《水处理工程》
第一篇 水和废水物化处理的原理与工艺
习题集 第一章 绪论
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水圈的概念？指出其上界和下界。 试概述我国水资源的主要特点。
什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？水环境保护和水处理工程的主要任务是什么？ 地下水和地面水的性质有哪些主要差别？
水中杂质按尺寸大小可分成几类？简述各类杂质的主要来源、特点及一般去除方法。 简述水污染的概念和分类。分别列举2个点污染源和面污染源。 简要介绍污水中主要污染物类型和对人体的危害。
常用的污水水质指标有哪些？选择你认为重要的解释其含义。 工业废水一般具有哪些特点？请列举4种工业废水的来源并简述性质。
10. 试比较生活污水和工业废水的特征。 11. 试讨论水资源合理利用的战略、对策与途径。 12. 对于生活用水和工业用水水质主要有哪些要求？ 13. 给水处理有哪些基本方法？其基本流程如何？ 14. 目前我国饮用水水源的主要污染特征是什么？ 15. 对于微污染水源，应采用什么样的饮用水处理工艺？
16. 对于以富营养化湖泊水为水源的饮用水处理，应采用什么样的工艺流程？ 17. 简述废水处理的基本方法和城市污水的一般处理流程。 18. 简述废水处理技术的一级、二级和三级处理。
19. 试举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。 20. 废水处理工艺的选择应考虑哪些因素？ 21. 试讨论饮用水处理系统和技术的发展方向。 22. 试讨论城市污水处理系统和技术的发展方向。
第二章 混 凝
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简述胶体的动电现象、双电层与?电位。并试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性原因。 试比较憎水胶体和亲水胶体的特点。
混凝过程中，压缩双电层和吸附－电中和作用有何区别？简述硫酸铝的混凝作用机理及其与水的pH值的关系。 概述影响混凝效果的几个因素。
目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？今后的发展方向？ 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？ “助凝”的作用是什么？什么物质可以作为助凝剂？
为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？ 同向絮凝和异向絮凝的差别何在？两者的凝聚速率(或碰撞速率)与哪些因素有关？
10. 混凝控制指标有哪几种？你认为合理的控制指标应如何确定？
11. 混凝过程中，G值的真正含义是什么？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。
12. 混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？ 13. 设计规范中对反应池只规定水流速度与停留时间，它们反映了什么本质问题？
14. 根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？ 15. 采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？ 16. 如何在工程设备上实现混凝混合阶段和絮凝阶段对水力条件的要求？ 17. 试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。 18. 何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？
19. 某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，
计算在水中产生的Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？
20. 河水总碱度0.15mmol/L (按CaO计)。硫酸铝(含Al2O3为15％)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
厂每日生产水量60000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰(石灰纯度按50%计)。
21. 下面是某河水的水质分析结果。如果投加30.00mg/L的FeCl3去除浊度，残留的碱度是多少？忽略磷的副反应，假设所有的碱度都是
HCO3-。
成分 总硬度 钙硬度 镁硬度 总铁 铜 铬 总碱度 氯化物 磷酸盐 硅酸 悬浮固体 浊度 pH 计量标准 CaCO3 CaCO3 CaCO3 Fe Cu Cr CaCO3 Cl- PO43- SiO2 SS NTU mg/L 164.0 108.0 56.0 0.9 0.01 0.03 136.0 32.0 3.0 10.0 29.9 12.0 7.6 22. For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfate is used as a coagulant at a dose of 50mg/L
(a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the daily lime dose?
(b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, what is the daily solids production from the sedimentation basin? 23. 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）。
24. 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15-21，
设计各部分尺寸为：r2=1050mm；桨板长1400mm，宽120mm；r0=525mm。叶轮中心点旋转线速度为： 第一格 v1=0.5m/s 第二格 v2=0.32m/s 第三格 v3=0.2m/s
求：3台搅拌器所需搅拌功率及相应的平均速度梯度G值（水温按20℃计算）
25. 当硫酸铝投加量为20mg/L（商品重），消毒加氯量为5mg/L，水厂产水量为10000m3/d，一级和二级泵房总提升高度为60m，试计算
每日所耗药费和电费，又每千吨水的药费和电费为多少？（每吨硫酸铝和液氯分别按350元及1500元估算，工业用电按每千瓦小时0.5元算，功率E=Q H/102?，千瓦；Q——流量，L/s；H——水泵扬程，m；?——泵站总效率，一般为0.55～0.85）
26. 设原水悬浮物体积浓度φ=5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1，水温按15℃计。设计流量Q＝360m3/h。搅拌功率
（或功率消耗）P＝195W。试求：
(1) 絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后，水中颗粒数量浓度将降低百分之几？
(2) 采用3座同体积机械絮凝池串连(每座按CSTR型反应器考虑)，絮凝池总体积与(1)同，搅拌总功率仍为195W，设三座絮凝池搅拌功率分别为：P1＝100W，P2＝60W，P3＝35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？
第三章 沉淀与澄清
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简述沉淀的几种类型，说明它们内在的联系与区别以及在废水处理系统中的应用。 在沉淀实验中，变化取样点的高度对计算颗粒去除率有何影响？
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、长度和表面积关系如何？ 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？ 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速两者含义有何区别？ 沉淀池刮泥排泥的方法有哪些？适用于什么条件？
平流式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渠？
已知颗粒密度ρs＝2.6g/cm3，粒径d＝0.2mm，求该颗粒在10 ?C水中的沉降速度为多少？
Determine the settling velocity in m/s of a spherical sand particle with a specific gravity of 2.65 and diameter of 0.45 mm at temperature of 20 ?C.
10. Determine the terminal settling velocity for a sand particle diameter of 0.5mm, a shape factor of 0.85, and a specific gravity of 2.65, settling in
water at 20 oC. At this temperature, the kinematic viscosity value is 1.003×10-6m2/s.
11. Determine the settling velocities for ballasted floc, spherical, and wastewater particles having the characteristics tabulated below.
parameter Average diameter, μm Particle specific gravity Shape factor Wastewater specific gravity Particle type Ballasted floc 200 2.6 2.5 1.003 Spherical 150 2.65 1 1.003 Wastewater particle 500 1.0035 1.8 1.003 12. 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)所需沉淀池平面积为多
少m3？(2)沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？
13. 原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900m3/h，表面积为500m2。试按理想沉淀池条件，
求该池可去除泥沙颗粒约百分之几？（C0表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）
沉降试验数据
取样时间（min） C/C0 0 1 15 0.98 20 0.88 30 0.70 60 0.30 120 0.12 180 0.08 14. 设计题：设计水量为8×104 m3/d的平流式沉淀池，原水经凝聚反应后，进入沉淀池处理。采用数据：表面负荷率为50 m3/(m2·d)，
停留时间为1.5h，沉淀池水平流速为10mm/s。要求设计出沉淀池的尺寸、水深、出水口等。不要求设计污泥部分。
15. 某废水处理站最大废水量为900 m3/h，原废水悬浮物浓度为C0 = 250 mg/L，废水排放允许浓度Ce = 80 mg/L，采用辐流式沉淀池，确
定其基本尺寸。据废水试验资料，达到出水允许浓度时颗粒的最小沉速为1.8 m/h，表面负荷值为1.8 m3/(m2·d)。
16. A laboratory settling analysis has been performed on a domestic wastewater exhibiting flocculent sedimentation with the results given in the
following table. The column had a diameter of 14cm and total depth of 2.40m, with sampling ports spaced with 0.60m. The initial
concentration of the wastewater was 300 mg/L. Determine the surface loading rate of sedimentation tank when SS overall removal of 65% is requested.
Sampling ports depth (m) 5min 0.6 1.2 1.8 41 19 15 Percentage SS removed at the following settling times (%) 10min 55 33 31 20min 60 45 38 40min 67 58 54 60min 72 62 59 90min 73 70 63 120min 76 74 71 17. 试通过自己做的静置沉淀试验得到的资料，分析比较下端取样法与多口取样法与中端取样法的计算结果，并提出自己的看法。 18. 污水性质及沉淀试验资料同习题16，污水流量1000 m3/h，试求（1）采用平流式、竖流式、幅流式沉淀池，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。
19. 如何从理想沉淀池的理论分析得出斜板（管）沉淀的设计原理？
20. 已知平流沉淀池的长度L=20m，池宽B=4m，池深H=2m。今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm，斜板长度l=1m，倾角60
度。如不考虑斜板厚度，当废水中悬浮颗粒的截留速度u0=1m/h，求改装后沉淀池的处理能力与原有池子比较提高多少倍？改装后沉淀池中水流的雷诺数Re为多少？与原有池子的Re相差多少倍？ 21. 澄清池的工作原理与沉淀池有何异同？运行上要注意什么问题？ 22. 简述4种澄清池的构造、工作原理和主要特点。
23. 原水浊度500度，流量250m3/h，计算水力循环澄清池的各部分尺寸。