水质工程学（上） 考试试卷一1、平流沉淀池设计流量为720m 3/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m 2？（2）沉速为0.1mm/s 的颗粒，可去除百分之几？(10’) 解：已知 Q=720m 3/h=0.2m 3/s u 0=0.4mm/s u i =0.1mm/s1) 所需沉淀池平面积为23050104.02.0m u Q A =⨯==- 2) 沉速为0.1mm/s 的颗粒的去除率为25.04.01.00===u u E i 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900m 3/h ，表面积为500m 2，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’）解：已知 h=180cm Q=900m 3/h A=500m 2 沉速计算沉速分布见下图。
沉降速度（cm/min ）小于该沉速的颗粒组成分数截留沉速u 0=A Q =60500100900⨯⨯=3cm/min 从图上查得u 0=3cm/min 时，小于该沉速的颗粒组成部分等于p 0=0.30。
从图上，相当于积分式⎰p u dp 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）。
（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Al 2O 3 为25mg/l ×16%=4mg ， Al 2O 3 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 ，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u o 。
解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速u o满足uHVL=得HLVu=2）当水流至距池末端L52处时，最小颗粒沉速u'满足153uHVLt'==得HLVu35='当水流至距池末端L51处时，最小颗粒沉速u''满足1251uutHVLt''''-='=VAQV3232=='得HLVu910=''当水流至距池末端时，最小颗粒沉速u'''满足21351uututHVLt''''''-'''-=''=VAQV3131==''得HLVu32='''所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速u o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u o。
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C—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：C—出水中i浓度）进水中i初始浓度；e解：1)由CSTR一级反应方程式可得：t=(C0/C e-1)/k=(10-1)/2=4.5h2) 由PF一级反应方程式可得：t=(㏑C0-㏑C e)/k=1.15hd=0.54mm，K80=2.0。
试问筛选滤2、188、某天然海砂筛分结果见下表根据设计要求：10料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样200g）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。
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。
水质工程学(上)考试试卷四1、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c 0，t 时后尚存活的细菌密度为c i ，被杀死的细菌则为c 0-c i ，若为CMB 型反应器，根据题意，在t 时刻%5.9900=-c c c i即0005.0c c i =细菌被灭火率等于细菌减少速率 于是()i i i c kc c r 85.0=-= 即min 23.6200ln 85.01005.0ln 85.0100==-=c c t 若为CSBR 型反应器，根据题意，min 1.23485.01991005.085.0111000==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=c c c c k t i1、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 m 3/(d.人)；综合生活用水定额：0.31 m 3/(d.人）解：最高日居民生活用水量： Q 1=qN f=0.2×65×104×100% =1.3×105m 3q ——最高日生活用水量定额，m 3/(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： Q 2=qN=0.31×65×104 =2.015×105m 3q ——综合生活用水定额，查表知； N ——设计年限内计划人口数；水质工程学(上)考试试卷六1、某城市最高日用水量为15万m 3/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（m 3/s ）。
215.00℅4.17℅2.78℅K h =6.004.17=1.44占最高日用水量百分数（℅）1--用水量变化曲线； 2--二级泵站设计供水线城市用水量变化曲线时间(h)解： 最高日最高时的流量： Q 1=15×104×6% =9000m 3平均时的流量： Q 2=15×104/24 =6250m 3一级泵站的设计流量： Q I =a ×Q d /T=(1.10×15×104)/24 =6875m 3/h二级泵站的设计流量：Q=Q 1=9000m 3/h1、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？掌握大阻力配水系统的基本原理和公式220⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛a nw f w f ≤0.29的推导过程。
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H ‘a 和H ‘c 表示。
H ‘c = H ‘a +(v 02+v a 2) ① 设上述各项水头损失均与流量平方成正比，则有：H ‘a =（S 1 + S ‘2）Q a 2H ‘c =（S 1 +S ‘‘2）Q c 2 式中 Q a —孔口a 出流量； Q c —孔口c 出流量；S 1—孔口阻力系数。
当孔口尺寸和加工精度相同时，各孔口S 1均相同； S ‘2 ，S ‘‘2—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：2''12'122022''121S S S S Q g v v S S Q a a C ++++•+=由上式可知，两孔口出流量不可能相等。
但使Q a 尽量接近Q c 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S 1。
增大S 1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S 1的方法而是减小干管和支管进口流速v 0和v a ，同样可使布水趋于均匀。
从①式可以看出，v 0和v a 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。
水质工程学(上)考试试卷八1、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10/0=e C C ，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；e C —出水中i 浓度） 提示：1)由CSTR 一级反应方程式可得：t=(C 0/C e -1)/k=(10-1)/2=4.5h2) 由PF 一级反应方程式可得： t=(㏑C 0-㏑C e )/k=1.15h水质工程学(上)考试试卷九1、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10/0 e C C ，且属于一级反应，k=2h -1。