水质工程学考研专业课

试卷一
给水部分考题（50分）
一、名词解释：（每小题2.5分，共10分）
1. 不均匀系数K80
2. 截留速度
3. 滤料熟化
4. 异向絮凝
二、填空（每空1分，共8分）
1、我国现行的《生活饮用水卫生标准》规定：.生活饮用水中细菌总数不超过____________，总大肠菌群数不超过____________。

2、絮凝阶段的平均速度梯度G值一般在____________之间，GT值在____________之间。

3、地面水中的色度主要由____________所引起，通常可用_______________的方法去除；地下水中的色度主要由____________所引起，通常可用_______________的方法去除。

三、判断正误（每题1分，共5分）
1、混合阶段，尽管G值很大，但颗粒的碰撞主要依赖于布朗运动。

（）
2、在影响溶解空气氧化水中二价铁、锰的氧化速率的诸多因素中，最显著的影响因素是原水的pH值。

（）
3、降低Re数和提高Fr数的有效途径是降低沉淀池的水平流速。

（）
4、活性氧化铝是一种良好的吸附剂，在地下水除氟工艺中，氟离子被吸附到活性氧化铝表面而达到氟离子的去除。

（）
5、聚合氯化铝的酸度比三氯化铝的酸度强。

（）
四、叙述、问答题（共27分）
1、简要叙述混凝的四个机理，并对每个机理的实际应用情况（如混凝剂种类，投加量等）加以说明。

（8分）
2、请解释滤床的水力分级现象，它对过滤有哪些危害？为减轻这些危害，有哪些新型滤床出现？（8分）
3、请说明公式E=U i/（Q/A）的物理意义，提高沉淀效率有哪些途径？（5分）
4、常用的消毒方式有哪些？并简要叙述各种方式的优缺点。

（6分）
排水部分考题（50分）
五、解释下列名词（每小题3分，共12分）
1. 氧垂曲线
2. BOD污泥负荷
3. 污泥龄
4. 稳定塘
六、选择题（每小题1分，共10分）
1、有机物的共同特性是都可被氧化，常用有机物在氧化过程中所消耗的氧量，或有机物的含碳量作为评价有机物总量的综合指标，包括BOD、COD、TOC、TOD等。

其中，难生物降解有机物不能用作指标。

A. BOD
B. COD
C. TOC
D. TOD
2、关于水体污染与有机物自净的基本规律中正确的说法有。

（1）水体净化机理大致分为物理净化作用、化学净化作用、生物化学作用
（2）物理净化作用能使水体中污染物的数量减少
（3）化学净化作用使污染物的存在形态发生了变化及浓度降低
（4）生物化学净化作用使污染物浓度降低、总量减少
（5）化学净化作用是水体净化的主要原因
A.（1）（2）
B.（1）（2）（3）
C.（1）（3）（4）
D.（1）（5）
3、活性污泥法基本流程中，二沉池的作用是。

A. 澄清与去除BOD
B. 澄清与浓缩
C. 去除SS
D. 去除MLSS和MLVSS
4、延时曝气活性污泥法中的活性污泥处于增长曲线。

A. 对数增长阶段
B. 内源呼吸期
C. 减速增长期
D. 适应期
5、与传统活性污泥系统相比，吸附－再生活性污泥系统具有。

A. 吸附池与再生池容积之和高于传统活性污泥法时的曝气池容量
B. 处理效果高于传统活性污泥法
C. 适宜用于处理溶解性有机污染物含量较高的污水
D. 对水质、水量的冲击负荷承受能力较高
6、关于生物膜法处理工艺的描述不正确的是。

A. 曝气生物滤池与高负荷生物滤池一样还需设二沉池
B. 塔式生物滤池内部通风良好，污染物质传质速度快
C. 生物转盘多级串联运行能够提高处理出水水质
D. 生物接触氧化技术兼有活性污泥法和生物滤池两者的优点
7、高负荷生物滤池的高负荷是通过限制进水BOD5值和在运行上采取等技术措施而达到的。

A. 处理水回流、二段处理
B. 污泥回流、单级处理
C. 污泥回流、二段处理
D. 不设初沉池
8、以下关于生物脱氮环境条件的描述不正确的是。

A. 硝化反应最佳pH值为8.0~8.4，反硝化反应最佳pH值为6.5~7.5
B. 硝化反应溶解氧宜保持在2mg/L以上，反硝化应控制在0.5mg/L以下
C. 硝化和反硝化反应适宜温度都是20~30℃范围内
D. 硝化与反硝化反应都需要充足的有机物
9、污泥调理的目的是改善污泥脱水性能，降低污泥的比阻，提高机械脱水设备的生产能力。

常用方法有、热处理法、冷冻法和淘洗法。

A. 化学调节法
B. 物理处理法
C. 生物处理法
D. 重力浓缩法
10、污水处理厂污泥中温消化的投配率以5~8%为宜，投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，。

A. pH值下降，产气率降低
B. pH值上升，产气率降低
C. pH值下降，产气率升高
D. pH值下降，产气率升高
七、简答题（共18分）
1、简述活性污泥的机理与净化过程，并绘出微生物好氧分解有机物的代谢模式。

（6分）
2、试分析生物膜法的生物相特点及工艺特点。

（6分）
3、简述厌氧消化的机理。

（6分）
八、计算题（共10分）
1、已知曝气池内混合液悬浮固体平均浓度为3000mg/L，混合液在1000mL量筒内经30min沉淀的污泥量为200mL。

求：（1）污泥容积指数；（2分）
（2）回流污泥浓度（考虑二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素，r取值为1.0）；
（3）若要维持曝气池中上述污泥浓度，则污泥回流比为多少？（2分）
2、某活性污泥法每天产生的剩余污泥为300m3/d，含水率99.6%，经浓缩后含水率降为97%。

求：（1）浓缩污泥的体积；（2分）
（2）经浓缩后的污泥若按5%的投配率投入中温消化池内进行消化，求消化池的容积？（2分）
试卷二
给水部分考题（50分）
一、解释下列名词（每小题2.5分，共10分）
1. 同向凝聚
2. 表面负荷率
3. 有效粒径d10
4. 弗劳德数
二、填空（每空1分，共10分）
1. 我国现行的《生活饮用水卫生标准》规定：.生活饮用水中细菌总数不超过____________,总大肠菌群数不超过____________。

2. 无阀滤池的配水系统属于____________配水系统，普通快滤池的配水系统属于____________配水系统。

3. 絮凝阶段的平均速度梯度G值一般在____________之间，GT值在____________之间。

4. 地面水中的色度主要由____________所引起，通常可用_______________的方法去除；地下水中的色度主要由____________所引起，通常可用_______________的方法去除。

三、判断正误（每题1分，共5分）
1. 水中粒径10~100 μm的杂质颗粒具有布朗运动的特征。

（）
2. 砂滤床的孔径大于80 μm，因此它只能去除大于80 μm的颗粒或微絮凝体。

（）
3. 利用波长260nm的紫外线消毒时，消毒机理是紫外线破坏细菌的用于葡萄糖吸收和新陈代谢作用的酶系统。

（）
4. 相同pH值时二价铁比二价锰的氧化速率快，以致影响二价锰的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。

（）
5. 活性氧化铝除氟受pH值影响很大，在pH5—8范围内效果最好，在pH5.5时吸附量最大。

（）
四、简答题（25分）
1. 影响实际沉淀池的沉淀效率的因素有哪些？请利用平流沉淀池加以讨论。

（10分）
2. 请解释滤床的水力分级现象，它对过滤有哪些危害？为减轻这些危害，有哪些新型滤床出现？（10分）
3. 请简述硫酸铝混凝机理？（5分）
排水部分考题（50分）
一、解释下列名词（每小题2.5分，共10分）
1. 水体自净
2. MLSS
3. 污泥龄
4. 氧垂曲线
二、填空（每空1分，共10分）
1. 城市污水的主要污染物有。

城市二级污水处理厂一级排放
标准中规定BOD5、COD及SS的排放浓度分别为。

2. 空气扩散装置在曝气池内的主要作用是，反映其性能的指标有。

3. 稳定塘是指，土地处理是指。

4. 通过重力浓缩可去除污泥中的水；机械脱水可去除污泥中的水。

5. 二级消化工艺中，第一级消化池作用，第二级消化池作用。

三、判断正误（每题1分，共5分）
1. 国家污水综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行，有国家行业排放标准的执行行业排放标准，其他水污染物排放均执行国家污水综合排放标准。

（）
2. 活性污泥法基本流程中，二沉池的作用是回流活性污泥。

（）
3. 造成湖泊、水库富营养化的主要污染物是BOD5及COD。

（）
4. 延时曝气活性污泥法中的活性污泥处于增长曲线的内源呼吸期。

（）
5. 生物滤池是非淹没式的滤池，采用自然通风供氧；接触氧化池是淹没式的滤池，采用机械装置或鼓风曝气系统供氧。

（）
四、简答题（17分）
1. 何为生物化学需氧量，何为化学需氧量，在水处理领域中如何应用，并请对两者进行对比分析。

（6分）
2. 由氧转移理论可知，液相主体溶解氧浓度变化速率
)
(C
C
K
dt
dC
S
La
-
=
，而氧总转移
系数
V
A
X
D
K
f
L
La
=
，试解释K La的物理含义，并根据上述二式，分析提高dt
dC
的途径。

（4
分）
3. 试述生物膜法的生物相特点及工艺特点。

（4分）
4. 试述厌氧消化的三阶段理论。

（3分）
五、计算题（8分）
1. 某活性污泥法每天产生的剩余污泥为250m3/d，含水率99.6%，经浓缩后含水率降为97.2%。

求浓缩后的污泥体积。

（3分）
2. 从曝气池中取混合液500ml，盛于500ml的量筒中，经30min后的沉淀后污泥量为150ml，试计算SV%。

若曝气池中污泥浓度为3000mg/l，试计算污泥指数SVI值，根据计算结果，判断曝气池运行是否正常。

（5分）
《水质工程学》作业习题（一）
给水处理部分
1．河水总碱度0.1mmol/L （按CaO 计）。

硫酸铝（含Al 2O 3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？设水厂每日生产水量50000m 3,试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％）计。

解：1).投药量含Al 2O 3为：(25mg/L ×16%)/102=0.039mmol/L 若不投加石灰，则反应后的剩余碱度为：3×0.039-0.1=0.017mmol/L 而保证反应顺利进行的剩余碱度一般为0.25~0.5mmol/L(CaO) 故反应不能顺利进行，须投加石灰。

2）水厂每日生产水量50000m 3,石灰纯度按50%计，取剩余碱度0.33 mmol/L 则
[CaO]=3×0.039-0.1+0.33=0.35 mmol/L
水厂每天需投加的石灰量为：（0.35×56）/2×（50000/1000）=1960Kg
2．设聚合铝[Al2（OH ）nCl6-n]m 在制备过程中，控制m=5，n=4，试求该聚合铝的碱化度为多少？
解：因为B=[OH]/3[Al] ×100%
由已知[Al 2（OH ）n Cl 6-n ]m ，控制m=5，n=4
则：B=4/（3×2）×100%=66.7%
3．已知颗粒密度ρ＝2.65g/cm3，粒径d==0.45mm （按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？
解：20℃时水的运动粘度ν=0.01cm 2/s ，ρp =2.65g/cm 3，ρ1=1 g/cm 3，
d==0.45mm
由
u=d p D
C g ⋅-⋅⋅1134ρρρ =
45
.01
165.2980034⋅-⋅⋅D C
=D C 9702 =D C 5.98
1) 设Re<1，则C D =24/Re=24ν/ud = 得
C D=0.293，Re=81.9，不满足要求。

2)设1000<Re<2500,则C D=0.4得，u=98.5/（0.4）1/2=155.74mm/s
Re=ud/ν=155.74×0.45/1=70.083不满足要求。

3）设1<Re<1000,则C D得C D2=100/Re=100ν/ud得C D=1.72
Re=100/1.722=33.8满足要求
故
4．平流沉淀池设计流量为720m3/h。

要求沉速等于或大于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？
解：1）由溢流率u0=Q/A得A=Q/u0
则0.4×103（m/s）=720/3600A
A=500m2
2)E=u i/(Q/A)=u i/u0=0.1/0.4=25%
5．原水泥砂沉降试验数据见下表。

取样口在水面下180cm处。

平流沉淀池设计流量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）。

解：根据上述实验数据，可得悬浮颗粒的沉速分布（沉速计算见下表）。

如下图：
截流沉速在数值上等于表面负荷率：
0u =60500100
900⨯⨯=3cm/min
从图上查的0u =3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于p 0=0.35。

从图上，相当于积分式⎰0
p udp
的阴影部分面积为0.55。

因此得到总去除百分数为：
P=(1-0.35)+55.031
⋅=83.33%
6．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 ）
解：
1080
80d d
K = mm d 08.180=∴
取河砂砂样200g ，用一组筛子过筛，最后称出留在各个筛子上的砂量，填入下表：
筛分试验记录
筛孔 （mm ） 留在晒上砂量
通过该号筛的砂量 质量（g ）
% 质量（g ） % 2.36 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
筛底盘 2.6 1.3 - - 合计200 100
并根据表绘成下图：
从筛分曲线上，筛除大粒径（d>1.48mm）颗粒约筛除16% ，小粒径（d<0.39mm）颗粒约筛除16%,共筛除32%。

7．根据第6题所选砂滤料，求滤速为10m/h的过滤起始水头损失约为多少cm?
已知：砂粒球度系数ф＝0.94；砂层孔隙率m0=0.4;砂层厚度l0=70cm；水温按15℃计；
.解：
ν
ϕ
ν
⋅
⋅
-
⋅
=
2
3
2
0)
1
(
)
1(
180l
d
m
m
g
h
o
过滤起始水头损失公式
,t=15℃,ν=1.14s
m/
102
2
-
⨯
又根据已知
cm
h o
5.
40
3600
100
10
70
)
08
.0
94
.0
1
(
4.0
)4.0
1(
981
10
14
.1
1802
3
2
2
=
÷
⨯
⨯
⨯
⨯
-
⨯
=
∴
-
(d0取过砂量50%的孔径，为0.8mm)
8．根据第6题所选砂滤料作反冲洗试验。

设冲洗强度q=15L/(s.m2)且滤层全部膨胀起来，求滤层总膨胀度约为多少？（滤料粒径按当量粒径计）。

已知：滤料密度ρ＝2.65g/cm3;水的密度按1 g/cm3计；滤层膨胀前孔隙率m0=0.4;水温按15℃计。

解：根据已知条件和公式计算：
cm
d d d p d m
i i
i i eq 0767.02025.059.0%142059.000.1%642000.165.1%2212
1
1'
''=+++++=∴+=∑= 。

所以滤层总膨胀度约为，接近结果成立。

时，上述等式中，当经试算又32.0286.0n 32.0e ,)
1()4.0(288.0)4.01()1()()1014.1(0767.04.2915)1()1()
(4.2977
.131
.254.077.131.2054
.0331
.154
.0077.131.2054.031.10===++=∴-⋅++⋅⨯=∴-⋅++⋅
=-n e e e m e m e m e d q μ
9．设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s ；支管起端流速为2 m/s ；孔口流速为3 m/s 。

试通过计算说明该配水系统的配水均匀性是否达到95％以上。

解：要配水均匀性要求在95%以上，即要求Q a /Q c ≥0.95则 H a ≥9（v 2o +v 2a ）/2g=9（12+22）/（2×9.8）=2.3 而H a =（v/μ）2/2g=（3/0.62）2/（2×9.8）=1.2
故该配水系统的配水均匀性不能达到95%以上。

10．如原水含10 mg/L Fe 2+和2mg/L Mn 2+，求曝气法氧化铁猛时所需的理论空气用量。

4 Fe 2+＋O 2+10H 2O →4Fe(OH)3+8H +
2 Mn 2+＋O 2+2H 2O →2 MnO 2+4 H +
解：与Fe 2+反应的O 2量为：10mg/L/（56×4）×32=1.43mg/L 与Mn 2+反应的O 2量为：2mg/L/（54.9×2）×32=0.58mg/L 所需的理论空气用量为：（1.43+0.58）/21%=9.57mg/L
11. 活性碳吸附试验结果如下：
5 500 6.7 0.0272 6
800 3.9 0.0177 7 1000 3.0 0.0144
（1） 试求浓度为3mg/l 时的q e 值。

（2） 求弗罗因德利希吸附公式德K 和n 值。

解：
（1） 由上表得，浓度为3mg/l 时的q e =14.4mg/g
（2） 按烧杯实验所得值绘图：
7761.0log =∴K 7969.01=n ，
972.5107761.0==∴K ，n=1.255。