1、1水质工程学（上）考试试卷一1、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/s1) 所需沉淀池平面积为 2305014.mQA2) 沉速为 0.1mm/s 的颗粒的去除率为 .0uEi2、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
2、分之几？（表示泥砂初始浓度， 表示取样浓度） 。 （20）0CC取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180/ 01 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 15 20 30 60 120 180u=h/t(cm/min) _ 12 9 6 3 1.5 1沉速分布见下图。20 2 4 6 8 10 1200.10.20.30.40.50.60.70.80.91于于于于于cm/min于于于于于于于于于于于于于截留沉速 u0= = =3cm/minAQ0519从图上查得 u0
3、=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 dp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为：pP=(1-0.30)+ (0.506)=86.9%31水质工程学(上) 考试试卷二1、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/l16%
4、=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=30.039+1 0.37=0.487(mmol/l)，CaO 的分子量为 56，则石灰投量为 0.4875650000/0.5=2.3106(g)=2.3103(kg)2、(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：出水渠设在池末端 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。3解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 满足得 0uHVLHLV02）当水流至距池末端 处时，
5、最小颗粒沉速 满足L520u得 013uHVtHLV350当水流至距池末端 处时，最小颗粒沉速 满足L50u012utHVt VAQ32得 L90当水流至距池末端时，最小颗粒沉速 满足0u02135tHVt VAQ31得 Lu0所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo 为 ，其值小于出水渠HL32设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速 uo。4水质工程学(上) 考试试卷三1、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： 0C进水中 i 初始
6、浓度； 出水中 i 浓度）eC解：1)由 CSTR 一级反应方程式可得：t=(C0/Ce-1)/k=(10-1)/2=4.5h2) 由 PF 一级反应方程式可得：t=(C 0-C e)/k=1.15h2、188、某天然海砂筛分结果见下表 根据设计要求： =0.54mm，K 80=2.0。试问筛选10d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 录留在筛上砂量 通过该号筛的砂量筛孔（mm） 质量（g） 质量（g） 2.36 0.81.65 18.41.00 40.60.59 85.00.25 43.40.21 9.2筛盘底 2.6合计 200已知：砂粒球度系数 =0
7、.94；砂层孔隙率 =0.4；砂层总厚度 =70cm；水温按0m0l150C解：补填以上表格如下。留在筛上砂量 通过该号筛的砂量筛孔（mm） 质量（g） 质量（g） 2.36 0.8 0.4 199.2 99.61.65 18.4 9.2 180.8 90.41.00 40.6 20.3 140.2 70.10.59 85.0 42.5 55.2 27.60.25 43.4 21.7 11.8 5.90.21 9.2 4.6 2.6 1.3筛盘底 2.6 1.3 合计 200 100.0由已知设计要求 d10=0.54mm K80=2.0，则 d80=20.54=1.08 。按此要求筛选滤料，
8、方法如下：5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（d1.52）颗粒约筛除 13.6% ，小粒径（d0.5c(HCO3-)-Ar 2.8-0.52) QH = Q= 100=30.7 m 3/h c(1/2 SO42- + CL- )+c(HCO3- )
9、 7.5 QNa = 100-30.7 =69.3 m3/h3)钠罐再生一次再生剂的用量G=QHtMBnT/1000=69.34.0(23+35.45) 1.416/(10000.95)=382.03Kg水质工程学( 上)考试试卷十1、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=50002.7=13
10、500(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：v 1，v 2，v 3，v 4；反洗时滤速为：v 2，v 3，v 4；9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：(v 2+v3+v4)/(v2+v3+v4)=48/(48-6.2)=1.24 故有 vi/v
11、i=1.24=vi=vi/1.24=14/1.24=11.3 水质工程学( 上)考试试卷十二1、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， 。15.516 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sA/9.83mQq /s8.513 : min混 合 后 的 流 量河 水 流 量废
12、水 流 量LmgyqQLgBtkwr /37.581092.71L /921. OD/0.1y 2 : 3min0i5rw51混 合 后河 水废 水C: 混合后水中溶解氧DO/458.inD: 混合后的水温68.15.3120minT（2）对 和 作温度校正1k2a: 12068.15)20(1)68.5( 7.47dkb: .)().(2 4(3) 亏氧量15.68 ， Lmgc/1.0 D62947.010(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012122 )(lgLkDktc1-d 40.37.58.)104(67.54l.57 kmtvxcc 2.10.23b
13、: 临界亏氧量 mg/L 71. 03.58404.170211ctkcD水水质工程学(上) 考试试卷十三1、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/lSO42- 2.0 meq/l HCO3- 2.8 meq/l CL- 2.7meq/l1)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/l2)C(1/2Ca2+)=2
14、.4 C(1/2Mg2+)=1.6 C(Na+)=3.5C(HCO3-)=2.8 C(1/2 SO42-)=2.0 C(CL-)=2.7C(1/2 C(1/2MgSO4)C(1/2Na2C(1/2Ca(HCO3)2) Mg(HC O3)2) =1.2 SO4 )= C(NaCL)=2.7=2.4 =0.4 0.83) Ht=2.4 +1.6 = 4.0 meq/l Hc= 2.8 meq/lHn= HtHc= 4.02.8 = 1.2 meq/l A0 = 2.8 meq/l2、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 c=10 天
15、，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：Q wXr又 c= 且 X=MLSS=4000mg/L=4kg/m3 V=3000m3 c=10dwXrV11即：Q wXr 1.210 3kgcV1043所以每日的干污泥增长量为 1.2103kg。水质工程学( 上)考试试卷十四1、平流式沉淀池，水深 3.6m，进水浊度 20/L, 停留时间 T100 分钟，水质分析见下表 Ui mm/s 0.05 0.10 0.35 0.55 0.6 0.75 0.82 1.0 1.2 1.3 Ui 所占颗粒 100 94 80 62 55 46 33 21 10 3.9求出水浊
16、度 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/lSO42- 2.0 meq/l HCO3- 2.8 meq/l CL- 2.7meq/l1）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
17、 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/l2)C(1/2Ca2+)=2.4 C(1/2Mg2+)=1.6 C(Na+)=3.5C(HCO3-)=2.8 C(1/2 SO42-)=2.0 C(CL-)=2.7C(1/2 C(1/2MgSO4)C(1/2Na2C(1/2Ca(HCO3)2) Mg(HC O3)2) =1.2 SO4 )= C(NaCL)=2.7=2.4 =0.4 0.83) Ht=2.4 +1.6 = 4.0 meq/l Hc= 2.8 meq/lHn= HtHc
18、= 4.02.8 = 1.2 meq/l A0 = 2.8 meq/l水质工程学（上）考试试卷十五1、一石英砂滤池，滤料 s2.65g/cm 2， m00.43，单独水反冲洗时测得每升砂水混合物中含砂重 1.007kg，求膨胀度 e 解答： 孔隙率的定义 m=1-G/（P*V）=0.62 膨胀度 e=(m-m0)/(1-m)=50% 水质工程学( 上)考试试卷十六1、求城市给水设计流量，城市人口 30 万，定额是 200L/人.d，工业废水是生活用水量40，道路冲洗和绿化是是生活和工业用水 10，水厂自用水 5%，日变化系数 1.25，时变化系数 1.3，求城市设计水量。 解答：Q 1=302
19、00/1000=6 万 m3/d 12Q2=40%Q1=2.4 Q3=0.84 Q4=(Q1+Q2+Q3) 5%=0.462 未预见及漏水量 15-25% 城市给水设计流量=最高日用水量 Qd=(Q1+Q2+Q3+Q4) 1.151.25=11.212.1 万 M3/d 2、某工业废水水量为 600m3/d，BOD 5 为 430mg/L，经初沉池后进入高负荷生物滤池处理，要求出水 BOD530mg/L 试计算塔式生物滤池尺寸。解：(1)、由题可知：废水量 Q=600m3/d，进水 BOD5=430mg/L，要求出水BOD5 30 mg/L假设冬季水温为 12oC，则由课本图 514 知 BO
20、D5 允许负荷率为 Na=1800g/( m3d)塔滤的滤料容积V= =143m3180643aNQS滤池高度由课本表 58，按进水 BOD5=430mg/L，将滤池高度近似确定为 14m塔式滤池表面积决定采取三座塔滤，每座塔滤的表面积为 A= =3.405m2143塔式滤池直径D= =2.08m14.3/05.4塔滤高：径为 14：2.086.73：1（介于 6：1 和 8：1 之间）符合要求，计算成立。水质工程学( 上)考试试卷十七1、已知斜管沉淀池表面负荷为 2m3/m2.d, 六角形斜管的内切圆直径为 35mm，倾斜角度 60度，斜管的壁厚不计，求佛劳德数。 解答： Fr=vv/(Rg
21、) v=Q/(Asin60) R=D/4 Fr=1.210-4 水质工程学( 上)考试试卷十八1、OCl -离子占自由氯的百分比，其中 pH 值为 8。氯气溶解后电离，HCLO=H + + CLO- K=H+CLO-/HCLO ，k=2.610 -8，ph=8，问 CLO-占自由氯的含量 解答：1、ph=8 H+=110-8 2、k=2.610 -8 x=CLO-/HCLO=2.6 3、CLO -占自由氯的含量为 CLO-/HCLO+CLO- 分子分母除以HCLO 就是 2.6/(2.6+1)=72 % 13水质工程学（上）考试试卷十九1、将两条管线用两条连接管分成 3 份，依次是 800m、
22、1200m、1000m 。问：中间的1200m 发生事故时，若水头损失不变，事故流量与正常流量之比是多少 解答：h=aLqq 只有事故段为全流量，其他均为全流量的一半 h1=a3000q2/4=750aq2 h2=a(800q22/4+1200q2 2+1000q2 2/4)=1650aq2 2 依照题意 h1=h2 则 q2/q=67.4%2、某市平均日污水流量为 48000m3/d，K z=KdKh=1.11.2。污水 BOD5=180mg/L，一级处理 BOD5 去除率为 20%。二级处理拟用推流式鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度 X=3000mg/L，DO=1.5 mg
23、/L， f=0.75，设计水温 30，污泥负荷率 Ns=0.35kgBOD5/（kgMISSd） 。生化反应系数为：Y=0.55，K d=0.05，a=0.5，b=0.15 。采用微孔曝气器，EA=18%，=0.95，=0.9 ，=1，C s（30） =7.6mg/L，C s（20） =9.2mg/L。曝气器距水面3.6m，二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s，要求处理水 BOD520mg/L。请计算：、曝气池的容积(m 3)。、每日需排除的剩余污泥量（kg/d） 。、平均时，最大时需氧量。、平均时，最大时供气量。、二沉池沉淀表面积。解：(1) 、曝气池（区）的容积 V= = =8229
24、m3SaXNQ5.03184(2)、每日需排除的剩余污泥量Qs= 其中 )Q-KdVXvrfaSYX(eSa=180(1-20%)=144，S e=20，Q=48000m 3/d，Y=0.55 ， Kd=0.05，V=8229；又 V= 而 X 为混合液悬浮固体浓度（MLSS）aNMLSS= = (g/L)SV24035.89140且 =0.75 MLVSS= 2400=1800 (g/L)MLff75.又 XvMLVSS1800(g/L) 23901890.4)201(5. 0.35 由课本图 47 得到相应的 SVI 值，取为 120；sN则 Xr= =83336SVIQs= = (kg/
25、d)rf 28.375.02914即每日需排除的剩余污泥量为 37.28 kg/d （3） 、平均时最大需氧量a =0.5，b =0.15 O2= a QSr+ b VXv= 10/8415.0/)214(805. 15.94 kg/d=664kg/h3(4) 、平均时最大供氧量水中溶解氧饱和度 Cs(30)=7.6mg/L Cs(2)=9.2mg/L空气扩散器出口处的绝对压力Pb= + H= + = Pa5103.8.93510.8.936.150空气离开曝气池水面时，氧的百分比=tO %9.70).(27%)(27 AE曝气池混合液中平均氧饱和度 按式 Csb(T)C s（ ）计算4216
26、.25tbOP最不利温度条件按 30oC 考虑，代入各数值得：Csb(30)7.6（ mg/L36.84290.17026.315换算为在 20oC 条件下，脱氧清水的充氧量按式 R0= ，其中 ， ， ，C=220)(0.1TTs95.01代入数值 R0= =918.3kg/h2034.36.89.5曝气池平均时供气量Gs= 100=17006m3/h170.13.0 AE(5)二沉池沉淀表面积V=8229m3设 2 组曝气池，每组容积 m345289池深取 4.2m，则每组曝气池面积 F= =980m2.1水质工程学( 上)考试试卷二十1、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面下 240
27、cm 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？（c 0 表示泥砂初始浓度，c 表示取样浓度） 。沉淀试验数据取样时间（min） 0 15 20 30 60 120 180c/c0 1 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08解：根据题意，可以计算出各时间的沉降速度如下表：沉淀试验数据15取样时间（min） 0 15 20 30 60 120 180c/c0 1 0.98 0.88 0.70 0.30 0.12 0.08u=h/t(cm/min) - 16.0 12.0 8.0 4.0 2.0 1.5mi
28、n/3/8.0chAQu%95.02.1.0P2、曝气池有效容积为 4000m3，混合液浓度 2000mg/L（其中挥发性污泥浓度为1500mg/L） ，半小时沉降比为 30%，当进水 BOD5 为 220mg/L，每日处理 1000m3/d 生活污水时，处理后水的溶解性 BOD5 为 20mg/L，试验测得污泥产率系数为 0.65g/g，自身氧化率为 0.05d-1。计算污泥负荷率、污泥指数、剩余污泥量、污泥龄、回流污泥浓度及污泥回流比。解：由已知条件 V=4000m3 X=MLSS=2000mg/LMLVSS=1500mg/L SV=30% Sa=220mg/L Q=1000 m3/d Se=20mg/LY=0.65g/g Kd=0.05d-1(1)、污泥负荷率Ns= = =0.0275XVQa4021(2)、污泥指数 SVI= = =150mL/gMLSlg/3(3)、剩余污泥量 剩余污泥浓度 Xr= =66671506剩余污泥量为 QXr100066676.66710 6m3(4)、污泥龄c= 1.2dQwrV67.24(5)、回流污泥浓度 即 Xr= =6667g/mL1506(6)、回流污泥比X= r 取值 1.2SVIR62000 66671.21得 R=0.33即，回流污泥比为 0.33
