水工藝設(shè)備基礎(chǔ)試題及其答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種水泵屬于葉片式泵的范疇？A.活塞泵B.螺桿泵C.離心泵D.隔膜泵2.快濾池運(yùn)行時(shí)，濾層中截留雜質(zhì)最多的區(qū)域通常位于：A.濾層底部B.濾層中部C.濾層頂部D.整個(gè)濾層均勻分布3.曝氣池中，以下哪種曝氣設(shè)備的氧轉(zhuǎn)移效率最高？A.穿孔管曝氣B.微孔曝氣器C.表面曝氣機(jī)D.射流曝氣器4.氣浮工藝中，溶氣水釋放后產(chǎn)生的微氣泡直徑通常為：A.1-10μmB.50-100μmC.200-500μmD.1-2mm5.反滲透膜分離過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)水流通過(guò)膜的主要?jiǎng)恿κ牵篈.濃度差B.壓力差C.電位差D.溫度差6.用于測(cè)量管道內(nèi)瞬時(shí)流量的儀表是：A.電磁流量計(jì)B.容積式流量計(jì)C.轉(zhuǎn)子流量計(jì)D.超聲波流量計(jì)7.以下哪種消毒設(shè)備在使用時(shí)需現(xiàn)場(chǎng)制備消毒藥劑？A.液氯鋼瓶B.次氯酸鈉發(fā)生器C.紫外線消毒器D.臭氧發(fā)生器8.生物轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速通?？刂圃冢篈.0.1-0.5r/minB.0.8-3r/minC.5-10r/minD.10-20r/min9.離心泵的理論揚(yáng)程與葉輪的哪些參數(shù)直接相關(guān)？A.葉輪直徑、轉(zhuǎn)速、葉片出口角B.葉輪厚度、進(jìn)口直徑、轉(zhuǎn)速C.葉片數(shù)量、進(jìn)口壓力、轉(zhuǎn)速D.葉輪材料、出口壓力、葉片曲率10.濾池反沖洗時(shí)，反沖洗強(qiáng)度過(guò)大可能導(dǎo)致的問(wèn)題是：A.濾料流失B.濾層膨脹不足C.沖洗時(shí)間延長(zhǎng)D.水頭損失增加11.以下哪種設(shè)備屬于污水深度處理中的脫氮設(shè)備？A.格柵B.生物濾池C.沉砂池D.初沉池12.壓力式過(guò)濾器與重力式過(guò)濾器的主要區(qū)別在于：A.濾料種類B.運(yùn)行壓力C.過(guò)濾速度D.反沖洗方式13.羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理屬于：A.容積式B.葉片式C.噴射式D.往復(fù)式14.紫外線消毒的有效波長(zhǎng)范圍是：A.100-200nmB.200-280nmC.300-400nmD.400-500nm15.以下哪種設(shè)備可同時(shí)實(shí)現(xiàn)除鐵、除錳和去除有機(jī)物的功能？A.離子交換器B.活性炭吸附池C.曝氣生物濾池D.沉淀池二、填空題（每空1分，共20分）1.水泵的主要性能參數(shù)包括流量、揚(yáng)程、功率、______和允許吸上真空高度。2.快濾池的濾料層通常由______和______組成，常見的濾料有石英砂、無(wú)煙煤等。3.曝氣設(shè)備的氧轉(zhuǎn)移效率（EA）是指______與______的比值。4.氣浮工藝中，溶氣罐的工作壓力一般控制在______MPa，溶氣水回流比通常為______。5.反滲透膜的截留分子量一般小于______，可有效去除水中的______、______等溶質(zhì)。6.生物接觸氧化池的填料按材質(zhì)可分為______、______和______三大類。7.消毒設(shè)備中，______消毒會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷（THMs）副產(chǎn)物，而______消毒無(wú)持續(xù)殺菌能力。8.離心泵的氣蝕余量（NPSH）分為______和______，設(shè)計(jì)時(shí)需確保裝置氣蝕余量大于泵的必需氣蝕余量。9.濾池的反沖洗方式包括______、______和表面輔助沖洗三種。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述離心泵的工作原理及啟動(dòng)前需灌泵的原因。2.快濾池的反沖洗過(guò)程包括哪些步驟？反沖洗強(qiáng)度和反沖洗時(shí)間如何確定？3.比較微孔曝氣器與表面曝氣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，說(shuō)明各自適用的場(chǎng)景。4.氣浮設(shè)備中溶氣釋放器的作用是什么？其性能對(duì)氣浮效果有哪些影響？5.生物膜法處理設(shè)備（如生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池）與活性污泥法相比，具有哪些特點(diǎn)？四、計(jì)算題（共30分）1.（10分）某水廠需選用離心泵輸送清水，設(shè)計(jì)流量Q=180m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=45m。已知管網(wǎng)特性曲線方程為H=20+0.002Q2（Q單位：m3/h），試計(jì)算：（1）水泵與管網(wǎng)的工作點(diǎn)流量和揚(yáng)程；（2）若現(xiàn)有水泵型號(hào)為IS150-125-250（性能參數(shù)：Q=160-280m3/h，H=50-32m，η=78%-82%），判斷該泵是否滿足設(shè)計(jì)要求（需繪制或說(shuō)明判斷依據(jù)）。2.（10分）某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為Q=30000m3/d，采用快濾池進(jìn)行深度處理，設(shè)計(jì)濾速v=8m/h，單格濾池面積不超過(guò)60m2，試計(jì)算：（1）濾池的總過(guò)濾面積；（2）濾池的分格數(shù)（需考慮1格備用）。3.（10分）某曝氣池處理城市污水，進(jìn)水BOD5=250mg/L，出水BOD5=20mg/L，設(shè)計(jì)流量Q=40000m3/d，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.6kgMLSS/kgBOD5，污泥衰減系數(shù)Kd=0.05d?1，混合液懸浮固體濃度MLSS=3500mg/L，曝氣池有效容積V=5000m3。試計(jì)算：（1）每日去除的BOD5總量；（2）曝氣池的需氧量（以O(shè)2計(jì)，單位kg/d）。五、綜合分析題（共30分）某工業(yè)園區(qū)污水處理廠原采用“格柵+沉砂池+初沉池+普通活性污泥法”工藝，出水水質(zhì)中COD、BOD5達(dá)標(biāo)，但NH3-N（氨氮）濃度為25mg/L（排放標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L），需進(jìn)行工藝改造。假設(shè)你是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，需提出設(shè)備改造方案。要求：（1）分析NH3-N超標(biāo)可能的原因；（2）提出至少3種可提升脫氮效果的設(shè)備或工藝改進(jìn)措施，并說(shuō)明其工作原理；（3）針對(duì)其中一種措施，給出關(guān)鍵設(shè)備的選型參數(shù)（如曝氣設(shè)備的供氧量、填料的比表面積等）。水工藝設(shè)備基礎(chǔ)試題答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.C3.B4.B5.B6.A7.B8.B9.A10.A11.B12.B13.A14.B15.C二、填空題1.效率2.承托層；濾料層3.轉(zhuǎn)移到水中的氧量；曝氣設(shè)備輸入的總氧量4.0.3-0.5；15%-30%5.100；無(wú)機(jī)鹽；小分子有機(jī)物6.塑料；纖維；無(wú)機(jī)（或陶瓷、活性炭）7.液氯；紫外線8.裝置氣蝕余量；必需氣蝕余量9.單水反沖洗；氣水聯(lián)合反沖洗三、簡(jiǎn)答題1.離心泵工作原理：離心泵通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉片推動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，液體在離心力作用下從葉輪中心被甩向邊緣，獲得動(dòng)能和壓能；葉輪中心形成低壓區(qū)，液體在大氣壓作用下被吸入泵內(nèi)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸水。啟動(dòng)前灌泵的原因：離心泵無(wú)自吸能力，若泵內(nèi)和吸水管內(nèi)存在空氣，空氣密度遠(yuǎn)小于水，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力不足以形成足夠的真空度，無(wú)法將水吸入泵內(nèi)（即“氣縛”現(xiàn)象），因此需灌泵排盡空氣。2.反沖洗步驟：①關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，停止過(guò)濾；②開啟反沖洗排水閥，啟動(dòng)反沖洗水泵或鼓風(fēng)機(jī)（氣水聯(lián)合時(shí)）；③先進(jìn)行氣沖（氣水聯(lián)合）或直接水沖，使濾料膨脹、相互摩擦，去除截留的雜質(zhì)；④反沖洗結(jié)束后，關(guān)閉反沖洗設(shè)備，靜置濾料層；⑤開啟進(jìn)水閥，恢復(fù)過(guò)濾。反沖洗強(qiáng)度確定：根據(jù)濾料的密度、粒徑和水溫，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式（如L=1.06d??√(ρs-ρ)/ρ）計(jì)算，一般石英砂濾料的反沖洗強(qiáng)度為12-15L/(s·m2)；反沖洗時(shí)間需保證雜質(zhì)充分排出，通常5-8min（單水沖洗）或3-5min（氣水聯(lián)合）。3.微孔曝氣器：優(yōu)點(diǎn)是氣泡?。?-3mm）、比表面積大、氧轉(zhuǎn)移效率高（EA=20%-30%）；缺點(diǎn)是易堵塞，需定期清洗，適用于低污泥濃度、高氧需求的曝氣池（如城市污水生化池）。表面曝氣機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)曝氣和混合；缺點(diǎn)是氧轉(zhuǎn)移效率較低（EA=8%-15%），受池深限制（一般≤5m），適用于小型曝氣池或需要強(qiáng)化混合的場(chǎng)景（如氧化溝）。4.溶氣釋放器的作用：將高壓溶氣水（0.3-0.5MPa）通過(guò)減壓釋放，使溶解的空氣以微氣泡形式析出（直徑50-100μm），并均勻分布在水中，與懸浮物附著形成浮渣。對(duì)氣浮效果的影響：釋放器的孔徑、結(jié)構(gòu)決定了氣泡的大小和均勻性?？讖竭^(guò)小易堵塞，氣泡過(guò)大（>100μm）則與顆粒附著能力弱；釋放器分布不均會(huì)導(dǎo)致局部氣泡密度不足，影響上浮效率。5.生物膜法特點(diǎn)：①微生物附著在填料上，污泥齡長(zhǎng)，可增殖世代時(shí)間長(zhǎng)的硝化菌，脫氮效果好；②生物相豐富（細(xì)菌、真菌、原后生動(dòng)物），抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；③無(wú)需污泥回流系統(tǒng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單；④填料需定期更換或清洗，投資成本較高；⑤適用于低濃度污水或深度處理（如生物濾池）。四、計(jì)算題1.（1）工作點(diǎn)為水泵特性曲線與管網(wǎng)特性曲線的交點(diǎn)。設(shè)水泵特性曲線為H泵=H0-aQ2（假設(shè)為近似拋物線），但題目未直接給出泵的特性方程，需聯(lián)立管網(wǎng)方程H=20+0.002Q2與設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=45m，代入得：45=20+0.002Q2→Q2=(45-20)/0.002=12500→Q=111.8m3/h（此為管網(wǎng)在設(shè)計(jì)揚(yáng)程下的流量，但實(shí)際工作點(diǎn)需水泵特性與管網(wǎng)匹配）。（注：更準(zhǔn)確的方法是假設(shè)水泵的實(shí)際特性曲線為H泵=Hmax-bQ2，例如IS150-125-250的Hmax=50m（Q=0時(shí)），Q=280m3/h時(shí)H=32m，代入得：32=50-b×2802→b=(50-32)/(2802)=18/78400≈0.00023管網(wǎng)方程H=20+0.002Q2聯(lián)立H泵=H管網(wǎng)：50-0.00023Q2=20+0.002Q2→30=0.00223Q2→Q≈√(30/0.00223)≈116m3/h，H=20+0.002×1162≈20+26.9=46.9m（2）設(shè)計(jì)流量180m3/h，而泵在Q=180m3/h時(shí)的揚(yáng)程：H=50-0.00023×1802=50-0.00023×32400=50-7.45=42.55m，略低于設(shè)計(jì)揚(yáng)程45m，但流量180m3/h在泵的性能范圍內(nèi)（160-280m3/h），且效率η≈80%（中間值），因此可通過(guò)調(diào)節(jié)閥門或并聯(lián)泵滿足需求，該泵基本適用。2.（1）總過(guò)濾面積F=Q/(v×24)=30000/(8×24)=30000/192=156.25m2（2）單格面積≤60m2，需分格數(shù)n≥156.25/60≈2.6，取3格；考慮1格備用，總分格數(shù)=3+1=4格（實(shí)際運(yùn)行時(shí)3格工作，1格反沖洗或備用）。3.（1）每日去除BOD5量=Q×(S0-Se)=40000m3/d×(250-20)mg/L=40000×230g/d=9200kg/d（2）需氧量O2=1.42×(去除的BOD5量)-1.42×Y×(MLSS×V×Kd)（根據(jù)活性污泥法需氧量公式）其中，剩余污泥量ΔX=Y×(S0-Se)×Q-Kd×MLSS×V=0.6×9200-0.05×3500×5=5520-875=4645kg/d需氧量O2=1.42×(9200)-1.42×4645≈13064-6596=6468kg/d（或簡(jiǎn)化為O2=1.42×(S0-Se)×Q×(1-Y×Kd×V/(Q×(S0-Se)))，結(jié)果相近）五、綜合分析題1.NH3-N超標(biāo)原因：①曝氣池溶解氧不足，硝化菌（好氧自養(yǎng)菌）活性受抑制；②污泥齡過(guò)短（普通活性污泥法泥齡5-8d，硝化需泥齡≥10d），硝化菌無(wú)法富集；③水溫過(guò)低（<15℃時(shí)硝化速率下降）；④碳氮比（C/N）失衡，異養(yǎng)菌與硝化菌競(jìng)爭(zhēng)底物。2.改進(jìn)措施：（1）增設(shè)硝化液回流系統(tǒng)（內(nèi)回流）：在曝氣池后設(shè)硝化液回流泵，將硝化后的混合液回流至缺氧區(qū)（需新增缺氧池），利用原水中的碳源進(jìn)行反硝化脫氮。關(guān)鍵設(shè)備：回流泵（流量為進(jìn)水流量的200%-400%，揚(yáng)程5-8m）。（2）投加生物填料（如MBBR懸浮填料）：在曝氣池中投加比表面積大（500-800m2/m3）、密度接近水的塑料填料，為硝化菌提供附著載體，延長(zhǎng)泥齡。關(guān)鍵參數(shù)：填料填充率30%-50%，材質(zhì)HDPE（高密度聚乙烯）。（3）更換為微孔曝氣器：原普通活性污泥法可能采