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水质工程学（上）习题、思考题思考题一1、水中杂质按尺寸大小可分成几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。2、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的水质特点。3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。4、反应器原理用于水处理有何作用和特点？5、混合与返混在概念上有何区别？返混是如何造成的？6、PF型（合塞流反应器）和CMB型反应器（间歇完全混合反应器）为什么效果相同？两者优缺点比较。7、3种理想反应器的容积或物料停留时间如何求得？试写出不同反应级数下3种理想反应器内物料的平均停留时间公式。习题二1、在实验室内作氯消毒试验。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？（连续式完全混合反应器）2、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中i浓度之比为Co/Ce=10,且属一级反应，k=2h-1。求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？（注：Co—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度）思考题三（水质指标和废水出路）1，何为水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？污水处理工程的任务是什么？2，废水水质有哪几种指标？其在实际工作中有何作用？3，试讨论生活污水和工业废水的特征。4，为何制定了地面水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准的主要内容有哪些？5，说明生化需氧量及化学需氧量的基本概念，并比较它们的优缺点及适用条件。6，比较不同来源BOD数值的条件是什么？为什么？7，生化需氧量间接表示废水中有机物的含量，废水中有机物的量是一定的，为什么第一阶段生化需氧量随温度的不同而变化？8，什么叫做第一阶段和第二阶段生化需氧量？9，有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行，这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物的情况怎样？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？10，BOD5这一指标在实用上有何缺点，为什么现在仍广泛地应用这一指标？11，COD和BOD的数值关系如何？举例说明之。12，某一水样200C的生化需氧量（Yt）测定结果如下：试确定此水样的K1、La及BOD5(Y5)的值.t(日)246810Yt(mg/1)111822242613，如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的2天300C生化需氧量为200mg/1，求该污水5天200C的生化需氧量（BOD5）。200C时，K1=0.1日-1。14，根据某污水厂资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为160升，试求该污水的BOD5浓度（mg/1）。15，悬浮固体的组成如何？县浮固体这一指标在实用上有何意义？16，试述废水的PH、碱度、氮、磷、硫、有毒化合物和重金属诸指标在实际工作中的意义。17，废水的出路有哪些？废水出路的选择由什么因素决定，应考虑什么问题？思考题四（水体的自净和水质模式）1，地面水的功能是什么？2，控制水体污染的重要意义何在？3，什么是水体的正常生物循环？向水体排放的污染物质过多为什么能破坏水体的正常生物循环？4，什么叫水体的自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？其变化规律如何？5，水体自净能力和水质目标有何关系？水体自净能力的利用有何实际意义？6，水体自净过程包括哪些过程（或环节）？7，说明河流中氧的平衡计算的意义。根据氧垂曲线，可以说明些什么问题？8，进行水体自净计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于4mg/1为依据的，但在北方严寒地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是为什么？9，影响水体耗氧和复氧的因素有哪些？在水体自净计算中，对于有机污染物的去除，为什么通常仅考虑有机物的耗氧和大气的复氧两个因素？10，河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率95%）Q=3m3/S流速V=0.2m/s溶解氧（DO）含量夏季7mg/1冬季9mg/1废水（含氯有机废水）：最大流量q=100m3/hr氰（CN）浓度Co=10mg/1BOD5BOD5=300mg/1河水中原无氰化物。（1）为了保证河水水质和河道两岸的环境卫生，估算废水所需的处理程度。（2）考虑上述废水处理方法时，水质控制因素是废水排入河道后的河水中的氰化物还是溶解氧含量？为什么？11，河水：最早年最早月平均时流量（保证率95%）Q=32m3/s(v=0.25m/s)生化需氧量BOD5=3mg/1产氧量Dm10%水温T=200C耗氧常数K1(20)=0.1日-1复氧常数K2(20)=0.2日-1城市污水：最大流量q=75000m3/d=0.87m3/s生化需氧量BOD5=300mg/1溶解氧DO=0要求污水排放口下游6公里处溶解氧不小于4mg/1，生化需氧量BOD5不大于4mg/1，确定此城市污水所需的处理程度。12，设有一较大的河流，其复氧常数K2为0.4日-1，流速为V=5Km/h，污水排放点处河中溶解氧饱和，数值为DO=10mg/1。与河水流量相比，污水流量很小，因而排放后排污口处混合水的溶解氧可认为是饱和的，其需氧量（最终生化需氧量）为20mg/1，耗氧常数为K1=0.2日-1。试确定排污点下游30公里处的溶解氧值。13，对于把废水排向河口的情况，（一般水比较浅，含盐度比较低）有什么自然条件可以得到比较大的稀释比？思考题五1、何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。2、混凝过程中，压缩双电层和吸附一电性中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水PH值的关系。3、高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？4、什么叫助凝剂？常用的助凝剂有哪几种？在什么情况下需投加助凝剂？5、何谓同向絮凝和异向絮凝？两者的凝聚速率（或碰撞速率）与哪些因素有关？6、混凝控制指标的哪几种？为什么要重视混凝控制反应指标的研究？你认为合理的控制指标如何确定？7、絮凝过程中，G值的真正涵义是什么？沿用已久的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。8、影响混凝效果的主要因素有哪几种？这些因素如何影响混凝效果的？9、何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？10、前水厂中常用的混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制G值的作用是什么？11、当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种？各有何优缺点？在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小？12、采用机械絮凝池时，为什么要采用3~4档搅拌机且各挡之间需用隔墙分开？习题六1、某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10%计，试求溶解池和溶液池体积各为多少？2、隔板絮凝池设计流量75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3。絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多少？（水厂自用水量按5%计）。3、某机械絮凝池分成3格。每格有效尺寸为2.6m(宽)*2.6m(长)*4.2m(深)。每格设一台垂直轴桨板搅拌器，构造按图，设计各部分尺寸：r2=1050mm；桨板长1400mm，宽120mm；r0=525mm。叶轮中心点旋转线速度为：第一格ひ1=0.5m/s第二格ひ2=0.32m/s第三格ひ3=0.2m/s求:3台搅拌器所搅拌功率及相应的平均速度梯度G值(水温按20℃计)。105014005254、设原水悬浮物体积浓度Ф=5*10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数=1，水温按15℃计。设计流量Q=360。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求：（1）絮凝池按PF型（合塞流）0反应器考虑，经15分钟絮凝后，水中颗粒浓度将降低百分之几？（2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑），絮凝池总体积与（1）同。搅拌总功率为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度后降低百分之几？5、设计流量40000m3/d，试设计往复式隔板絮凝池（设计参数自选）。设计流量50000m3/d，试设计水平轴机械搅拌絮凝池（设计参数自选）设计流量60000m3/d，试设计折板絮凝池（设计参数自选）。思考题七1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？2、已知悬浮颗粒密度和粒径，可否采用公式直接求得颗粒沉速？为什么？3、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、长度各表面积关系如何？4、影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？5、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速成关系如何？两者涵义有何区别？6、设计平流沉淀池是主要根据时间、表面负荷还是水平流速？为什么？7、平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？8、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60度？9、澄清池的基本原理和主要特点是什么？习题八1、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？2、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）所需沉定池平面积为多少平方米？试设计平流沉淀迟（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？3、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水下面180m处。平流池设计流量为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？（Co表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。沉降试验数据I取样时间（min）015203060120180C/Co10.980.880.700.300.120.084、设计流量为100000m3/d，试设计机械搅拌絮凝池（设计参数自选）。思考题九（水的物理处理（二）澄清法）1，试说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，说明它们的内在联系与区别。水中颗粒密度Ps=2.6克/厘米s，粒径d=0.1毫米，求水温为100C时颗粒的沉速。2，影响沉淀与上浮的因素有哪些？3，非凝聚性悬浮颗粒在静置条件下的沉降数据列于表中。试确定理想平流式沉淀池当流过率（表面负荷）为1.8米3/米2时的悬浮颗粒去除百分率。试验用沉淀柱有效高为240厘米。C表示在时间t时由各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度C。代表初始悬浮物浓度。4，生活污水悬浮物浓度300毫克/升，静置沉降试验所得资料如表5-4所示。求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。5，水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒在静水中沉降的基本规律。6，如何进行污水的沉降柱性能试验？在沉淀曲线上反映出哪些主要参数？并如何根据沉降柱试验来确定沉淀池的沉淀效率？颗粒的总去除率又是如何求导的？7，何为颗粒的截留速度，其作用是什么？8，污水性质及沉淀试验资料同习题4，污水流量1000米3/时。试求：（1）采用平流式、竖流式和辐流式沉淀池，它们各自的池数及澄清区的有效尺寸；（2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。9，已知初沉池的污水设计流量Q=1200米3/时，悬浮固体SS=200mg/1。设沉淀效率为55%，根据性能曲线查得U0=2.8米/时。若采用竖流式沉淀池，求池数及沉淀区尺寸。设污泥的含水率为98%，确定污泥斗的有效容积为多少？10，二次沉淀池的工作对整个活性污泥法处理系统的运行有何重要作用，它与初沉池有何区别，设计中应如何考虑？11，沉淀池刮泥排泥方法有哪些？各在什么条件下采用？12，设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流工沉砂池有何区别？13，已知：Q平均=0.12m3/s;Q最大=0.21m3/s；Q最小=0.036m3/s;人口为10万，污水量按1001/人日计，沉砂量为0.21l/人日。设计一曝气沉砂池和平流式沉砂池并画草图。14，已知某工厂排放的废水量Q=6000m3/d，时变化系数为1.5，废水中的悬浮固体含量SS=320mg/1，要求经过初沉后处理出水中的SS为80mg/1，沉淀试验所得数据如下表，试设计一座平流式沉淀池并画草图。时