2025年注冊給排水工程師考試沖刺試卷給排水系統(tǒng)設(shè)計專項訓(xùn)練考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______試卷內(nèi)容一、計算題（每題10分，共40分）1.某城市給水處理廠設(shè)計水量為5萬m3/d（按日變化系數(shù)Kd=1.2計），采用常規(guī)處理工藝（混凝-沉淀-過濾-消毒）。若濾池設(shè)計濾速為8m/h，每個濾池面積60m2，濾池每天反沖洗一次，反沖洗水量為濾池容積的1.5倍，反沖洗時間為2小時。試計算：（1）每個濾池的設(shè)計水量（m3/h）；（2）濾池每天總反沖洗水量（m3/d）；（3）若消毒劑采用次氯酸鈉，設(shè)計加氯量為10mg/L，按每立方米水加氯量1.0g計算，每小時的加氯量為多少克？每日需投加多少公斤次氯酸鈉？2.某市政污水管道系統(tǒng)初步設(shè)計，某段管道長度L=1200m，管徑D=600mm，管坡i=0.003，采用鋼筋混凝土管（n=0.013），管道充滿度ε=0.65。試計算該段管道的流量Q（m3/s），并判斷該充滿度是否適用于污水管道（說明依據(jù)）。3.某提升泵站需要將流量Q=0.15m3/s的污水從市政管網(wǎng)提升至高度H=15m的污水處理廠，管道總水頭損失hf=8m?，F(xiàn)選備兩臺相同的離心泵，單臺泵的銘牌參數(shù)為：流量q=0.08m3/s，揚程H=25m，效率η=75%。試計算：（1）單臺泵在額定工況下的泵站系統(tǒng)工作效率（ηs）；（2）若兩泵并聯(lián)運行，總流量是多少？并聯(lián)工作時的泵站系統(tǒng)工作效率是多少？（3）若要求泵站總流量為0.15m3/s，且運行效率最高，應(yīng)如何組合運行（單泵或雙泵），并簡述理由。4.某城市新區(qū)規(guī)劃人口為10萬人，人均生活用水量qd=180L/(cap·d)，用水時變化系數(shù)Kh=1.8，日變化系數(shù)Kd=1.2。管網(wǎng)設(shè)計按最高日最高時用水量計算。若該區(qū)域擬采用無壓重力流雨水管網(wǎng)收集雨水，雨水徑流系數(shù)ψ=0.7，地面集水時間t1=30分鐘，管內(nèi)水流時間t2=20分鐘。試計算該區(qū)域最高日最高時要求的雨水設(shè)計流量（L/s），并判斷該雨水系統(tǒng)是否滿足集水時間要求（說明依據(jù)）。二、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述給水廠沉淀池（平流式或輻流式）設(shè)計中，確定沉淀池表面積的基本步驟和涉及的主要參數(shù)。2.比較活性污泥法和生物膜法在污水處理方面的主要技術(shù)特點和應(yīng)用場合。3.簡述排水管道系統(tǒng)設(shè)計中，確定管道埋深的主要因素。4.在進行污水處理廠污泥脫水方案設(shè)計時，通常需要考慮哪些主要因素？三、論述題（20分）某工業(yè)園區(qū)擬建設(shè)一套污水處理廠，處理規(guī)模為1萬m3/d，進水水質(zhì)特點為COD濃度較高（約800mg/L），BOD5/COD比較低（約0.2），氮磷含量也較高。廠址地形較為平坦，用地面積有限。請簡述在工藝方案選擇和總圖布置設(shè)計時，應(yīng)重點考慮哪些問題，并提出相應(yīng)的建議。試卷答案一、計算題1.（1）每個濾池設(shè)計水量=(設(shè)計水量/濾池數(shù)量)=(Qd/N)=(5萬m3/d/Kd)/N其中，Qd=Q*Kd=5萬m3/d*1.2=6萬m3/d=6*24=144m3/hN=濾池數(shù)量=總濾池面積/單個濾池面積=(60m2*K)/60m2=K需要先計算反沖洗時間占用的濾池數(shù)量。反沖洗時間=2小時，每天反沖洗一次。反沖洗期間，該濾池不產(chǎn)水，需要由其他濾池分擔(dān)水量。反沖洗分擔(dān)率=反沖洗時間/一天小時數(shù)=2/24實際參與過濾的濾池數(shù)量=N*(1-反沖洗分擔(dān)率)=N*(1-2/24)=N*(22/24)=11N/12每個濾池的設(shè)計水量=Qd/(實際參與過濾的濾池數(shù)量)=144m3/h/(11N/12)=144*12/(11N)m3/h因N=總濾池面積/單個濾池面積=(60*K)/60=K，故每個濾池設(shè)計水量=144*12/(11K)m3/h假設(shè)K=1（即總共有K個濾池，總過濾面積為60Km2），則每個濾池設(shè)計水量=144*12/11=156.55m3/h(若K不為1，結(jié)果需相應(yīng)調(diào)整，但計算過程類似)。答案：156.55m3/h（2）濾池每天總反沖洗水量=反沖洗水量/濾池數(shù)量*濾池數(shù)量=反沖洗水量=濾池容積*反沖洗倍數(shù)濾池容積=單個濾池面積*濾池深度。題目未給深度，可假設(shè)或設(shè)為H。則總?cè)莘e=60K*Hm3。反沖洗水量=1.5*總?cè)莘e=1.5*60K*Hm3。若假設(shè)濾池有效水深為4m（常見值），則總?cè)莘e=60*4*K=240Km3。反沖洗水量=1.5*240K=360Km3。換算成m3/d：反沖洗水量=360K*24=8640Km3/d。答案：8640Km3/d(假設(shè)濾池有效水深H=4m)（3）每小時的加氯量=設(shè)計水量*加氯量=Qd*Kc=(144m3/h)*(1.0g/m3)=144g/h。每日的加氯量=每小時加氯量*小時數(shù)=144g/h*24h=3456g=3.456kg。答案：144g/h；3.456kg2.管道流量計算公式：Q=A*v=(π/4)*D2*v其中，A=(π/4)*D2=(π/4)*(0.6m)2=(π/4)*0.36m2=0.2827m2。管道流速計算公式：v=Q/A=Q/[(π/4)*D2]=i*D將已知值代入：v=0.003*0.6m=0.0018m/s。計算流量：Q=A*v=0.2827m2*0.0018m/s=0.000509m3/s。將流量單位換算為L/s：Q=0.000509m3/s*1000L/m3=0.509L/s。答案：0.509L/s污水管道設(shè)計充滿度判斷：根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014），污水管道在設(shè)計充滿度下，水流應(yīng)接近于滿流狀態(tài)。通常，設(shè)計充滿度ε的范圍在0.5到0.7之間。當(dāng)ε<0.5時，水流形態(tài)不穩(wěn)定，易產(chǎn)生水躍和漩渦，沖刷力大，不經(jīng)濟；當(dāng)ε>0.7時，水流速度可能過快，對管道壁沖刷加劇，且不易自清。本題計算得到的充滿度ε=0.65。該值在規(guī)范允許的設(shè)計充滿度范圍內(nèi)（0.5<ε<0.7）。答案：該充滿度適用于污水管道。依據(jù)：《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定污水管道設(shè)計充滿度通常在0.5~0.7范圍內(nèi)，以保證水流穩(wěn)定和自清。3.（1）單臺泵在額定工況下的泵站系統(tǒng)工作效率（ηs）是指泵的有效功率與水泵軸功率的比值。水泵的有效功率（Np）=Q*H/η=q*H/η=0.08m3/s*25m/0.75=2.667kW。水泵的軸功率（N）=Np/η=2.667kW/0.75=3.556kW。單臺泵在額定工況下的泵站系統(tǒng)工作效率（ηs）=Np/N=2.667kW/3.556kW=0.75。答案：0.75(或75%)（2）兩泵并聯(lián)運行總流量：對于離心泵，在相同揚程下，并聯(lián)運行的總流量約等于單泵流量的兩倍（當(dāng)單泵運行在高效區(qū)時）?？偭髁縌_total并聯(lián)≈q1+q2=0.08m3/s+0.08m3/s=0.16m3/s。實際上，由于系統(tǒng)揚程（8m）低于單泵額定揚程（25m），兩泵可能都在非高效區(qū)運行，流量會小于理論值。但題目要求計算“總流量”，通常指并聯(lián)后的輸出流量，此處按兩倍單泵流量計算是工程中常見的簡化處理。泵站系統(tǒng)工作效率（ηs）=總有效功率/總軸功率。總有效功率Np_total=Q_total并聯(lián)*H/η=0.16m3/s*8m/0.75=1.707kW?？傒S功率N_total=Np_total/ηs并聯(lián)。因ηs并聯(lián)通常小于η單泵，且計算復(fù)雜，題目未要求精確值，可近似認(rèn)為總軸功率大于總有效功率。若按ηs并聯(lián)=0.7估算，N_total=1.707/0.7≈2.44kW。答案：總流量約為0.16m3/s；泵站系統(tǒng)工作效率約為0.7(估算值，實際需更精確計算)。（3）要求泵站總流量為0.15m3/s，且運行效率最高。分析：單泵流量q=0.08m3/s<0.15m3/s，雙泵并聯(lián)流量0.16m3/s>0.15m3/s。因此，需要兩臺泵運行，但不應(yīng)是并聯(lián)。應(yīng)采用串聯(lián)運行。串聯(lián)運行時，兩臺泵的流量相同（q），揚程疊加。每臺泵提供的揚程H1=H+hf/2≈H=25m(假設(shè)管道水頭損失均分)。串聯(lián)運行總流量Q_total串聯(lián)=q=0.08m3/s。串聯(lián)運行總揚程H_total串聯(lián)=H1+H1=25m+25m=50m?？傒S功率N_total串聯(lián)=Q_total串聯(lián)*H_total串聯(lián)/η=0.08*50/0.75=5.333kW。總有效功率Np_total串聯(lián)=Q_total串聯(lián)*H_total串聯(lián)/η=0.08*50/0.75=5.333kW。串聯(lián)運行泵站系統(tǒng)工作效率ηs并聯(lián)=Np_total串聯(lián)/N_total串聯(lián)=5.333/5.333=1(或100%)。雖然串聯(lián)時揚程高，流量未達(dá)要求，但效率理論上最高（因運行在單泵高效區(qū)）。題目要求流量0.15m3/s，單泵0.08m3/s不夠，雙泵并聯(lián)0.16m3/s超出。實際工程會校核兩泵串聯(lián)在50m揚程下的實際流量是否滿足要求，或選擇不同型號的泵組合。此處按題目條件，最優(yōu)組合是兩泵串聯(lián)。答案：應(yīng)采用兩泵串聯(lián)運行。理由：單泵流量0.08m3/s小于要求流量0.15m3/s，雙泵并聯(lián)流量0.16m3/s大于要求流量。串聯(lián)運行是唯一能提供所需總流量（0.08m3/s）且系統(tǒng)效率理論上最高的方式（兩泵均運行在高效區(qū)）。4.最高日最高時要求的雨水設(shè)計流量計算：Q=qd*P*Kh*Kd/86400其中：qd=180L/(cap·d)，P=1(設(shè)計降雨強度對應(yīng)的頻率)，Kh=1.8，Kd=1.2Q=180*1*1.8*1.2/86400L/s=0.3889L/s≈0.39L/s。雨水系統(tǒng)集水時間判斷：集水時間t=t1+t2=30分鐘+20分鐘=50分鐘=50*60秒=3000秒。根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014），雨水管網(wǎng)設(shè)計集水時間一般不超過30分鐘。當(dāng)集水時間過長時，匯水區(qū)域內(nèi)的雨水徑流會大量積聚，導(dǎo)致下游管道在設(shè)計流量下發(fā)生溢流。本題計算得到的集水時間t=3000秒=50分鐘，大于規(guī)范規(guī)定的30分鐘。答案：雨水設(shè)計流量約為0.39L/s。該雨水系統(tǒng)不滿足集水時間要求。依據(jù)：《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定雨水管網(wǎng)設(shè)計集水時間一般不應(yīng)超過30分鐘，過長會導(dǎo)致下游管道溢流。二、簡答題1.給水廠沉淀池（以平流式為例）確定表面積的基本步驟和涉及的主要參數(shù)：（1）確定設(shè)計水量：根據(jù)給水處理廠的設(shè)計規(guī)模和日變化系數(shù)，計算出沉淀池在設(shè)計條件下的總進水量（m3/h或m3/s）。（2）確定沉淀速度：根據(jù)設(shè)計水量、沉淀池個數(shù)（或設(shè)計考慮的水深），計算出每個沉淀池需要提供的沉淀速度（m/h）。沉淀速度取決于水處理工藝要求、水質(zhì)水量條件、顆粒沉降特性等因素。（3）計算沉淀池表面積：沉淀池表面積A=設(shè)計水量/沉淀速度。計算得到的表面積需考慮排泥、走道等輔助面積，最終確定總表面積。涉及的主要參數(shù)：設(shè)計水量、日變化系數(shù)、沉淀池數(shù)量或個數(shù)、設(shè)計沉淀速度、排泥方式及所需空間。答案：（1）確定設(shè)計水量Qd。（2）確定沉淀速度v。（3）計算表面積：A=Qd/(v*N)，其中N為沉淀池數(shù)量。主要參數(shù)：設(shè)計水量、日變化系數(shù)、沉淀速度、沉淀池數(shù)量。2.活性污泥法和生物膜法的主要技術(shù)特點和應(yīng)用場合比較：活性污泥法：技術(shù)特點：利用曝氣池中培養(yǎng)的富含微生物的活性污泥，與污水混合接觸，微生物降解污染物。工藝相對簡單，處理效率較高，適應(yīng)性強，易于管理。污泥產(chǎn)量較大。應(yīng)用場合：廣泛應(yīng)用于大、中、小型城市污水和工業(yè)廢水處理，特別是處理水量較大、水質(zhì)變化不太劇烈的情況。生物膜法：技術(shù)特點：利用附著在填料（濾料）表面生長的生物膜，利用生物膜上的微生物降解污染物。處理過程相對穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷能力強，節(jié)省能源（通常不需要曝氣），可同步脫氮除磷（如A/O、A2/O工藝），污泥產(chǎn)量較低（剩余污泥量少）。應(yīng)用場合：適用于處理水量較?。ㄐ⌒臀鬯荆⑺|(zhì)水量變化較大、需要同步脫氮除磷、或作為深度處理、處理特定難降解有機物的工藝單元。答案：活性污泥法：利用懸浮微生物處理污水，效率高，適應(yīng)性強，工藝簡單，污泥量大。適用于大中型污水廠。生物膜法：利用附著微生物處理污水，穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷強，節(jié)能，脫氮除磷效果好，污泥少。適用于小型污水廠、水質(zhì)波動大、同步脫氮除磷等。比較：效率（活性高）、抗沖擊負(fù)荷（生物膜強）、能耗（生物膜低）、污泥產(chǎn)量（生物膜低）、工藝復(fù)雜性（活性污泥相對簡單）、應(yīng)用規(guī)模（活性污泥適用范圍廣）。3.排水管道系統(tǒng)設(shè)計中，確定管道埋深的主要因素：（1）地面標(biāo)高：管道起點和終點的地面標(biāo)高決定了管道系統(tǒng)需要克服的地面高程差，是確定系統(tǒng)總體埋深的基礎(chǔ)。（2）地下管線和構(gòu)筑物：管道埋深必須避開上方的給水管、燃?xì)夤?、電力電纜、通信電纜、熱力管等及其他建筑物基礎(chǔ)、人防工程等，需符合相關(guān)安全距離規(guī)定。（3）地質(zhì)條件：土壤性質(zhì)（如流砂、膨脹土）、巖石情況會影響管道的埋設(shè)深度和基礎(chǔ)處理要求。在松軟土層可能需要埋深較大或采取特殊措施。（4）車行荷載：在車行道下的管道，需要根據(jù)交通荷載計算覆土深度，以保證路面安全和管道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（5）凍土深度：在寒冷地區(qū)，管道需要埋設(shè)在冰凍線以下，以防止凍裂或凍脹。（6）與其他設(shè)施的銜接：如與檢查井、雨水口、泵站等構(gòu)筑物的連接，需要保證高程的合理銜接。（7）經(jīng)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下，盡量選擇經(jīng)濟合理的埋深，避免過深增加開挖成本和施工難度。答案：地面標(biāo)高、地下管線構(gòu)筑物、地質(zhì)條件、車行荷載、凍土深度、銜接要求、經(jīng)濟性。4.在進行污水處理廠污泥脫水方案設(shè)計時，通常需要考慮哪些主要因素？（1）污泥性質(zhì)：包括污泥產(chǎn)量、含水率、固體濃度、pH值、溫度、成分（有機物、無機物、金屬離子等）、顆粒大小分布、可生物降解性等。不同性質(zhì)的污泥適合的脫水方法不同。（2）處理規(guī)模：每日污泥產(chǎn)生量決定了所需脫水設(shè)備的處理能力和占地面積。（3）出水水質(zhì)要求：脫水后的污泥含水率要求（如用于農(nóng)用需達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)）、是否需要消毒等。（4）污泥最終處置方式：不同的處置途徑（如農(nóng)用、填埋、焚燒、建材利用）對污泥的最終含水率、穩(wěn)定化程度、熱值等有不同要求，影響脫水工藝的選擇。（5）運行成本：包括設(shè)備投資、電耗、藥劑消耗、維護費用、人工成本等。（6）占地面積：廠區(qū)空間限制對設(shè)備選型有影響。（7）運行管理要求：自動化程度、操作維護的便捷性、對環(huán)境的影響（如噪音、臭氣）等。（8）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：需符合國家和地方關(guān)于污泥處理處置的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)。答案：污泥性質(zhì)、處理規(guī)模、出水要求、處置方式、運行成本、占地面積、管理要求、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。三、論述題某工業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝方案選擇和總圖布置設(shè)計應(yīng)重點考慮的問題及建議：工藝方案選擇：（1）進水水質(zhì)特點分析：COD高（800mg/L）、BOD5/COD低（0.2）、氮磷高。高COD和高BOD5/COD比表明污水中易降解有機物含量高，但微生物降解難度大，需要較長的污泥齡或采用特定工藝。高氮磷含量意味著需要考慮同步硝化反硝化（SND）工藝來去除硝態(tài)氮，并可能需要投加化學(xué)藥劑來去除總磷（TP）。（2）處理規(guī)模：1萬m3/d，屬于小型污水處理廠。工藝選擇應(yīng)考慮技術(shù)成熟度、運行穩(wěn)定性、占地緊湊性以及經(jīng)濟性。（3）脫氮除磷要求：需要明確出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對脫氮除磷的要求，這是工藝選擇的關(guān)鍵驅(qū)動因素。若要求較高，可能需要采用A2/O、氧化溝、SBR等具備脫氮除磷功能的工藝。（4）污泥處理：高有機物含量可能導(dǎo)致污泥產(chǎn)量較大，需要考慮高效的污泥處理和處置方案，如污泥厭氧消化、好氧消化、脫水等。（5）技術(shù)經(jīng)濟比較：對幾種可能的工藝方案（如傳統(tǒng)的A2/O、改良型A2/O、氧化溝、MBR等）進行技術(shù)、經(jīng)濟、占地、運行管理等方面的綜合比較，選擇最優(yōu)方案。建議：工藝方案選擇建議：*鑒于高BOD5/COD比，可考慮采用缺氧-好氧（A/O）工藝作為基礎(chǔ)，通過缺氧段實現(xiàn)反硝化脫氮。*為滿足高脫氮要求，可在A/O基礎(chǔ)上增加厭氧段前置，形成厭氧-缺氧-好氧（A2/O）工