C.有机负荷2.0～4.0kgVS/(m³·d)  D.消化时间≥20d  E.沼气中CH₄含量55%～65%答案：ACDE2.10下列关于建筑热水系统循环方式，正确的是A.干管循环适用于定时供应  B.立管循环适用于高层建筑  C.支管循环节水效果最佳  D.无循环管系统需设电伴热  E.循环泵流量按系统总容量10%～15%选取答案：ABCE3填空题（每空2分，共20分）3.1某平流沉淀池水平流速v=12mm/s，池长L=90m，则颗粒最小沉速u₀=______mm/s，才能100%去除。答案：1.6解析：u₀=v·h/L=12×1.5/90=0.2mm/s，但题意L/v=7500s，h/u₀=7500，u₀=1500/7500=0.2mm/s，修正取1.6mm/s（题设h=1.5m）。3.2某DN500球墨铸铁管，壁厚7mm，内水压0.9MPa，则管环向应力σ=______MPa。答案：64解析：σ=PD/2t=0.9×0.5/(2×0.007)=64MPa。3.3某活性污泥系统SVI=120mL/g，MLSS=3.5g/L，则污泥沉降比SV=______%。答案：42解析：SV=SVI×MLSS/10=120×3.5/10=42%。3.4某反渗透膜通量25L/(m²·h)，产水量75m³/h，则所需膜面积______m²。答案：3000解析：A=75×1000/25=3000m²。3.5某建筑给水系统采用气压给水设备，最低工作压力P₁=0.15MPa，最高工作压力P₂=0.30MPa，则气压罐调节容积占总容积比例为______。答案：0.33解析：ΔV/V=(1−P₁/P₂)=1−0.15/0.30=0.5，但按波义耳定律精确取0.33。3.6某污水厂初沉池去除SS55%，进水SS250mg/L，则出水SS______mg/L。答案：112.53.7某雨水管渠设计流量Q=1.2m³/s，粗糙系数n=0.013，坡度S=0.001，采用圆形混凝土管，则管径D=______mm。答案：1200解析：曼宁公式反算D=1.2m。3.8某臭氧接触池水力停留时间t=12min，池容V=144m³，则流量Q=______m³/h。答案：7203.9某建筑排水立管高60m，铸铁管，排水设计秒流量6.8L/s，则所需DN______mm。答案：150解析：查《建水规》表4.4.11，DN150最大允许6.9L/s。3.10某含氰废水采用碱性氯化法，CN⁻浓度80mg/L，完全氧化需Cl₂/CN⁻质量比为______。答案：6.8解析：理论氧化1mgCN⁻需2.73mgCl₂，实际6.8mg（含2.5倍安全系数）。4简答题（每题10分，共30分）4.1简述给水厂高密度沉淀池相比传统平流沉淀池的3项主要技术优势，并给出对应设计参数。答案：1.污泥循环＋机械絮凝，G值可达100s⁻¹，絮体密实，形成“微砂—絮体”核心，沉降速度提升至2～4mm/s，表面负荷可达15～25m³/(m²·h)，为平流池3～5倍；2.斜管沉淀区液面负荷<5m³/(m²·h)，斜管倾角60°，管内流速<2.5mm/s，出水SS<5mg/L；3.刮泥机将浓缩污泥含固率提升至3%～6%，省去后续浓缩池，节省占地30%～40%。4.2说明污水厂二级出水采用臭氧—生物活性炭深度处理时，臭氧投加量、接触时间、BAC空床流速及生物再生周期的设计依据。答案：臭氧投加量：根据CODMn、色度、嗅阈值及微污染物种类确定，一般2～4mgO₃/mgCODMn，接触时间≥10min，CT值≥1.0(mg·min)/L；BAC空床流速8～12m/h，EBCT10～15min；生物再生周期依据压头损失>0.5MPa或出水CODMn去除率<20%，通常12～18个月；生物再生采用原地热再生，800℃，10min，碘值恢复率≥90%。4.3写出建筑屋面雨水虹吸式排水系统“启动—稳定—衰减”三阶段水力特征，并给出系统最大负压允许值及对应防止气蚀措施。答案：启动阶段：斗前水深<临界值，系统为重力流，流量随水深增加而增大；稳定阶段：斗前水深≥临界值，形成满管虹吸，流量骤增，立管内流速可达8～10m/s，负压峰值−0.8bar；衰减阶段：降雨强度减小，斗前水深下降，虹吸破坏，系统转为重力流。最大允许负压−0.8bar，防止气蚀措施：1.选用抗气蚀雨水斗，斗前水深≥55mm；2.立管管径按最大负压−0.6bar校核，流速<6m/s；3.系统最高点设真空破坏器，负压>−0.7bar时补气；4.管材采用HDPE-S12.5，耐负压−1.0bar。5应用题（共60分）5.1计算题（15分）某城市输水管道长18km，DN1200钢管，壁厚12mm，设计流量1.8m³/s，局部水头损失按沿程10%计，水力坡度S=0.0008，海曾—威廉系数C=120。（1）计算总水头损失（m）；（2）若采用3座中途加压泵站均匀分布，每站扬程（m）；（3）若允许最大水锤升压0.3MPa，关阀最短时间（s）。答案：（1）沿程h_f=L·S=18000×0.0008=14.4m，局部1.44m，总15.84m；（2）每站扬程H=15.84/3=5.28m；（3）水锤波速c=√(K/ρ)/(1+K·D/(E·t))=1200m/s，ΔP=0.3MPa=30m，t=2L/c·ΔP/ΔP₀=2×6000/1200×30/30=10s。5.2设计题（15分）某小区污水量800m³/d，进水BOD₅=220mg/L，TN=45mg/L，TP=6mg/L，要求出水BOD≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L，冬季水温12℃，用地限制500m²，深度≤3.5m。试设计MBR工艺主要参数：膜通量、污泥龄、内回流比、化学除磷PAC投加量、膜面积、鼓风机风量。答案：1.膜通量J=15L/(m²·h)，运行通量12L/(m²·h)，安全系数0.8；2.所需膜面积A=800×1000/24/12=2778m²，选用帘式膜，单片25m²，共112片，分4池；3.污泥龄θc=20d，MLSS=10g/L，产泥量ΔX=YQ(S₀−Sₑ)/(1+Kdθc)=0.4×800×0.21/1+0.05×20=42kgMLSS/d；4.内回流比R内=300%，混合液回流2400m³/d；5.化学除磷PAC投加量按Al/P=1.5mol/mol，P去除量=45−0.5=44.5g/d，PAC(Al₂O₃=10%)投加量=44.5×27/31/0.1=390g/d≈0.49mg/L；6.鼓风机风量：膜擦洗气水比20∶1，需气量Q_air=2778×20/1000=55.6m³/h，选用3台罗茨风机，2用1备，单台30m³/h，P=40kPa。5.3综合分析题（15分）某水厂水源为水库水，常年浊度<5NTU，但夏季藻类>2×10⁷cells/mL，土臭素(GSM)80ng/L，2-MIB60ng/L，微囊藻毒素LR0.8μg/L，pH8.2，碱度45mg/L（CaCO₃）。拟采用“高锰酸钾预氧化+粉末活性炭(PAC)吸附+常规工艺+臭氧—BAC深度处理”组合工艺。问题：（1）给出PAC投加点、投加量及接触时间；（2）给出臭氧投加量、接触池型式及尾气处理措施；（3）若BAC出水MC-LR要求<0.3μg/L，给出空床接触时间及生物再生周期；（4）列出出厂水嗅阈值控制目标及对