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/s 1) 所需沉淀池平面积为 230 50104.0 2.0 muQA 2) 沉速为 0.1mm/s 的颗粒的去除率为 25.04.0 1.00 uuE i2、 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 9
2、00m3/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？（ 0C 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 60 120 180 C / 0C 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 15 20 30 60 120 180 u=h/t(cm/min) _ 12 9 6 3 1.5 1 沉速分布见下图。 2 0 2 4 6 8 10 1200 . 10 . 20 . 30 . 40
3、 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91沉降速度（ c m / m i n ）小于该沉速的颗粒组成分数截留沉速 u0=AQ=60500100900=3cm/min 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 00pudp 的面积为 0.506。因此得到总去除百分数为： P=(1-0.30)+31 (0.506)=86.9% 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
4、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、 (2)设初沉池为平流式，澄清部分高为 H，长为 L
5、，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 0uHVL 得 HLVu0 2）当水流至距池末端 L52处时，最小颗粒沉速 0u 满足 01 53uHVLt 得 HLVu 350 当水流至距池末端 L51处时，最小颗粒沉速 0u 满足 0012 51uutHVLt VAQV3232 得 HLVu 9100 当水流至距池末端时，最小颗粒沉速 0u 满足 002013 51uututHVLt VAQV3131 得 HLVu 320所以 设三条出水渠时， 可完全
6、分离掉的最小颗粒沉速 uo 为 HLV32 ，其值小于出水渠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 初始浓度； eC 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
7、筛分结果见下表 根据设计要求： 10d =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） 留在筛上砂量 通过该号筛的砂量 质量（ g） 质量（ g） 2.36 0.8 1.65 18.4 1.00 40.6 0.59 85.0 0.25 43.4 0.21 9.2 筛盘底 2.6 合计 200 已知：砂粒球度系数 =0.94；砂层孔隙率 0m =0.4；砂层总厚度 0l =70cm；水温按 150C 解：补填以上表格如下。 筛孔 （ mm） 留在筛上砂量 通过该号筛的砂量 质量（ g） 质量（ g） 2
8、.36 0.8 0.4 199.2 99.6 1.65 18.4 9.2 180.8 90.4 1.00 40.6 20.3 140.2 70.1 0.59 85.0 42.5 55.2 27.6 0.25 43.4 21.7 11.8 5.9 0.21 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=2 0.54=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5 右边纵坐标轴相交，并以此交点作为 10%和 8
9、0%，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（ d0.5 c(HCO3-)-Ar 2.8-0.5 2) QH = Q= 100=30.7 m3/h c(1/2 SO42- + CL- )+c(HCO3- ) 7.5 QNa = 100-30.7 =69.3 m3/h 3)钠罐再生一次再生剂的用量 G=QHtMBnT/1000 =69.3 4.0
10、(23+35.45) 1.4 16/(1000 0.95)=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=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
11、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 9 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 水质工程
12、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， 。 15.5 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 sA/9 . 8 3 mQqQ /s8 . 5 mQ /s1 . 3 3 mq :3m i n33混合后的流量河水流量废水流量LmgyL
13、mgqQqyQyLmgLmgBtkwr/37.5810192.27101L /92.2733.15.833.12 0 05.00.1y B O D /0.1y B O D /2 0 0y B O D :513.0m i n0m i n5r5w51混合后河水废水C: 混合后水中溶解氧 LmgDO /94.733.15.8 5.82.109.0m in D: 混合后的水温 68.155.833.1 5.81533.120m in T （ 2）对 1k 和 2k 作温度校正 a: 12068.15)20(1)68.15(1 1 0 7.00 4 7.1 dkk b: 12068.15)20(2)68
14、.15(2 5 7 4.00 4 7.1 dkk (3) 亏氧量 15.68 ， Lmgc /1.100 LmgD /16.294.71.100 10 (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 011201212)(1lg1 Lk kkDkkkkt c1-d 40.137.581 0 7.0)1 0 7.05 7 4.0(16.211 0 7.05 7 4.0lg1 0 7.05 7 4.01 kmtvx cc 52.1 0 7244.12.3 b: 临界亏氧量 m g / L 71.7 1037.58574.0 107.0 104.1107.0021 1 ctkc
15、LkkD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/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) C(1/2Ca2+)=2.4 C(1/2Mg2+)=1.6 C(
16、Na+)=3.5 C(HCO3-)=2.8 C(1/2 SO42-)=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 c=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 又 c=QwXrVX且 X=MLSS=4000mg/L=4kg/m3 V=3000m3 c=10d
