(2025年)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20分）1.以下關(guān)于離心泵工作原理的描述中，正確的是（）。A.依靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液體甩出，同時在葉輪中心形成真空吸入液體B.利用轉(zhuǎn)子與定子間的容積變化實(shí)現(xiàn)吸排液體C.通過葉片推動液體沿軸向流動，適用于大流量低揚(yáng)程場景D.需在啟動前注滿液體，否則無法形成足夠的真空度2.某曝氣池中，若混合液溫度從20℃升至30℃，其他條件不變時，氧轉(zhuǎn)移效率會（）。A.升高B.降低C.不變D.先升后降3.關(guān)于V型濾池的特征，下列描述錯誤的是（）。A.采用氣水聯(lián)合反沖洗B.濾料層通常為單層石英砂C.兩側(cè)的V型進(jìn)水槽可均勻布水D.反沖洗時表面掃洗水由V型槽進(jìn)入4.平流式沉淀池的排泥設(shè)備中，適用于較大池寬（>12m）且排泥效率較高的是（）。A.多斗排泥B.鏈帶式刮泥機(jī)C.行車式吸泥機(jī)D.靜水壓力排泥5.下列關(guān)于計量泵的說法，錯誤的是（）。A.可精確調(diào)節(jié)流量，適用于加藥系統(tǒng)B.屬于容積式泵，通過柱塞或隔膜的往復(fù)運(yùn)動工作C.流量調(diào)節(jié)范圍通常為額定流量的10%-100%D.無需安裝安全閥，因自身可承受高壓6.某機(jī)械曝氣設(shè)備的充氧能力為2.5kgO?/(kW·h)，當(dāng)電機(jī)功率為15kW時，理論上每小時最大充氧量為（）。A.37.5kgB.22.5kgC.15kgD.45kg7.壓力式過濾器與重力式過濾器的主要區(qū)別在于（）。A.濾料種類B.運(yùn)行壓力C.反沖洗方式D.處理水質(zhì)8.以下哪種設(shè)備不屬于氣浮工藝的關(guān)鍵設(shè)備？（）A.溶氣罐B.釋放器C.刮渣機(jī)D.沉淀池9.離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)n_s增大時，其性能傾向于（）。A.流量減小，揚(yáng)程增大B.流量增大，揚(yáng)程減小C.流量和揚(yáng)程均增大D.流量和揚(yáng)程均減小10.某水廠采用虹吸濾池，當(dāng)濾層水頭損失達(dá)到設(shè)定值時，觸發(fā)反沖洗的關(guān)鍵部件是（）。A.虹吸管B.排水槽C.進(jìn)水堰D.濾頭二、填空題（每空1分，共20分）1.水泵的基本性能參數(shù)包括流量、揚(yáng)程、功率、效率和（）。2.曝氣設(shè)備的充氧能力通常用（）和（）兩個指標(biāo)衡量。3.沉淀池的類型按水流方向可分為平流式、（）和輻流式；按功能可分為初沉池和（）。4.過濾過程的主要機(jī)理包括攔截、（）和（）。5.離心泵的特性曲線包括（）、（）和效率曲線。6.氣浮工藝中，溶氣方式主要有（）、（）和泵前插管式。7.機(jī)械攪拌澄清池的主要組成部分包括（）、（）和分離室。8.反滲透裝置的核心部件是（），其分離機(jī)理基于（）。9.活性污泥法中，曝氣設(shè)備的作用是（）和（）。10.濾池反沖洗的目的是（）和（）。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述離心泵啟動前需灌泵的原因及常見的灌泵方法。2.比較鼓風(fēng)曝氣設(shè)備與機(jī)械曝氣設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。3.說明濾池反沖洗強(qiáng)度的定義及確定方法，并分析反沖洗強(qiáng)度過小或過大的影響。4.平流式沉淀池的設(shè)計中，為什么要控制水平流速和有效水深？5.列舉三種常見的加藥設(shè)備，并說明其適用的藥劑類型及工作原理。四、計算題（每題10分，共20分）1.某離心泵的性能曲線方程為H=40-0.002Q2（H為揚(yáng)程，m；Q為流量，m3/h），管路特性曲線方程為H=15+0.001Q2。試求該泵的工況點(diǎn)流量和揚(yáng)程，并繪制簡要示意圖說明工況點(diǎn)的意義。2.某城市污水廠曝氣池設(shè)計流量Q=10000m3/d，進(jìn)水BOD?=200mg/L，出水BOD?=20mg/L，污泥負(fù)荷Ns=0.3kgBOD?/(kgMLSS·d)，曝氣池內(nèi)MLSS=3000mg/L，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(20)=0.2h?1，曝氣池有效體積V=2000m3，水溫T=25℃，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L。試計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（20℃，1atm）的需氧量SOR（保留兩位小數(shù)）。（提示：需氧量公式為O?=1.47Q(S?-Se)/1000+4.6ΔX，其中ΔX=Q(S?-Se)/(1000Ns)）答案一、單項(xiàng)選擇題1.A（解析：B為容積泵原理，C為軸流泵特點(diǎn)，D錯誤，離心泵啟動前需灌泵是為了排除空氣，但并非“無法形成足夠真空”，而是避免氣縛。）2.B（解析：溫度升高，水的飽和溶解氧濃度降低，且液體粘滯度下降，氣泡表面更新速率變化，綜合導(dǎo)致氧轉(zhuǎn)移效率降低。）3.B（解析：V型濾池通常采用雙層濾料，上層為粗石英砂，下層為細(xì)砂或無煙煤。）4.C（解析：行車式吸泥機(jī)可沿池長方向移動，適用于寬池；鏈帶式刮泥機(jī)適用于池寬≤12m。）5.D（解析：計量泵需安裝安全閥，防止出口堵塞時超壓損壞設(shè)備。）6.A（解析：充氧量=充氧能力×功率=2.5×15=37.5kg/h。）7.B（解析：壓力式過濾器在密閉容器中運(yùn)行，壓力高于大氣壓；重力式依靠重力自流。）8.D（解析：沉淀池屬于沉淀工藝，氣浮關(guān)鍵設(shè)備為溶氣罐、釋放器、刮渣機(jī)。）9.B（解析：比轉(zhuǎn)數(shù)n_s增大，泵的流量增大，揚(yáng)程降低，如軸流泵n_s高于離心泵。）10.A（解析：虹吸濾池通過虹吸管形成真空，觸發(fā)反沖洗排水。）二、填空題1.轉(zhuǎn)速（或氣蝕余量）2.標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率（SOTR）；充氧動力效率（EP）3.豎流式；二沉池4.吸附；沉淀（或絮凝）5.揚(yáng)程-流量曲線（H-Q）；功率-流量曲線（N-Q）6.水泵吸水管吸入空氣；空壓機(jī)供氣7.第一反應(yīng)室；第二反應(yīng)室8.反滲透膜；半透膜的選擇透過性（或滲透壓原理）9.提供溶解氧；混合攪拌活性污泥與污水10.清除濾層中截留的雜質(zhì)；恢復(fù)濾料的過濾性能三、簡答題1.原因：離心泵啟動前若未灌泵，葉輪內(nèi)充滿空氣，由于空氣密度遠(yuǎn)小于水，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力不足以在葉輪中心形成足夠真空，無法將水吸入泵內(nèi)（氣縛現(xiàn)象）。灌泵方法：①底閥灌泵：在吸入管底部安裝底閥，啟動前向泵內(nèi)注水；②水射器灌泵：利用高壓水通過水射器產(chǎn)生真空，抽吸泵內(nèi)空氣；③自吸泵：通過泵體特殊結(jié)構(gòu)（如儲水室）實(shí)現(xiàn)啟動時自吸。2.鼓風(fēng)曝氣設(shè)備：優(yōu)點(diǎn)：氧利用率高（5%-30%），能耗較低，可靈活調(diào)節(jié)氣量；缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜（需鼓風(fēng)機(jī)、管道、曝氣頭），曝氣頭易堵塞，維護(hù)成本高；適用場景：大型污水處理廠，尤其是需要精確控制溶解氧的活性污泥法系統(tǒng)。機(jī)械曝氣設(shè)備：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，混合攪拌效果好；缺點(diǎn)：氧利用率較低（10%-20%），受池深限制（通?！?m），噪聲較大；適用場景：中小型曝氣池或氧化溝工藝。3.反沖洗強(qiáng)度定義：單位時間內(nèi)通過單位濾池面積的反沖洗水量，單位L/(s·m2)。確定方法：根據(jù)濾料粒徑、密度、水溫等參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式（如理查森公式）計算最小流化速度，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)調(diào)整。影響：強(qiáng)度過小，無法充分松動濾層，截留雜質(zhì)難以排出，濾層阻力恢復(fù)慢；強(qiáng)度過大，會導(dǎo)致濾料流失（尤其是細(xì)濾料），甚至破壞濾層結(jié)構(gòu)。4.控制水平流速（一般0.1-0.3mm/s）的原因：流速過小，顆粒易沉積于池底；流速過大，已沉淀顆粒可能被重新卷起，降低沉淀效率?？刂朴行睿ㄒ话?-4m）的原因：水深過淺，水流易受風(fēng)浪或沖擊負(fù)荷影響，穩(wěn)定性差；水深過深，增加土建成本，且顆粒沉淀時間延長，需增大池長。5.①計量泵：適用于液體藥劑（如PAC、PAM），通過柱塞或隔膜的往復(fù)運(yùn)動精確輸送，流量可調(diào)；②轉(zhuǎn)子加藥機(jī)：適用于粉末藥劑（如石灰、活性炭），通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子控制下料量，與水混合后投加；③虹吸式投藥裝置：適用于低濃度液體藥劑，利用虹吸原理自動投加，結(jié)構(gòu)簡單，無需動力。四、計算題1.工況點(diǎn)為離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，聯(lián)立方程：40-0.002Q2=15+0.001Q2解得：0.003Q2=25→Q2=25/0.003≈8333.33→Q≈91.29m3/h代入任一方程求H：H=40-0.002×(91.29)2≈40-0.002×8333≈40-16.67≈23.33m示意圖：橫坐標(biāo)為流量Q，縱坐標(biāo)為揚(yáng)程H，兩條曲線交點(diǎn)即為工況點(diǎn)，代表泵在該管路系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行時的流量和揚(yáng)程。2.步驟1：計算ΔX（污泥增長量）ΔX=Q(S?-Se)/(1000Ns)=10000×(200-20)/(1000×0.3)=10000×180/(300)=6000kg/d步驟2：計算需氧量O?（實(shí)際需氧量）O?=1.47Q(S?-Se)/1000+4.6ΔX=1.47×10000×180/1000+4.6×6000=1.47×1800+27600=2646+27600=30246kg/d=1260.25kg/h步驟3：修正為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量SOR實(shí)際溫度T=25℃，α=0.85，β=0.95，ρ=1.0，Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L根據(jù)公式：SOR=O?×[Cs(20)]/[α(βρCs(T)-C)]×1.024^(20-T)假設(shè)曝氣池內(nèi)溶解氧C=2mg/L，則：分母=0.85×(0.95×1.0×8.38-2)