水质工程学（上）考试试卷一
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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.5～10；10～20 B.5～10；15～20 C.5～10；10～15 D.10～20；20～30 2 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.5～10 B.7～15 C.15～30 D.10～20 4 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 )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。
A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0
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1.5m。
A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.8
7 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.1.0％～1.5％ B.1.5％～2.0％ C.0.20％～0.28％ D.0.6％～0.8％
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3：1～6：1。
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0.2～0.4MPa；( A )一般可采用5％～10％。
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非
1
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、BOD5——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： １）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０.1mm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。
２）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°？
2
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：30’
1、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/s
1) 所需沉淀池平面积为A?Q0.22 ??50m?3u00.4?102) 沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为E?
ui0.1??0.25 u00.42、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？（C0表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。（20’） 取样时间（min） 0 15 20 30 60 120 0 18C/C0 1 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 u=h/t(cm/min) _ 15 12 20 9 30 6 60 3 120 1.5 180 1 沉速分布见下图。
3
10.90.8小于该沉速的颗粒组成分数0.70.60.50.40.30.20.1002468沉降速度（cm/min）1012
截留沉速u0=
Q900?100==3cm/min A500?60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
?
p0
0
udp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为：
1(0.506)=86.9% 3P=(1-0.30)+
4
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。
A．1．3～1．6；1．1～1．5 B．1．2～1．6；1．15～1．4 C．1．3～1．5；1．1～1．3 D．1．2～1．5；1．1～1．3 3、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 )。
A．5 B．6 C．8 D．10
6、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。
A．60 B．20 C．25 D．30
10、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。
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5、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、H2O、NO2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> TOC
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5、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50～500mg/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：30’
1、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：
①出水渠设在池末端 ②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。
7
解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速uo满足
2）当水流至距池末端
VLH 得 u0?H ?LVu02?满足 L处时，最小颗粒沉速u053L5VH??H t1?5? 得 u0?3LVu0当水流至距池末端
1??满足 L处时，最小颗粒沉速u0512LQ??H?t1u0253? t2? V???V
??V?u0A3???得 u010VH 9L???满足 当水流至距池末端时，最小颗粒沉速u011LQ??????H?tu?tu11020 t3?5? V???3?V
???V??u0A3????得 u02VH 3L2VH，其值小于出水渠3L所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速uo为设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。
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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.15％～25％ B.10％～20％ C.15％～20％ D.10％～25％ 3、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.2.0
4、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 )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。
A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0 5、脉冲( A )可采用30～40s，充放时间比为3：1～4：1。
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 )mm／s，分离室的向下流速，一般可采用1.5～2.5mm／s。
A.2～10 B.8～15 C.10～20 D.15～30。
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1.5～2.5m／s，安装高度为1.5～2.5m。当采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为1.0～1.5m2。
A.2～6 B.3～6 C.4～8 D.5～10。
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1：6～1：8，叶轮外缘线速度可为4～6m／s。
A．20～40 B．20～30 C．15～30 D．10～20
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。
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4、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。
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5、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：30’
1、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：C0—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度） 解：
1)由CSTR一级反应方程式可得：
t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h 2) 由PF一级反应方程式可得：
t=(㏑C0-㏑Ce)/k=1.15h
2、188、某天然海砂筛分结果见下表 根据设计要求：d10=0.54mm，K80=2.0。试问筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样200g）
筛 分 实 验 记 录 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底 合计 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 200 留在筛上砂量 质量（g） ℅ 通过该号筛的砂量 质量（g） ℅ 11
已知：砂粒球度系数?=0.94；砂层孔隙率m0=0.4；砂层总厚度l0=70cm；水温按150C 解：补填以上表格如下。 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底 合计 留在筛上砂量 质量（g） 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 200 ℅ 0.4 9.2 20.3 42.5 21.7 4.6 1.3 100.0 通过该号筛的砂量 质量（g） 199.2 180.8 140.2 55.2 11.8 2.6 — ℅ 99.6 90.4 70.1 27.6 5.9 1.3 —
由已知设计要求 d10=0.54mm K80=2.0，则d80=2х0.54=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（d>1.52）颗粒约筛除13.6% ，小粒径（d<0.43）颗粒约筛除17.5% ，共筛除 31.1% 左右。
滤料筛分曲线如下图。
通过筛孔砂量（%）筛孔孔径（mm）
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水质工程学(上)考试试卷四
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、下面关于给水工程设计的说法，正确的是( A )。
(1)给水工程设备机械化和自动化程度，应从提高供水水质和供水可靠性、降低能耗，提高科学管理水平，改善劳动条件和增加经济效益出发，根据需要和可能及设备供应情况，妥善确定
(2)给水工程设备机械化和自动化程度，应从提高科学管理水平，改善劳动条件和增加经济效益出发，根据需要和可能及设备供应情况，妥善确定
(3)对繁重和频繁的手工操作、有关影响给水安全和危害人体健康的主要设备，应首先考虑采用机械化或自动化装置
(4)对繁重和频繁的手工操作和危害人体健康的主要设备，应首先考虑采用机械化或自动化装置
A．(1)、(3) B．(2)、(3) C．(1)、(4) D．(1)
2、用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模和工业大用户的重要性选定，一般可采用( B )。
A．85％～90％ B．90％～97％ C．97％ D．90％ 3、凝聚剂用量较小时，溶解池可兼作( C )。
A．贮药池 B．搅拌池 C．投药池 D．计量池 4、设计隔板絮凝池时，絮凝时间一般宜为( A )min；
A．20～30 B．15～20 C．10～15 D．12～15
5、机械搅拌澄清池是否设置机械刮泥装置，应根据池径大小、底坡大小、进水( B )含量及其颗粒组成等因素确定。
A．浊度 B．悬浮物 C．含砂量 D．有机物
6、气浮池的单格宽度不宜超过( B )米；池长不宜超过15m；有效水深一般可采用2．0～2．5m。
A．6 B．10 C．12 D．8 7、滤池的工作周期，宜采用( D )h。
A．8～12 B．10～16 C．10～18 D．12～24
8、移动罩滤池过滤室滤料表面以上的直壁高度应等于冲洗时滤料的( C )高度再加保护高。
A．滤层 B．平均 C．最大膨胀 D．水头损失。
9、地下水除铁除锰采用喷水装置时，每( D ) m2水池面积上宜装设4～6个向上喷出的喷嘴，喷嘴处的工作水头一般采用7m。
A．5 B．6 C．8 D．10。
10、液氯(氨)加药间的集中采暖设备宜用( A )。如采用火炉时，火口宜设在室外。散热片或火炉应离开氯(氨)瓶和加注机。
A．暖气 B．电热炉 C．火炉 D．空调 二、名词解释：（4’×5）
1、硝化——在消化细菌的作用下，氨态氮进行分解氧化，就此分两个阶段进行，首先在亚消化菌的作用下，使氨转化为亚硝酸氮，然后亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。
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2、径流系数——径流量与降雨量的比值称径流系数，其值常小于1。
3、混凝剂——为使胶体失去稳定性和脱稳胶体相互聚集所投加的药剂。
4、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。
5、脉冲澄清池——处于悬浮状态的泥渣层不断产生周期性的压缩和膨胀，促使原水中杂质颗粒与已形成的泥渣进行接触凝聚和分离沉淀的构筑物。
三、简答题：(30’)
1、如何衡量平流式沉淀的水力条件？在工程实践中为获得较好的水力条件，采用什么措施最为有效？
答：以雷诺数Re和弗劳德数Fr来衡量平流式沉淀池的水力条件。通常应降低Re、提高Fr。工程实践中为获得较好的水力条件，有效的措施是减少水力半径。池中采用纵向分格及斜板、斜管沉淀池。
2、影响混凝效果的主要因素有哪些？
答：影响混凝效果的主要因素有以下六类：
1.混凝剂的种类和投量 5.水中悬浮物浓度影响 2.水力条件和作用时间 6.水中杂质影响 3.水温影响
4.水的PH值和碱度影响
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、写出地表水的四种不同处理工艺流程
混凝剂 高分子助凝剂 消毒剂 混凝剂 高分子助凝剂 消毒剂
1.地表水一次净化 原水 混合 直接过滤 清水池 二级泵房 用户 混凝剂 消毒剂
2.高浊度水处理 原水 预沉池 混合 絮凝沉淀池 滤池 清水池 二级泵房
用户 澄清池
混凝剂 O3
3.受污染水源处理(Ⅰ) 原水 混合 澄清池 砂滤池 臭氧接触池 活性炭池
清水池 二级泵房 用户
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cl2 混凝剂 消毒剂
4.受污染水源处理(Ⅱ) 原水 生物处理 混合 絮凝沉淀 过滤 清水池 二级泵房
用户
5、进水管U形存水弯有何作用？
答：进水管设置U形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，U形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。这说明此处有强烈的抽吸作用。如果不设U形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。
五、计算题：30’
1、在实验室内做氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k＝0.85min-1。求细菌被灭99.5％时，所需消毒时间为多少分钟？（分别为CMB型和CSTR型计算） 解：设原有细菌密度为c0，t时后尚存活的细菌密度为ci，被杀死的细菌则为c0-ci，若为CMB型反应器，根据题意，在t时刻
c0?ci?99.5% c0即ci?0.005c0
细菌被灭火率等于细菌减少速率 于是r?ci???kci?0.85ci 即t??0.005c011ln?ln200?6.23min 0.85c00.85若为CSBR型反应器，根据题意，
t???1991?c01?c0?????1??1??234.1min ????k?ci?0.85?0.005c0?0.85 2、液体中物料i浓度为200mg/L，经过2个串联的CSTR型反应器后，i的浓度降至20mg/L。液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h-1。求每个反应器的体积和总反应时间。
提示：由CSTR二级反应方程式可得： C2/C0=(1/(1+kt))2 得t=2.2(h) 所以T=2t=5.4(h) V=Qt=5000×2.7=13500(m3)
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水质工程学(上)考试试卷五
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、下面说法错误的是( A )。
(1)当按建筑层数确定生活饮用水管网上的最小服务水头时：一层为10m，二层为12m，二层以上每增高一层增加3m
(2)计算管网时，对单独高层建筑物或在高地上的建筑物所需的水压可不作为控制条件。为满足上述建筑物的供水，可设置局部加压装置
(3)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l．3～1．6，日变化系数宜采用1．1～1．5，个别小城镇可适当加大
(4)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15％～25％合并计算；工业企业自备水厂的未预见用水量及管网漏失水量可根据工艺及设备情况确定.
A．(1) B．(2) C．(3) D．(1)、(4)
2、下面关于地下水取水构筑物的说法，不正确的是( D )。
A．地下水取水构筑物应位于水质良好、不易受污染的富水地段 B．地下水取水构筑物应靠近主要用水地区
C．地下水取水构筑物的位置应便于施工、运行和维护方便
D．井群用虹吸管集水时，虹吸管应采用钢管或铸铁管。每条虹吸管的长度不宜超过600m，管内流速可采用0.5～0.7m／s，水平管段沿水流方向的向上坡度不宜小于0.001 3、凝聚剂和助凝剂品种的选择及其用量，应根据相似条件下的水厂运行经验或原水凝聚沉淀试验资料，结合当地药剂供应情况，通过( B )比较确定。
A．市场价格 B．技术经济 C．处理效果 D．同类型水厂 4、沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于( C )。
A．同时工作的个数 B．三个 C．两个 D．四个
5、设计机械絮凝池时，搅拌机的转速应根据浆板边缘处的线速度通过计算确定，线速度宜自第一档的( B )m／s逐渐变小至末档的( )m／s。
A．0．5；0．1 B．0．5；0．2 C．0．6；0．3 D．0．6；0．2
6、异向流斜管沉淀池，斜管( C )液面负荷，应按相似条件下的运行经验确，一般可采，用9．0～11.0m3／(m2?d)。
A 进水区 B．配水区 C．沉淀区 D 出水区
7、移动罩滤池的设计过滤水头，可采用( A )m，堰顶宜做成可调节高低的形式。移动罩滤池应设恒定过滤水位的装置。
A．1．2～1．5 B．1．0～1．2 C．0．8～1．0 D．1．5～1．8
8、地下水除锰宜采用接触氧化法，当原水含铁量高于2．0mg／L、含锰量高于1．5mg／L时，应通过试验确定。其工艺流程必要时可采用：原水曝气一( C )一1次过滤除铁一2次过滤除锰。
A．沉淀 B．絮凝 C．氧化 D．混合
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3：1～6：1。
A．计算 B．经济比较 C．试验 D．经验
10、投加消毒药剂的管道及配件应采用耐腐蚀材料，加氨管道及设备( D )采用铜质材料。
A．应该 B．尽量 C．不宜 D．不应
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二、名词解释：（4’×5）
1、滤料不均匀系数(K80)——滤料经筛分后，小于总重量80%的滤料颗粒粒径与有效粒径之比。
2、强制滤速（compulsory filtration rate）——部分滤格因进行检修或翻砂而停运时，在总滤水量不变的情况下其他运行滤格的滤速。
3、混凝沉淀除氟（coagulation sedimentation for defluorinate）——采用在水中投加具有凝聚能力或与氟化物产生沉淀的物质，形成大量胶体物质或沉淀，氟化物也随之凝聚或沉淀，再通过过滤将氟离子从水中除去的过程。
4、保安过滤（cartridge filtration）——水从微滤滤芯（精度一般小于5μm）的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程。
5、臭氧接触池（ozonation contact recectors）——使臭氧气体扩散到处理水中并使之与水全面接触和完成反应的处理构筑物。
三、简答题：(30’)
1、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的单个CSTR型反应器效果好？(8’)
答：如果采用多个体积相等的CSTR型反应器串联使用，则第2只反应器的输入物料浓度即为第1只反应器的输出物料浓度，以此类推。
设为一级反应，每只反应器可写出如下公式：
CC1C111=；2=；……n= 1?kt1?kt1?ktC0C1Cn?1所有公式左边和右边分别相乘：
CC1C2C31111 ????n?????C0C1C2Cn?11?kt1?k?t1?kt1?ktCn?1???? C0?1?kt?式中t为单个反应器的反应时间。总反应时间T?nt。
串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数n??时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。
2、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？(7’)
自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。
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n3、什么叫―等速过滤‖和―变速过滤‖？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属―等速过滤‖。 (8’)
答：等速过滤是指滤池滤速保持不变的过滤；变速过滤是指滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤。在滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温一定时，如果孔隙率减小，水头损失保持不变，则滤速将减小，利用这一原理产生了变速过滤；反之，滤速保持不变，则水头损失将增加，利用这一原理就可以形成等速过滤。变速过滤在过滤初期，滤速较大可以使悬游杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤不具备这种自然调节功能，并可能产生负水头现象。虹吸滤池和无阀滤池属于等速滤池。
4、水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？(7’)
答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl起作用：
Cl2+ H2O?HOCl+HCl HOCl?H+ + OCl—
因为起消毒作用的是HOCl，而pH值HOCl与OCl—的相对比例取决于温度和PH值。pH值较高时，OCl—居多，pH>9时，OCl—接近100%；pH值较低时，HOCl较
当PH<6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：30’
1、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% =1.3×105m3
q——最高日生活用水量定额，m3/(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
=2.015×105m3
q——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：
①出水渠设在池末端 ②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。
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解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速uo满足
2）当水流至距池末端
VLH 得 u0?H ?LVu02?满足 L处时，最小颗粒沉速u053L5VH??H t1?5? 得 u0?3LVu0当水流至距池末端
1??满足 L处时，最小颗粒沉速u0512LQ??H?tu210 t2?5? V??3?V
??V?u0A3???得 u010VH 9L???满足 当水流至距池末端时，最小颗粒沉速u011LQ??????H?tu?tu11020 t3?5? V???3?V
???V??u0A3????得 u02VH 3L2VH，其值小于出水渠3L所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速uo为设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。
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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 )。
A．15～35；2．5～3．0 B．25～35；2．5～3．0 C．25～35；2．0～3．0 D．20～25；1．5～2．0
2、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)。
A．3～10 B．5～20 C．5～10 D．3～15
4、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。
A．3 B．5 C．8 D．10
5、设计机械絮凝池时，池内一般设( D )档搅拌机。
A．4～5 B．1～2 C．2～3 D．3～4
6、异向流斜管沉淀池，斜管设计一般可采用下列数据：管径为25～35mm；斜长为1.0m；倾角为( D )。
A．30 B．75 C．45 D．60
7、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15～20min处理水量计算。
A．20～30 B．30～40 C．10～20 D．15～30 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，沉
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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1.3~1.4，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（d10）是指通过滤料重量10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K80）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，K80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+HCl
HOCl+HCl+2 NaClO2?2ClO2+2NaCl+H2O 总反应式 Cl2+2 NaClO2?2ClO2+2NaCl b、用酸和亚氯酸钠NaClO2制取，反应如下 5NaClO2+4HCl4?ClO2 +2H2O
10NaClO2+5H2SO48?ClO2+5Na2SO4+ 4H2O 2）、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。
21
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 =4～9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：30’
1、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（m3/s）。
14.17℅2.78℅25.00℅占最高日用水量百分数（℅）Kh=6.004.17=1.44时间(h)城市用水量变化曲线1--用水量变化曲线； 2--二级泵站设计供水线
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/h
2、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？（C0表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。 取样时间（min） 0 1 15 0.98 20 0.88 30 0.70 60 0.30 120 0 0.12 180.08 C/C0 22
解：已知 h=180cm Q=900m3/h A=500m2 沉速计算 取样时间（min） 0 u=h/t(cm/min) _ 沉速分布见下图。 10.90.8小于该沉速的颗粒组成分数15 12 20 9 30 6 60 3 120 1.5 180 1 0.70.60.50.40.30.20.1002468沉降速度（cm/min）1012
截留沉速u0=
Q900?100==3cm/min A500?60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
?p00udp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为：
1(0.506)=86.9% 3P=(1-0.30)+
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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90％～99％ (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 )。
A．1％～5％ B．3％～8％ C．5％～10％ D．8％～15％ 4、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1．5m。
A．1．0 B．1．2 C．1．5 D．0．8
7、脉冲澄清池的( C )高度和清水区高度，可分别采用1．5～2.0m。
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 )m／s；虹吸排水管的流速，宜采用1．4～1．6m／s。
A．1．0～1．2 B．1．2～1．5 C．0．6～1．0 D．0．8～1．2
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0．5～1．0m，单宽流量为20～ 50m3／(h?m)。
A．1～2 B．2～3 C．1～3 D．2～4
10、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过程。
24
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2~4、4~8、8~16、16~32 mm。三层滤料滤池自上而下，1~4层采用重质矿石粒径由0.5~8mm依次增加，厚度1~4层为50 mm，第5、6层采用砾石粒径由8~32mm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。
四、计算题：30’
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1、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 = （lgCA0 - 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
?f??f?水系统的基本原理和公式??w?????nw??≤0.29的推导过程。
?0??a?1）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) ① 设上述各项水头损失均与流量平方成正比，则有：
‘‘
Ha =（S1 + S2）Qa2
‘‘‘
Hc =（S1 +S2）Qc2 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 ，S2—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①式可得：
QC?'1v20?v2a2S1?S2??Qa ''''2gS1?S2S1?S222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①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①式可以看出，v0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。
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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 )m／s。
A．0．5～1．0 B．1．0～1．2 C．1．2～1．6 D．1．5～2．0
3、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。
A．3 B．2 C．4 D．6。
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 )。
A．450～900 B．900～1200 C．600～1000 D．600～900
6、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／(m2?h)。
A．30～40 B．15～25 C．10～20 D．20～30
7、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0．7～1．0mm／s。
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 )。
A．1．0％～1．5％ B．1．5％～2．0％ C．0．20％～0．28％ D．0．6％～0．8％
9、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、电
27
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细下粗的级配滤层。 4、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。(8’)
答：各种物质介绍见下表： 名称 自由性氯 化合性氯 以次氯酸，次氯酸盐离子和溶解的单质以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯定义 氯形式存在的氯 的一部分 主要是次氯酸起作用，它为中性分子，它使微生物的酶被氧化失效，破坏微消毒能扩散到带负电的细菌表面，并通过细生物正常的新陈代谢，从而使微生物机理 胞的细胞壁穿透到细胞内部，起到氧化死亡。 作用破坏细胞的酶系统而杀死细胞 消毒经济有效，有后续消毒效果，技术成熟；当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消
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效果 有消毒副产物 毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯。但是，消毒作用缓慢。杀菌能力差 四、计算题：30’
1、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？C0/Ce?10，
（注：C0—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度） 提示：1)由CSTR一级反应方程式可得：
t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h
2) 由PF一级反应方程式可得： t=(㏑C0-㏑Ce)/k=1.15h
2、某天然海砂筛分结果见下表 根据设计要求：d10=0.54mm，K80=2.0。试问筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样200g）
筛 分 实 验 记 录 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底 合计 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 200 留在筛上砂量 质量（g） ℅ 通过该号筛的砂量 质量（g） ℅ 已知：砂粒球度系数?=0.94；砂层孔隙率m0=0.4；砂层总厚度l0=70cm；水温按150C 解：补填以上表格如下。 筛孔 （mm） 2.36 1.65 1.00 0.59 0.25 0.21 筛盘底
留在筛上砂量 质量（g） 0.8 18.4 40.6 85.0 43.4 9.2 2.6 ℅ 0.4 9.2 20.3 42.5 21.7 4.6 1.3 通过该号筛的砂量 质量（g） 199.2 180.8 140.2 55.2 11.8 2.6 — ℅ 99.6 90.4 70.1 27.6 5.9 1.3 — 29
合计 200 100.0
由已知设计要求 d10=0.54mm K80=2.0，则d80=2х0.54=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（d>1.52）颗粒约筛除13.6% ，小粒径（d<0.43）颗粒约筛除17.5% ，共筛除 31.1% 左右。
滤料筛分曲线如下图。
通过筛孔砂量（%）筛孔孔径（mm）
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水质工程学(上)考试试卷九
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、下面关于水量的错误说法是( D )。
(1)公共建筑内的生活用水量，应按现行的《室内给水排水和热水供应设计规范》执行 (2)消防用水量、水压及延续时间等，应按现行的《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等设计防火规范执行
(3)浇洒道路和绿地用水量，应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定 (4)居民生活用水指城市居民日常生活用水
(5)综合生活用水指城市居民日常生活用水和公共建筑用水。也包括浇洒道路、绿化和其他市政用水
A．(1)、(2) B．(4) C．(2)、(5) D．(5)
2、河床式取水构筑物，进水孔的过栅流速有冰絮时为( D )m／s；无冰絮时为( )m／S。
A．0．1～0．2；0．2～0．5 B．0．1～0．4；0．2～0．5 C．0．1～0．2；0．3～0．6 D．0．1～0．3；0．2～0．6
3、用于( A )的凝聚剂或助凝剂，不得使处理后的水质对人体健康产生有害的影响。
A．生活饮用水 B．生产用水 C．水厂自用水 D．消防用水 4、与凝聚剂接触的池内壁、设备、管道和地坪，应根据凝聚剂性质采取相应的( C )措施。
A．防渗 B．防锈 C．防腐 D．防藻
5、当沉淀池和澄清池排泥次数( C )时，宜采用机械化或自动化排泥装置。
A．不确定 B．较少 C．较多 D．有规律 6、设计折板絮凝池时，絮凝时间一般宜为( A )min。
A．6～15 B．5～10 C．6～10 D．5～12
7、同向流斜板沉淀池应设均匀( A )的装置，一般可采用管式、梯形加翼或纵向沿程集水等型式。
A．集水 B．进水 C．配水 D．排泥
8、滤料应具有足够的机械强度和( D )性能，并不得含有有害成分，一般可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。
A．水力 B．耐磨 C．化学稳定 D．抗蚀
9、地下水除铁曝气氧化法曝气后水的pH值宜达到( C )以上。
A．5．8 B．6．5 C．7．0 D．6．0 10、投加液氯时应设加氯机。加氯机应至少具备指示瞬时投加量的仪表和防止水倒灌氯瓶的措施。加氯间宜设校核氯量的( B )。
A．仪表 B．磅秤 C．流量计 D．记录仪 二、名词解释：（4’×5）
1、河床式取水构筑物（riverbed intake structure）——利用进水管将取水头部伸入江河中取水的构筑物，一般由取水头部、进水管（自流管或虹吸管）、进水间（或集水井）和泵房组成。
2、预氧化（pre-oxidation）——在混凝工序前，投加氧化剂，用以去除原水中的有机微污染物、嗅味，或起助凝作用的净水工序。
31
3、隔板絮凝池（spacer flocculating tank）——水流以一定流速在隔板之间通过而完成絮凝过程的构筑物。
4、承托层（graded gravel layer）——为防止滤料漏入配水系统，在配水系统与滤料层之间铺垫的粒状材料。
5、电渗析法（electrodialysis (ED)）——在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。
三、简答题：(30’)
1、试举出3种质量传递机理的实例。(7’)
答：质量传递输可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。 1）、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。
2）、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。
3）、在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。
2、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°？(7’)
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。
3、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？(8’)
答：快滤池管廊布置有如下几种形式： 1）、进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，这样布置的优点是，渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑。但管廊内管件较多，通行和检修不太方便；
2）、冲洗水和清水渠布置于管廊内，进水和排水以渠道形式布置于滤池另一侧，这种布置，可节省金属管件及阀门；管廊内管件简单；施工和检修方便；造价稍高；
3）、进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，这种布置，通常用于小水厂或滤池单行排列；
4）、对于较大型滤池，为节约阀门，可以虹吸管代替排水和进水支管；冲洗水管和清水管仍用阀门。
4、目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。(8’)
答：主要方法和优缺点见下表： 方式 优点 缺点 氯 经济有效，有后续消毒效果，技术成熟 对某些病毒芽孢无效，产生臭味，受pH影响，有消毒副产物THMs 氯胺 当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒杀菌能力弱，本身是致突变剂 不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯 ClO2 杀菌效果比氯好，不受PH影响，不产成本高，现场制备，使用，设备复杂，管生有机卤代物 理操作要求高，消毒副产物亚氯酸盐有一定的毒性
32
O3 紫外电耗大，紫外灯管和石英套管需要定期更线 换，对浊度要求高，有光复活现象 四、计算题：30’
1、设物料i分别通过4只CSTR型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为
除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯强，溶于水后使DO增加，无毒 杀菌效果好，快速简洁 投资运行成本高，无后续杀菌能力 C0/Ce?10，且属于一级反应，k=2h-1。求串联后水流总停留时间为多少？
解：由CSTR二级反应方程式可得： C2/C0=(1/(1+kt))2 得t=1.08(h) 所以T=4t=4.32(h)
2、某厂拟采用上述水源作为生产用水，但生产用水水质要求如下：Ht≤0.05 meq/l，碱度等于0.5 meq/l，其他指标与生活饮用水相当，每小时需产出生产用水100吨（不考虑再生时的用水及自己用水）
1）试选择处理工艺，并说明理由 2）进行水量分配计算
3）当钠罐工作16小时后需进行逆流再生，试计算再生一次再生剂的用量（再生剂纯度为95%，再生比耗可采用1.4，na+=23， cl-=35.45）
解：1)选择H-Na 并联交换工艺
因为根据用水水质和水源水质的特点，本工艺要求脱碱软化。而水源水质Hc/Ht=2.8/4.0=0.7>0.5
c(HCO3-)-Ar 2.8-0.5
3
2) QH = Q= ×100=30.7 m/h
c(1/2 SO42- + CL- )+c(HCO3- ) 7.5
3
QNa = 100-30.7 =69.3 m/h 3)钠罐再生一次再生剂的用量 G=QHtMBnT/1000α
=69.3×4.0×(23+35.45) ×1.4×16/(1000×0.95)=382.03Kg
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水质工程学(上)考试试卷十
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、工业企业生产用水量、水质和水压，应根据( A )要求确定。
A．生产工艺 B．生产设备 C．生产原料 D．产量
2、取水构筑物进水孔栅条间净距应根据取水量大小、冰絮和漂浮物等情况确定，小型取水构筑物一般为( D )mm，大、中型取水构筑物一般为( )mm。
A．30～50；80～120 B．30～50；80～120 C．30～50；80～120 D．30～50；80～120 3、符合水厂厂址选择要求的是( A )。
(1)水厂厂址的选择，应通过技术经济比较确定 (2)给水系统布局合理 (3)不受洪水威胁
(4)有较好的废水排除条件 (5)有良好的工程地质条件
(6)有良好的卫生环境，并便于设立防护地带 (7)少拆迁，不占或少占良田 (8)施工、运行和维护方便
A．全部 B．(1)、(2)、(3)、(5)、(6)
C．(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(8) D．(1)、(2)、(5)、(6)、(7) 4、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( C )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。
A．5～10 B．10～15 C．15～30 D．10～20 5、絮凝池宜与沉淀池( C )。
A．宽度一致 B．深度一致 C．合建 D．高程相同
6、水力循环澄清池导流筒(第二絮凝室)的有效高度，一般可采用( C )m。
A．1～2 B．2～3 C．3～4 D．1．5～2．5
7、洗滤池根据采用的滤料不同的冲洗强度及冲洗时间分为：①q＝12～15L／(s?m2)，t＝7～5min；②q＝13～16L／(s?m2)，t＝8～6min；③q＝16～17L／(s?m2)，t＝7～5min；如果采用双层滤料过滤其冲洗强度和冲洗时间应选( B )。
A．① B．② C．③ D．不在上述范围内
8、地下水除锰宜采用接触氧化法，当原水含铁量低于2．0mg／L、含锰量低于1．5mg／L时，其工艺流程可采用：原水曝气一( B )过滤除铁除锰。
A．双级 B．单级 C．混凝 D．直接
9、除铁滤池当采用锰砂滤料时；承托层的顶面两层需改为( C )。
A．石英砂 B．砾石 C．锰矿石 D．卵石 10、加氯(氨)间及其仓库应有每小时换气( A )次的通风设备。
A．8～12 B．10～12 C．8～10 D．6～10 二、名词解释：（4’×5）
1、岸边式取水构筑物（riverside intake structure）——设在岸边取水的构筑物，一般由进水间、泵房两部分组成。
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2、生物预处理（biological pre-treatment）——主要利用生物作用，以去除原水中氨氮、异嗅、有机微污染物等的净水过程。
3、水力循环澄清池（circulator）——利用水力的提升作用，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、V型滤池（V filters）——采用粒径较粗且较均匀滤料，在各滤格两侧设有V型进水槽的滤池布置形式。冲洗采用气水微膨胀兼有表面扫洗的冲洗方式，冲洗排泥水通过设在滤格中央的排水槽排出池外。
5、反渗透法（reverse osmosis (RO)）——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。
三、简答题：(30’)
1、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。(7’)
答：在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。一类属于感官性状方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。第四类有毒物质。第五类细菌学指标，目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。
2、澄清池的基本原理和主要特点是什么？(8’)
答：澄清池是主要依靠活性泥渣层达到澄清的效果。当脱稳态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。澄清池最大特点是充分利用了活性泥渣的絮凝作用。澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。
3、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。(8’)
答：滤池的冲洗排水槽设计应该符合以下几点： 1）、冲洗废水应自由跌入冲洗排水，以免槽内水面和滤池水面连成一片； 2）、冲洗排水槽内的废水应自由跌入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起雍水现象；
3）、每单位槽长的溢入流量应相等；
4）冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的25%，否则，冲洗时，槽与槽之间水流上升速度过分增大，以至上升水流均匀性受到影响；
5）、槽与槽中心间距一般为1.5~2.0m，间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点流入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性；
6）、冲洗排水槽高度要适当，槽口太高，废水排除不净，槽口太低，会使滤料流失。
4、地下水除铁时常用什么工艺？为什么地下水出锰比除铁困难？(7’)
答：除铁常用工艺为
O2?含铁地下水?曝气?接触过滤?消毒?出水
铁和锰的性质相似，但是铁的氧化还原电位比锰低，所以容易被O2氧化，相同pH值时Fe2+比Mn2+的氧化速率快，以致影响Mn2+的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。
四、计算题：30’
1、液体中物料i浓度为200mg/L，经过2个串联的CSTR型反应器后，i的浓度降至
35
20mg/L。液体流量为5000m3/h；反应级数为1；速率常数为0.8h-1。求每个反应器的体积和总反应时间。
解：由CSTR二级反应方程式可得：
C2/C0=(1/(1+kt))2 得t=2.2(h) 所以T=2t=5.4(h) V=Qt=5000×2.7=13500(m3)
2、某一组石英砂滤料滤池分4格，设计滤速8m/h,强制滤速14m/h，其中第一格滤池滤数为6.2m/h时即进行反冲洗，这时其它滤池的滤速按反冲前滤速等比例增加，求第一格将要反冲时，其它滤池最大的滤速
解：设反洗前滤速为：v1，v2，v3，v4； 反洗时滤速为：v2’，v3’，v4’；
由于反洗前后滤速按反洗前滤速等比例增长得 v2’/v2=v3’/v3=v4’/v4
由合比定理得v2’/v2=v3’/v3=v4’/v4=(v2’+v3’+v4’)/(v2+v3+v4) 而反洗时流量不变：(v2’+v3’+v4’)/(v2+v3+v4)=4×8/(4×8-6.2)=1.24 故有
vi’/vi=1.24==>vi=vi’/1.24<=14/1.24=11.3
36
水质工程学(上)考试试卷十一
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、工业企业内工作人员的淋浴用水量，应根据车间卫生特征确定，一般可采用( )L／(人?班)，其延续时间为( C )小时。
A．35～50；1．5 B．40～60；2 C．40～60；1 D．30～50；1 2、水泵出水管的流速，在直径小于250mm时，为( B )m／s。
A．1．0～1．5 B．1．5～2．0 C．2．0～2．5 D．2．0～3．0 3、水厂平面布置时必须要达到的要求是( D )。
(1)水厂应考虑绿化，新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的20％，清水池池顶宜铺设草皮
(2)水厂内应采用水洗厕所，厕所和化粪池的位置应与净水构筑物保持大于10m的距离 (3)城镇水厂或设在工厂区外的工业企业自备水厂周围，应设置围墙，其高度一般不宜小于2．5m
(4)水厂的防洪标准不应低于城市防洪标准，并应留有适当的安全裕度 (5)水厂应考虑绿化，新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的30％
A．(1)、(2)、(3) B．(1)、(4) C．(2)、(4)、(5) D．(1)、(2)、(3)、(4)
4、预沉池一般可按沙峰持续时期内原水日平均( D )设计(但计算期不应超过一个月)。当原水含沙量超过设计值期间，必要时应考虑在预沉池中投加凝聚剂或采取其他设施的可能。
A．浊度 B．水质 C．悬浮物 D．含沙量
5、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凝聚剂时可为( D )m。当采用机械搬运设备时，堆放高度可适当增加。
A．0．5～1．0 B．0．5～1．5 C．1．0～1．5 D．1．5～2．0
6、设计隔板絮凝池时，隔板间净距一般宜大于( C )m。
A．1．0 B．0．8 C．0．5 D．0．3
7、悬浮澄清池宜用于浑浊度长期低于3000度的原水。当进水浑浊度大于3000度时，宜采用( B )式悬浮澄清池。
A．三层 B．双层 C．活动式 D．组合式
8、虹吸滤池冲洗水头应通过计算确定，一般宜采用1．0～1．2m，并应有( A )冲洗水头的措施。
A．调整 B．减少 C．增大 D．控制
9、以下有( A )种地下水除铁除锰曝气装置淋水密度一般可采用5～10 m3／(h?m2)：①淋水装置、②喷水装置、③板条式曝气塔、④接触式曝气塔。
A．④ B．③ C．② D．①
10、加氯(氨)间必须与其他( C )隔开，并设下列安全措施：一、直接通向外部且向外开的门；二、观察窗。
A．设备 B．氯库 C．工作间 D．加药间 二、名词解释：（4’×5）
1、自灌充水（self-prming）——水泵启动时靠重力使泵体充水的引水方式。
2、粉末活性炭吸附（powdered activated carbon adsorption）——投加粉末活性炭，用以吸附溶解性物质和改善嗅、味的净水工序。
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3、栅条（网格）絮凝池（grid flocculating tank）——在沿流程一定距离的过水断面中设置栅条或网格，通过栅条或网格的能量消耗完成絮凝过程的构筑物。
4、普通快滤池（rapid filter）——为传统的快滤池布置形式，滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。
5、氯胺消毒法（chloramine disinfection）——氯和氨反应生成一氯胺和二氯胺以完成氧化和消毒的方法。
三、简答题：(30’)
1、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点。(8’)
答：1）、我国水文地质条件比较复杂。各地区地下水中含盐量相差很大，但大部分地下水的含盐在200～500mg/L之间。一般情况下，多雨地区含盐量较低；干旱地区含盐量较高。
地下水硬度高于地表水，我国地下水总硬度通常在60～300mg/L（以CaO计）之间，少数地区有时高达300～700mg/L。
我国含铁地下水分布较广，比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区。黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水。含铁量通常为10 mg/L以下，个别可高达30mg/L。
地下水中的锰与铁共存，但含铁量比铁不。我国地下水含有锰量一般不超过2 mg/L ～3 mg/L。个别高达30 mg/L。
2）、我国是世界上高浊度水河众多的国家之一。西北及华北地区流经黄土高原的黄河水系、海河水系及长江中、上游等，河水含砂量很大，华北地区和东北和西南地区大部分河流，浊度较低。江河水的含盐量和硬度较低。总的来说，我国大部分河流，河水含流量和硬度一般均无碍于生活饮用。
2、什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？(7’)
答：最小流态化冲洗流速是指反冲洗时滤料刚刚开始流态化的冲洗速度。当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。
3、进水管U形存水弯有何作用？(7’)
答：进水管设置U形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，U形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。这说明此处有强烈的抽吸作用。如果不设U形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。
4、除铁、除锰滤料的成熟期是指什么？任何滤料是否需到成熟期后才出现催化氧化作用？(8’)
答：成熟期：滤池刚使用时，出水的含铁量一般达不到饮用水水质标准，直到滤料表面形成黄色或黄褐色的铁质氧化物薄膜时，由于它的催化氧化作用，除铁效果才表现出来，在不长的处理时间内即将水的含铁量降到饮用水标准，无论哪种滤料都会有这种过程，完成这个过程所需要的时间即为成熟期；
不同的滤料的成熟期时间长短不一样，只要形成铁质氧化物薄膜就有催化氧化作用，不一定要等到成熟期后才出现催化氧化作用，但是，催化氧化作用一但形成即恒定不变。
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四、计算题：30’
1、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）。
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]=3×0.039-0.1×0.37=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、在实验室内做氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k＝0.85min-1。求细菌被灭99％时，所需消毒时间为多少分钟？（分别为CMB型和CSTR型计算） 解：设原有细菌密度为c0，t时后尚存活的细菌密度为ci，被杀死的细菌则为c0-ci，若为CMB型反应器，根据题意，在t时刻
c0?ci?99.5% c0即ci?0.005c0
细菌被灭火率等于细菌减少速率 于是r?ci???kci?0.85ci 即t??0.005c011ln?ln200?6.23min 0.85c00.85若为CSBR型反应器，根据题意，
t?
??1991?c01?c0?????1??1??234.1min ????k?ci?0.85?0.005c0?0.85 39
水质工程学(上)考试试卷十二
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、下列关于取水构筑物型式的选择地层条件，不正确的是( C )。
A．管井适用于含水层厚度大于5m，其底板埋藏深度大于15m
B．大口井适用于含水层厚度在5m左右，其底板埋藏深度小于15m C．渗渠仅适用于含水层厚度小于6m，渠底埋藏深度小于5m D．泉室适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于5m
2、城镇的事故水量为设计水量的( A )，工业企业的事故水量按( )确定。当负有消防给水任务时，还应包括( )。
A．70％；有关工艺要求；消防水量 B．75％；有关工艺要求；75％消防水量 C．70％；70％；消防水量 D．75％；有关工艺要求；70％消防水量 3、加药间必须有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。当采用发生异臭或粉尘的凝聚剂时，应在通风良好的单独房间内制备，必要时应设置( D )设备。
A．安全 B．净化 C．除尘 D．通风
4、絮凝池型式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过( C )确定。
A．计算 B．比较 C．试验 D．分析
5、同向流斜板沉淀池宜用于浑浊度长期低于( B )度的原水。
A．100 B．200 C．150 D．300
6、虹吸滤池、无阀滤池和移动罩滤池宜采用小阻力配水系统，其孔眼总面积与滤池面积之比为( A )。
A．1．0％～1．5％ B．1．5％～2．0％ C．0．20％～0．28％ D．0．6％～0．8％
7、无阀滤池冲洗前的水头损失，一般可采用( A )m。
A．1．5 B．1．2 C．2．0 D．2．5
8、地下水除锰宜采用接触氧化法，当除铁受硅酸盐影响时，应通过试验确定。其工艺流程必要时可采用：原水曝气一1次过滤除铁(接触氧化)一( D )一2次过滤除锰。
A．沉淀 B．消毒 C．氧化 D．曝气
9、两级过滤除锰滤池的设计宜遵守冲洗时间：( B )min。
A．4～8 B．5～15 C．5～10 D．10～15
10、采用漂白粉消毒时应先制成浓度为1％～2％的澄清溶液再通过计量设备注入水中。每日配制次数不宜大于( A )次。
A．3 B．6 C．2 D．4 二、名词解释：（4’×5）
1、给水系统（water supply system）——由取水、输水、水质处理和配水等设施所组成的总体。 2、药剂固定储备量（standby reserve of chemical）——为考虑非正常原因导致药剂供应中断，而在药剂仓库内设置的在一般情况下不准动用的储备量。
3、机械絮凝池（machanical flocculating tank）——通过机械带动叶片而使液体搅动以完成絮
40
凝过程的构筑物。
4、表面冲洗（surface washing）——采用固定式或旋转式的水射流系统，对滤料表层进行冲洗的冲洗方式。
5、饱和指数（saturation index(Langelier index)）——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。
三、简答题：(30’)
1、目前应用最广的除氟方法是什么？原理如何？(8’)
答：目前应用最广的除氟方法是活性氧化铝法。活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5，当水的PH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时可去除阳离子，因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。
活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下： （Al2O3）n?2H2O＋SO42-→(Al2O3)n?2H2SO4+2OH-
除氟时的反应为：
(Al2O3)n?2H2SO4+2F-→(Al2O3)n?2HF+SO42-
活性氧化铝失去除氟能力后，可用1％～2％浓度的硫酸铝溶液再生： (Al2O3)n?2HF+SO42-→(Al2O3)n?2H2SO4+2F-。
2、为什么无阀滤池通常采用2格或3格滤池合用1个冲洗水箱？合用冲洗水箱的滤池格数过多对反冲洗有何影响？(8’)
答：由水箱有效深度公式ΔH=0.06qt/n可知，合用一个冲洗水箱的滤池数愈多，冲洗水箱深度愈小，滤池总高度得以降低。这样，不仅降低造价，也有利于与滤前处理构筑物在高程上的衔接。冲洗强度的不均匀程度也可减小。一般，合用冲洗水箱的滤池数n=2～3，而以2格合用冲洗水箱者居多。因为合用冲洗水箱滤池数过多时，将会造成不正常冲洗现象。例如，某一格滤池的冲洗行将结束时，虹吸破坏管刚露出水面，由于其余数格滤池不断向冲洗水箱大量供水，管口很快又被水封，致使虹吸破坏不彻底，造成该格滤池时断时续地不停冲洗。
3、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？(7’)
答：颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A相等。但含义不同，表面负荷代表自池顶A开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速；而截留沉速u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。
4、地表水源和地下水源各有何优缺点？(7’)
答：大部分地区的地下水由于受形成、埋藏和补给等条件的影响，具有水质澄清、水温稳定、分布面广等特点。但地下水径流量较小，有的矿化度和硬度较高。
大部分地区的地表水源流量较大，由于受地面各种因素的影响，通常表现出与地下水相反的特点。例如，河不浑浊高，水温变幅大，有机物和细菌含量高，有时还有较高的色度。地表水受到污染。但是地表不一般具有径流量大，矿化度和硬度低，含铁锰量等较低的优点。地表水水质水量有明显的季节性。采用地表水源时，在地形、地质、水文、卫生防护等方面复杂。
41
四、计算题：30’
3
1、平流沉淀池设计流量为720m/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：
2
（1）所需沉淀池平面积为多少m？
（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？
33
解：已知 Q=720m/h=0.2m/s u0=0.4mm/s ui=0.1mm/s 3)
所需沉淀池平面积为A?Q0.22 ??50mu00.4?10?34)
沉速为0.1mm/s的颗粒的去除率为E?ui0.1??0.25 u00.42、某城市将温度为20,的废水排入最小流量为的河流中。废水为
200mg/L，废水不含溶解氧，河水水温为15,河水为1.0mg/L。混合后河水流速为3.2km/h，15水中饱合溶解氧为10.2mg/L，排放口上游的河水中溶解氧浓度为饱合度的90%。20时，。15.5—16时水中饱和溶解氧取 10.1mg/L。试求临界亏氧量发生的时间、地点以及临界亏氧量的数值。 解：
（1）确定废水与河流混合后
A: 废水流量 q?1.33m3/s 河水流量 Q?8.5m3/s3 混合后的流量 Q?q?Q?9.83m/s min
B: 废水 BOD5 yw?200mg/L 河水 BOD5 yr?1.0mg/L 混合后 BOD5 yrQ?ywq1.0?0.5?200?1.33??27.92mg/LQ?q8.5?1.33ymin27.92 L0???58.37mg/L?k1t?0.13?51?101?10
ymin? C: 混合后水中溶解氧
D: 混合后的水温
DOmin?0.9?10.2?8.5?7.94mg/L8.5?1.33
Tmin?20?1.33?15?8.5?15.681.33?8.5
（2）对k1和k2作温度校正 a:
k1(15.68)?k1(20)1.04715.68?20?0.107d?1
42
?201 b: k2(15.68)?k2(20)1.04715.68?0.574d?
(3) 亏氧量
①15.68，
c0?10.1mg/L
②
D0?10.1?7.94?2.16mg/L
(4)临界氧亏量及其发生时间，地点 a: 临界氧亏量发生时间，地点
t1?k2??Dc?
k?klg?21?k1?1?0(k2?k1)?k???1L0??
?1?0.574?2.0.574?0.107lg?16(0.574?0.107)???0.107??1?0.107?58.37???? ?1.40 d-1
xc?v?tc?3.2?1.4?24?107.52km
b: 临界亏氧量
Dk1kc?kL0?10?1tc2 ?0.10758.37?10?0.107?1.40.574 ?7.71 mg/L
43
水水质工程学(上)考试试卷十三
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、不符合地下水取水构筑物设计要求的是( B )。
(1)有防止地面污水和非取水层水淬人的措施
(2)过滤器有良好的进水条件，结构坚固，抗腐蚀性强，不易堵塞 (3)大口井、渗渠和泉室可以不设通气措施 (4)有测量水位的装置
(5)管井井口应加设套管，并填人油麻、优质黏土或水泥等不透水材料封闭。其封闭
厚度一般应自地面算起向下不小于3m。当井上直接有建筑物时，应自基础底起算。
A．(4)、(5) B．(3) C．(1) D．(5)
2、取水构筑物进水孔格栅的阻塞面积应按( A )％考虑。
A．25 B．20 C．35 D．30
3、生活饮用水给水管道与污水管道或输送有毒液体管道交叉时，给水管道应敷设在上面，且不应有接口重叠；当给水管敷设在下面时，应采用钢管或钢套管，套管伸出交叉管的长度每边不得小于( B )m，套管两端而采用防水材料封闭。
A．2 B．3 C．5 D．10
4、凝聚剂用量较大时，溶解池宜设在( B )。
A．地上 B．地下 C．半地下 D．药库旁
5、设计折板絮凝池时，絮凝过程中的速度应逐段降低，分段数一般不宜少于( B )段。
A．二 B．三 C．四 D．五
6、平流沉淀池的沉淀时间，应根据原水水质、水温等，参照相似条件下的运行经验确定，一般宜为( C )h。
A．1．0～1．5 B．0．5～1．5 C．1．0～3．0 D．1．0～2．0
7、悬浮澄清池清水区高度宜采用1．5～2．Om；悬浮层高度宜采用2．0～2．5m；悬浮层下部倾斜池壁和水平面的夹角宜采用( D )。
00000000
A．30～40 B．40～50 C．45～50 D．50～60
8、滤池的滤料粒径范围根据滤池类别及所选滤料种类不同分为：①d＝0．5～1．2mm； ②d＝0．8～1．8mm；③d＝0．8～1．6mm；④d＝0．5～0．8mm；⑤d＝0．25～0．5mm。如果采用双层滤料过滤无烟煤滤料粒径应选( C )。
A．④ B．③ C．② D．①
9、地下水除铁除锰采用接触式曝气塔时，填料层层数可为( D )层；填料采用30～50mm粒径的焦炭块或矿渣，每层填料厚度为300～400mm；层间净距不宜小于600mm。
A．2～3 B．2～4 C．3～4 D．1～3
10、加氯间及氯库内宜设置测定( B )中氯气浓度的仪表和报警措施。必要时可设氯气吸收设备。
A．氯瓶 B．空气 C．加氯装置 D．加氯管 二、名词解释：（4’×5）
1、综合生活用水（demand for domastic and public use）——居民日常生活用水以及公共建筑和设施用水的总称。
2、混合（mixing）——使投入的药剂迅速均匀地扩散于被处理水中以创造良好反应条件的
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过程。
3、平流沉淀池（horizontal flow sedimentation tank）——水沿水平方向流动的狭长形沉淀池。
4、冲洗强度（wash rate）——单位时间内单位滤料面积的冲洗水量，一般以L/(m2?s)为单位。
5、污染指数（fouling index）——综合表示进料中悬浮物和胶体物质的浓度和过滤特性，表征进料对微孔滤膜堵塞程度的一个指标。
三、简答题：(30’)
1、简要叙述我国水资源概况及合理开发和利用水资源的方法和措施。(7’)
答：我国水资源总量约2.8万亿m3,位居世界前几位。其中地表水资源约占94%，地下水资源仅占6%左右。虽然我国水资源总量并不少，但人均水资源仅2400m3左右，只相当于世界人均占有量1/4。从地区分布而言，我国地表水资源是东南多，西北少，由东南沿海向西北内陆递减。从时程分布而言，我国地表水资源的时程分布也极不均匀。综上所述，我国水资源是相当紧缺的。一是资源型缺水，二是污染型缺水，三是管理型缺水。
合理开采和利用水源至关重要。选择水源时，必须配合经济计划部门制定水资源开发利用规划，全面考虑统筹安排，正确处理与给水工程有关部门的关系，以求合理地综合利用和开发水资源。
2、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？(7’)
答：小阻力配水系统有穿孔滤板、滤砖、滤头等形式。选用时主要考虑流速和阻力等因素。
3、设计和建造移动罩滤池，必须注意哪些关键问题？(8’)
答：①移动罩移动、定位和密封是滤池正常运行的关键。设计中务求罩体定位准确、密封良好、控制设备安全可靠。②穿孔墙和消力栅的作用是均匀分散水流和消除进水动能，以防止集中水流的冲击力造成起端滤格中滤料移动，保持滤层平整。③出水虹吸中心管和钟罩的大小决定于滤速，一般采用0.6～1.0m/s。管径过大，会使针形阀进气量不足，调节水位欠敏感；管径过小，水头损失增大，相应地增大池深。④滤格数多，冲洗罩使用效率高。
4、为了加快铁的氧化速度，可以采取什么措施并说明理由。(7’)
答：措施：设法升高氧化还原电位和PH值。
原因：a当氧化剂的氧化电位远远大于铁时，则Fe2+被更快的氧化为Fe3+； b根据反应动力学有，铁的氧化速率为 dln[Fe2+]/dt=-k [OH-]2
即氧化速率和[OH-]2成正比，所以高的PH值可以加快铁的氧化。
四、计算题：30’
1、经过净化处理后的某水样，经分析水质如下：
Ca2+ 2.4meq/l Mg 2+ 1.6 meq/l Na+ (k+) 3.5 meq/l SO42- 2.0 meq/l HCO3- 2.8 meq/l CL- 2.7meq/l 1)做出该水样的水质平衡核算 2)画出该水样的假想化合图
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3)写出该水样的Ht Hc Hn A0 数值。
解：1) 阳离子浓度：2.4 + 1.6 +3.5 =7.5 meq/l 阴离子浓度：2.0 + 2.8 +2.7 =7.5 meq/l
2)
2+2++
C(1/2Ca)=2.4 C(1/2Mg)=1.6 C(Na)=3.5
-2-- C(HCO3)=2.8 C(1/2 SO4)=2.0 C(CL)=2.7 C(1/2 C(1/2MgSO4)C(1/2Na2
C(1/2Ca(HCO3)2) Mg(HC O3)2) =1.2 SO4 )= C(NaCL)=2.7 =2.4 =0.4 0.8 3) Ht=2.4 +1.6 = 4.0 meq/l Hc= 2.8 meq/l
Hn= Ht－Hc= 4.0－2.8 = 1.2 meq/l A0 = 2.8 meq/l
2、某普通曝气池混合液的污泥浓度MLSS为4000mg/L，曝气池有效容积V=3000m3，若污泥龄θc=10天，求每日的干污泥增长量。
解：因为每日的干污泥增长量＝每日排出的剩余干污泥量，即：QwXr
VX 且X=MLSS=4000mg/L=4kg/m3 V=3000m3 θc=10d
QwXr3000?4VX即：QwXr＝＝＝1.2×103kg
10?c又θc=
所以每日的干污泥增长量为1.2×103kg。
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水质工程学(上)考试试卷十四
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、确定岸边式取水泵房进口地坪的设计标高时，下列情况不正确的是( D )。
A．当泵房在渠道边时，为设计最高水位加0．5m
B．当泵房在江河边时，为设计最高水位加浪高再加0．5m，必要时尚应增设防止浪爬高的措施。
C．当泵房在湖泊、水库或海边时，为设计最高水位加浪高再加0．5m，并应设防止浪爬高的措施。
D．当泵房在水库边时，可以不设防止浪爬高的措施。
2、设有三台或三台以上的自灌充水水泵，如采用合并吸水管，其数目不得少于( B )条，当一条吸水管发生事故时，其余吸水管仍能通过设计水量。
A．1 B．2 C．3 D．4
3、药剂仓库及加药间应根据具体情况，设置计量工具和( B )设备。
A．防水 B．搬运 C．防潮 D．报警
4、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、平流沉淀池的水平流速可采用10～25mm／s，水流应避免过多( B )。
A 急流 B．转折 C．涡流 D．交叉 6、机械搅拌澄清池搅拌叶轮提升流量可为进水流量的3～5倍，叶轮直径可为第二絮凝室内径的70～80％，并应设调整叶轮( A )和开启度的装置。
A．转速 B．角度 C．间距 D．数量
7、气浮池一般宜用于浑浊度小于( B )度及含有藻类等密度小的悬浮物质的原水。
A．50 B．100 C．150 D．200 8、无阀滤池过滤室滤料表面以上的直壁高度，应等于冲洗时滤料的( B )高度再加保护高。
A．平均 B．最大膨胀 C．滤层 D．水头损失
9、单级过滤除锰滤池，可参照两级过滤除锰滤池的有关规定进行设计。但滤速宜采用低值，( C )可采用高值。
A．水头损失 B．冲洗强度 C．滤料层厚度 D．膨胀高度 10、生活饮用水必须消毒，一般可采用加( D )、漂白粉或漂粉精法。
A．氯氨 B．二氧化氯 C．臭氧 D．液氯对于某一流域来说，影响流域年产沙量
二、名词解释：（4’×5）
1、给水处理（water treatment）——对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。
2、折板絮凝池（folded-plate flocculating tank）——水流以一定流速在折板之间通过而完成絮凝过程的构筑物。
3、初滤水（initial filtrated water）——在滤池反冲洗后，重新过滤的初始阶段滤后出水。
4、臭氧尾气消除装置（off-gas ozone destructors）——通过一定的方法降低臭氧尾气中臭氧
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的含量，以达到既定排放浓度的装置。
5、综合排泥池（combined sludge tank）——既接纳和调节沉淀池排泥水，又接纳和调节滤池反冲洗废水的调节池。
三、简答题：(30’)
1、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点。(8’)
答：1）我国水文地质条件比较复杂。各地区地下水中含盐量相差很大，但大部分地下水的含盐在200～500mg/L之间。一般情况下，多雨地区含盐量较低；干旱地区含盐量较高。
地下水硬度高于地表水，我国地下水总硬度通常在60～300mg/L（以CaO计）之间，少数地区有时高达300～700mg/L。
我国含铁地下水分布较广，比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区。黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水。含铁量通常为10 mg/L以下，个别可高达30mg/L。
地下水中的锰与铁共存，但含铁量比铁不。我国地下水含有锰量一般不超过2 mg/L ～3 mg/L。个别高达30 mg/L。
2）我国是世界上高浊度水河众多的国家之一。西北及华北地区流经黄土高原的黄河水系、海河水系及长江中、上游等，河水含砂量很大，华北地区和东北和西南地区大部分河流，浊度较低。江河水的含盐量和硬度较低。总的来说，我国大部分河流，河水含流量和硬度一般均无碍于生活饮用。
2、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，两者有什么关系？(7’)
答：（1）、接触时间：活性炭床容积除以流量，或者炭床厚度除以流速所得的时间； （2）、泄露时间：流量一定时，从活性炭池开始进水到出水开始不符合水质要求时所经历的时间；
两者关系：接触时间和泄露时间有内在的联系，因为当流速或流量一定时增减炭床厚度或炭床厚度一定时改变流速，都可以改变接触时间，而接触时间的改变可影响活性炭的泄露时间和吸附容量。
3、无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示什么？若有地形可以利用，降低水封井堰口标高有何作用？(7’)
答：无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示冲洗水头；在有地形可利用的情况下，降低排水水封井堰口标高以增加可利用的冲洗水头，可以减小虹吸管管径以节省建设费用。
4、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。(8’)
答：肯奇沉淀理论：Ct=C0H0/Ht 其中高度为Ht、均匀浓度为Ct的沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含悬浮物量相等。这种理论使用于较短的沉淀管作实验，来推测实际沉淀效果。
四、计算题：30’
1、平流式沉淀池，水深3.6m，进水浊度20/L, 停留时间T＝100分钟，水质分析见下表 Ui mm/s ≥Ui所占颗粒％ 0.05 100 0.10 94 0.35 80 0.55 62 0.6 55 0.75 46 0.82 33 1.0 21 1.2 10 1.3 3.9 求出水浊度
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解答：
沉降速度V=3.6*1000/（100*60）=0.6mm/s
去除率P=0.55+[0.05(1-0.94)+0.10(0.94-0.80)+0.35(0.80-0.62)+0.55(0.62-0.55)]/0.6=74.4% 出水浊度20x(1-74.4%)=5.12mg/L
2、经过净化处理后的某水样，经分析水质如下：
Ca2+ 2.4meq/l Mg 2+ 1.6 meq/l Na+ (k+) 3.5 meq/l SO42- 2.0 meq/l HCO3- 2.8 meq/l CL- 2.7meq/l 1）做出该水样的水质平衡核算 2）画出该水样的假想化合图
3）写出该水样的Ht Hc Hn A0 数值。
解：1) 阳离子浓度：2.4 + 1.6 +3.5 =7.5 meq/l 阴离子浓度：2.0 + 2.8 +2.7 =7.5 meq/l
2)
2+2++
C(1/2Ca)=2.4 C(1/2Mg)=1.6 C(Na)=3.5
-2-- C(HCO3)=2.8 C(1/2 SO4)=2.0 C(CL)=2.7 C(1/2 C(1/2MgSO4)C(1/2Na2
C(1/2Ca(HCO3)2) Mg(HC O3)2) =1.2 SO4 )= C(NaCL)=2.7 =2.4 =0.4 0.8 3) Ht=2.4 +1.6 = 4.0 meq/l Hc= 2.8 meq/l
Hn= Ht－Hc= 4.0－2.8 = 1.2 meq/l A0 = 2.8 meq/l
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水质工程学（上）考试试卷十五
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、大口井的深度一般不宜大于( A )m。其直径应根据设计水量、抽水设备布置和便于施工等因素确定，但不宜超过( )m.
A．15；10 B．15；15 C．10；15 D．10；10
2、从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按( D )确定。
A．最高日子均时供水量 B．最高日最大时供水量
C．平均日平均时供水量加自用水量 D．最高日平均时供水量加自用水量
3、城镇水厂内清水池的有效容积，应根据产水曲线、送水曲线、自用水量及消防储备水量等确定，并应满足消毒的接触时间要求，当厂外无调节水池时，在缺乏资料情况下，一般可按水厂最高日设计水量的( C )计算。
A．5％～15％ B．10％～25％ C．10％～20％ D．15％～25％ 4、混合方式一般可采用( B )混合专设的混合设施。
A．重力 B．水泵 C．搅拌 D．人工 5、平流沉淀池的有效水深，一般可采用( C )m。
A．2．0～3．0 B．1．5～2．0 C．3．0～3．5 D．2．0～2．5
6、水力循环澄清池宜用于浑浊度长期低于2000度的原水，( C )的生产能力一般不宜大于7500m3／d。
A．滤池 B．设计 C．单池 D．水厂
7、滤池应按正常情况下的滤速设计，并以检修情况下的( C )校核。
A．反冲洗强度 B．滤层膨胀率 C．强制滤速 D．单池面积 8、虹吸滤池的分格数，应按滤池在( D )运行时，仍能满足一格滤池冲洗水量的要求确定。
A．正常 B．交替 C．高负荷 D．低负荷
9、地下水除铁除锰采用射流曝气装置时，其构造应根据工作水的( A )、需气量和出口压力等通过计算确定。工作水可采用全部、部分原水或其他压力水。
A 压力 B．流量 C 水质 D．来源
10、水和氯应充分混合。氯胺消毒的接触时间不应小于( A )h。
A．2 B．1．5 C．1 D．0．5 二、名词解释：（4’×5） 1、输水管（渠）（delivery pipe）——从水源到水厂（原水输水）或当水厂距供水区较远时从水厂到配水管网（净水输水）的管(渠)。
2、药剂周转储备量（current reserve of chemical）——考虑药剂消耗与供应时间之间的差异所需的储备量。
3、机械混合（mechanical mixing）——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。
4、冲洗周期(过滤周期、滤池工作周期)（filter runs）——滤池冲洗完成开始运行到再次进行冲洗的整个间隔时间。
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