水质工程学(上)考试试卷二
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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。
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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?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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