5、机械混合——水体通过机械提供能量，改变水体流态，以达到混合目的过程。
三、简答题：(30’)
1、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。
答：在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。介它优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。
2、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？
答：理想沉淀池应符合以下3个条件： 1）、颗粒处于自由沉淀状态； 2）、水流沿着水平方向流动； 3）、颗粒沉到池底即认为已被去除。
根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。
3、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。
答：双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。
三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。
均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上细下粗的级配滤层。。
4、反映有机物污染的指标有哪几项？它们相互之间的关系如何？
答：有机物及其指标
生物化学需氧量或生化需氧量（BOD） 化学需氧量（COD） 总需氧量（TOD） 总有机碳(TOC)
BOD：在水温为20度的条件下，由于微生物(主要是细菌)的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量。
COD：在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量。
TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。
TOC：表示有机物浓度的综合指标。先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂钢为触煤的燃烧管，在900度高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2，用红外气体分析仪记录CO2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳TOC值。
它们之间的相互关系为：TOD > COD >BOD> TOC
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5、说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合？
答：根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可分为4种类型。
1、自由沉淀 当悬浮物浓度不高时 在沉淀的过程中，颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。适用于沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的污水在初次沉淀池中的沉淀过程。
2、絮凝沉淀 当悬浮物浓度约为50～500mg/L时，在沉淀过程中，颗粒于颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉淀速度不断加大。主要应用是活性污泥在二次沉淀池中的沉淀。
3、区域沉淀 当悬浮物浓度大于500mg/L时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀。主要应用是二次沉淀池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。
4、压缩、区域沉淀的继续，即形成压缩。颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。典型的例子是活性污泥在二次沉淀池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。
四、计算题：30’
1、河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。硫酸铝（含Al2O3为16℅）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？设水厂日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。（处理水剩余碱度要求不得低于0.47 mmol/L（按CaO计））
解：投入药剂量折合Al2O3 为25mg/l×16%=4mg ， Al2O3 的分子量为102 。
故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ，
剩余碱度取0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039+1×0.37=0.487(mmol/l)， CaO的分子量为56，
则石灰投量为0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg)
2、设初沉池为平流式，澄清部分高为H，长为L，进水量为Q，试按理想沉淀理论对比：
①出水渠设在池末端 ②如图所示，设三条出水渠时，两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。
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解：1）可完全分离掉的最小颗粒沉速uo满足
2）当水流至距池末端
VLH 得 u0?H ?LVu02?满足 L处时，最小颗粒沉速u053L5VH??H t1?5? 得 u0?3LVu0当水流至距池末端
1??满足 L处时，最小颗粒沉速u0512LQ??H?t1u0253? t2? V???V
??V?u0A3???得 u010VH 9L???满足 当水流至距池末端时，最小颗粒沉速u011LQ??????H?tu?tu11020 t3?5? V???3?V
???V??u0A3????得 u02VH 3L2VH，其值小于出水渠3L所以设三条出水渠时，可完全分离掉的最小颗粒沉速uo为设在池末端时可完全分离掉的最小颗粒沉速uo。
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水质工程学(上)考试试卷三
班级： 学号： 姓名：
一、选择题：（2’×10）
1、给水工程设计提倡的“两提高，三降低”是指( D )。
A.提高供水水质，提高供水水压，降低能耗，降低风险，降低药耗 B.提高供水水质，提高供水经济效益，降低能耗，降低漏耗，降低药耗 C.提高供水经济效益，提高供水社会效益，降低能耗，降低风险，降低药耗 D.提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低能耗，降低漏耗，降低药耗 2、城镇的未预见用水量及管网漏失水量可按最高日用水量的( A )合并计算。
A.15％～25％ B.10％～20％ C.15％～20％ D.10％～25％ 3、计算固体凝聚剂和石灰贮藏仓库的面积时，其堆放高度一般当采用石灰时可为( A )m。当采用机械搬运设备时，堆放高度可适当增加。
A.1.5 B.1.2 C.1.0 D.2.0
4、设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。
A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0 5、脉冲( A )可采用30～40s，充放时间比为3：1～4：1。
A.周期 B.持续时间 C.形成 D.间隔
6、气浮池接触室的上升流速，一般可采用( C )mm／s，分离室的向下流速，一般可采用1.5～2.5mm／s。
A.2～10 B.8～15 C.10～20 D.15～30。
7、每个无阀滤池应设单独的进水系统，( D )系统应有不使空气进入滤池的措施。
A.出水 B.冲洗 C.排水 D.进水
8、地下水除铁除锰采用淋水装置(穿孔管或莲蓬头)时，孔眼直径可采用( C )mm，孔眼流速为1.5～2.5m／s，安装高度为1.5～2.5m。当采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为1.0～1.5m2。
A.2～6 B.3～6 C.4～8 D.5～10。
9、采用叶轮表面曝气装置时，曝气池容积可按( A )分钟处理水量计算；叶轮直径与池长边或直径之比可为1：6～1：8，叶轮外缘线速度可为4～6m／s。
A．20～40 B．20～30 C．15～30 D．10～20
10、加氯(氨)间外部应备有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应严密封藏，以免失效。( C )和通风设备应设室外开关。
A．报警器 B．加氯机 C．照明 D．氯瓶 二、名词解释：（4’×5）
1、需氯量与余氯量——需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消 耗的加氯量；余氯量指为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。
2、沉淀池截留沉速——沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。以U0表示
3、大阻力配水系统——指通过减小反冲洗进水管孔口面积达到增加配水系统水头损失，消弱承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响。
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4、离子交换树脂的溶胀性——干树脂浸泡水中，体积胀大，成为湿树脂；湿树脂转型时 体积也会变化。
5、异向絮凝——颗粒在水中的布朗运动,所造成的颗粒碰撞聚集。
三、简答题：(30’)
1、净化、软化、除盐三种处理工艺中各去除的主要对象是什么？
软化工艺主要去除的是Ca2+ 、Mg 2+ 离子； 除盐是去除水中全部或部分溶解盐类；
净化是指包括悬浮物和胶体杂质的澄清过滤等预处理。
2、什么是等速过滤？什么是变速过滤？为什么说等速过滤实质上是变速的，而变速过滤却接近等速？
等速过滤是指滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变。认为是变速是因为对于滤层孔隙内来说，水流速度是一个增速。
变速是指滤速随时间而逐渐减小的过滤。认为是等速是因为对于整个滤池的出水来说是不变的；其次，滤池组中，各个滤池处于过滤状态时，各个滤池的滤速不变。
3、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌的要求有何不同？为什么？
混合的目的是使胶体颗粒凝聚脱稳，在混合过程中，必须要使混凝剂的有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触产生凝聚作用，所以混合过程要求强烈、快速、短时，在尽可能短的时间内使混凝剂均匀分散到原水中。
絮凝反映的目的就是要创造促使细小颗粒有效碰撞逐渐增长成大颗粒，最终使颗粒能重力沉降，实现固液分离。要完成有效的同向絮凝，需满足两个条件：1、要使细小颗粒产生速度梯度，，同时要求整个絮凝池中颗粒运动速度必须由快到慢逐级递减，才能保证已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒不会破碎，保证絮凝效果。2、要有足够的反应时间，使颗粒逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。
4、3种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。
答：3种理想反应器的假定条件如下
1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。
2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。
3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。
4）在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。
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