水质工程学试题库二与答案(8)

2019-04-22 00:08

水温稳定、分布面广等特点。但地下水径流量较小,有的矿化度和硬度较高。

大部分地区的地表水源流量较大,由于受地面各种因素的影响,通常表现出与地下水相反的特点。例如,河不浑浊高,水温变幅大,有机物和细菌含量高,有时还有较高的色度。地表水受到污染。但是地表不一般具有径流量大,矿化度和硬度低,含铁锰量等较低的优点。地表水水质水量有明显的季节性。采用地表水源时,在地形、地质、水文、卫生防护等方面复杂。

81、你认为建立了水源卫生防护地带并采取书上规定的相应措施,能否确保给水水源不受污染?为什么?

答:当然不能确保水源不受污染。因为: 1)、地表水源尤其是河流,只确保上游1000m和下游100的水域,上游的废水不处理直接排入水体中,也会造成对水源的污染。

2)、我国公民缺乏环境保护和公众意识。如果不提高公民素质,只会发生污染后再处理的严重后果。

3)、缺乏相应的法律和法规或没有贯彻,造成有法不依、执法不严的局面。 82、我国地表水资源在分布上有何特点?它的开发利用情况怎样?存在的主要问题是什么?

答:从地区分布而言,我国地表水资源是东南多、西北少,由东南沿海向西北内陆递减。从时程分布而言,我国地表水资源的进程分布也极不均匀。

我国在水资源开发利用方面也存在不少问题。例如,一个地区或一个流域的工业、农业及城市生活用水分配,地表水和地下水的开采利用,当地经济发展结构与水资源的协调等等,往往缺乏全面规划,统筹安排。此,与发达国家相比,我国水的有效利用程度较低,往往以浪费水资源为代价取得粗放型经济增长。我国不仅人均水资源量很少,而且水源污染相当严重。

83、从《工程水文学》的有关知识和水文观测资料,试论述江河取水构筑物规定频率的设计流量和设计水位的推求方法。

答:1)、有实测资料时水位与流量的要求

当取水构筑物附近有实测水位和流量资料时,一般采用频率分析法计算洪、枯水位或流量。当实测资料系列较长,且工程要求的设计水位或流量的频率不高时,可用经验频率曲线法来计算设计水位和设计流量。当资料系列较短,且工程要求的频率较高时,必须将经验曲线外延求得,但经验频率曲线两端变化很大,外延部位带有任意性,计算成果的可靠性较差,此时常采用理论频率曲线法。常用的理论频率曲线有皮尔逊型Ⅲ曲线和克里斯基—闵克里曲线。

2)、缺乏资料时水位与流量的推求

在所设计的取水构筑物河段的水位和流量资料缺乏时,资料系列代表性差,从而频率计算的误差增大。此时可借助于有较长资料的水文站作为―参加站‖,把选定为频率计算的水文站作为―设计站‖,建立两站的相关关系,从而可以把设计站的资料系列延长。这种相关分析法,可以采用相关图解或相关计算。在选择参证站时,应满足两个条件:第一,参证站的资料系列较长,并与设计站有一定年限的同期观测资料(一般要求10年以上),以便建立相关关系;第二,参证站的控制流域的自然地理条件应与设计站相似。

3)、无资料时水位与流量的推求

在所设计的取消构筑物拟建地址没有实测水文资料或虽有短期资料而无插延的情况是常遇到的。此时,设计水位和设计流量可通过上游或下游的参证站间接推求。目前方法有:移用参证站的计算成果的水文比拟法和地理插值法。

84、江河取水构筑物位置选择的基本要求是什么?从取水构筑物位置的角度,试论述顺直河段、河流凹岸、河流凸岸三者各自的优缺点。

答:1)、选择江河取消构筑物位置时,应考虑以下基本要求:设在水质较好地点;具有稳定河床和河岸,靠近主流,有足够的水深;具有良好的地质、地形及施工条件;

靠近主要用水地区;应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物;避免冰凌的影响;应与河流的综合利用相适应。

2)、河岸凸岸,岸坡平缓,容易淤积,深槽主流离岸较远,一般不宜设置取消构筑物。但是如果在凸岸的起点,主流尚未偏离时,或在凸岸的起点或终点,主流虽已偏离,但离岸不远有不淤积的深槽时,仍可设计取消构筑物。

在顺直河段上,取消构筑物位置宜设在河床稳定、深槽主流近岸处,通常也就是河流较窄、流速较大、水较深的地点。在取水构筑物处的水深一般要求不小于2.5~3.0m。

85、什么是岸边式取水构筑物?了解它的基本形式及其构造组成。

答:直接从江河岸边取水的构筑物,称为岸边式取水构筑物,是由进水间和泵房两部位组成。按照进水间与泵房的合建与分建,岸边式取水构筑物的基本形式可分为合建式和分建式。其构造部分有进水间、进水间的附属设备(格栅、格网、排泥、启闭和起吊设备等)、排泥、启闭及起吊设备、防冻、防划措施。

86、什么是河床式取水构筑物?了解它的基本形式及其构造组成。

答:河床式取水构筑物与岸边式基本相同,但用伸入江河中的进水管(其末端设有取水头部)来代替岸边式进水间的进水孔。因此,河床式取水构筑物是由泵房、进水间、进水管和取水头部等部分组成。

基本型式有:自流管取水、虹吸管取水、水泵直接吸水、桥墩式取水。 87、试述浮船式取水构筑物和缆车式取水构筑物的构造组成和适用条件。

答:浮船式取水构筑物由浮船、联络管和输水管组成。除应符合地表水取水构筑物位置选择的基本要求外,尚应注意方面:河岸有适宜的坡度;设在水流平缓、风浪小的地方,以利于浮船的锚固和减小颠簸;尽量避开河漫滩和浅地段。

缆车式取水构筑物由泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备等部分组成。其位置应选择在河岸地质条件较好,并有10°~28°的岸坡处为宜。

88、湖泊、水库的水文、水质特征是怎样的?在湖泊、水库取水时,取水构筑物的位置选择应注意哪几点?通常采用哪几种类型的取水构筑物?

答:1)、湖泊的地貌形态,在外部因素和内部因素的作用下,是会发生演变的。在风浪作用下,湖的凸岸一般产生冲涮,而在湖的凹岸多产生淤积。水库实际上是人工湖泊,按其构造分为湖泊式和河床式两种。湖泊式水库是指被淹没的河谷具有湖泊的形态特征,即面积较宽广,水深较大,库中水流和泥沙运动都接近于湖泊的形态,具有湖泊的水文特征。河床式水库是指明淹没的河谷较狭窄,库身狭长弯曲,水深较浅,水库内水流泥沙运动接近于天然河流状态具有河流的水文特征。

湖泊、水库的储水量,是与湖面、库区的降水量,入湖(入库)的地面、地下径流量等有关;也与湖面、库区的蒸发量,出湖(出库)的地面和地下径流量等有关。

2)、在湖泊、水库取水时,取水构筑物位置选择应注意以下作战:不要选择在湖岸芦苇丛生处附近;不要选择在夏季风向的向风面的凹岸处;为了防止泥沙淤积取水头部,取水构筑物位置应选在靠近大坝附近,或远离支流的汇入口;取水构筑物应建在稳定的湖岸或库岸处。

3)、主要有隧洞式取水和引水明渠取水、分层取水的取水构筑物、自流管式取水构筑物。

89、 山区浅水河流取水方式有何特点?试述低坝式取水和底栏栅取水的构造组成和适用条件。

答:1)、山区河流的特点:流量和水位变化幅度很大,水位猛涨猛落,但洪水持续时间不长;水质变化剧烈;河床常为砂、卵石或岩石组成;北方某些山区河流潜冰其较长。

2)、取消方式的特点:由于山区河流枯水期流量很小,因此取水量所占比例往往很大,有时达70%~90%以上;由于平枯水期水层浅薄,因此取消深度往往不足,需要修筑低坝抬高水位,或者采用底部进水等方式解决;由于洪水期推移质多,粒径大,因此修建取不构筑物时,要考虑能将推移顺利推除,不致造成淤塞或冲击。

3)、低坝有固定式和活动式两种。固定式低坝取水枢纽由拦河低坝、冲砂间、进水闸或取水泵站等部分组成。活动式低坝在洪水期可以开启,减少上游淹没面积,冲走坝前沉积的泥砂。

底栏栅取不构筑物适宜在水浅、大粒径推移质较多的山区河流,取水量较大时采用。由拦河低坝、底栏栅、引水廊道、沉砂池、取水泵站组成。

90、海水取水有何特点?常用的海水取水构筑物的形式有哪几种? 答:1)、海水取水的特点:海水含盐量及腐蚀;海生物的影响与防治;潮汐和波浪;泥砂淤积。

2)、有三种取水构筑物:引水管渠引水;岸边式取水;潮汐式取水。

91、水中杂质按尺寸大小可分成几类?了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。

答:水中杂质按尺寸大小可分成三类: 1)、悬浮物和胶体杂质:

悬浮物尺寸较大,易于在水中下沉或上浮。但胶体颗粒尺寸很小,在水中长期静置也难下沉,水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。有机高分子物质通常也属于胶体一类。天然不中的胶体一般带有负电荷,有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。

粒径大于0.1mm的泥砂去除较易,通常在水中很快下沉。而粒径较小的悬浮物和胶体物质,须投加混凝剂方可去除。

2)、溶解杂质,分为有机物和无机物两类。它们与水所构成的均相体系,外观透明,属于真溶液。但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象,但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。有机溶解物主要来源于水源污染,也有天然存在的。

92、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点。 答:1)、我国水文地质条件比较复杂。各地区地下水中含盐量相差很大,但大部分地下水的含盐在200~500mg/L之间。一般情况下,多雨地区含盐量较低;干旱地区含盐量较高。

地下水硬度高于地表水,我国地下水总硬度通常在60~300mg/L(以CaO计)之间,少数地区有时高达300~700mg/L。

我国含铁地下水分布较广,比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区。黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水。含铁量通常为10 mg/L以下,个别可高达30mg/L。

地下水中的锰与铁共存,但含铁量比铁不。我国地下水含有锰量一般不超过2 mg/L ~3 mg/L。个别高达30 mg/L。

2)、我国是世界上高浊度水河众多的国家之一。西北及华北地区流经黄土高原的黄河水系、海河水系及长江中、上游等,河水含砂量很大,华北地区和东北和西南地区大部分河流,浊度较低。江河水的含盐量和硬度较低。总的来说,我国大部分河流,河水含流量和硬度一般均无碍于生活饮用。

93、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。

答:在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。一类属于感官性状方面的要求,如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。第四类有毒物质。第五类细菌学指标,目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。

94、反应器原理用于水处理有何作用和特点?

答:反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。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,不的氯化消毒池,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。

95、试举出3种质量传递机理的实例。

答:质量传递榆可分为:主流传递;分子扩散传递;紊流扩散传递。 1)、主流传递:在平流池中,物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化,是由主流迁移和化学引起的。

2)、分子扩散传递:在静止或作层流运动的液体中,存在浓度梯度的话,高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移,最终趋于均匀分布状态,浓度梯度消失。如平流池等。

3)、在绝大多数情况下,水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。

96、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。

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,不的氯化消毒池,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。

97、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的但个CSTR型反应器效果好?

答:如果采用多个体积相等的CSTR型反应器串联使用,则第2只反应器的输入物料浓度即为第1只反应器的输出物料浓度,以此类推。

设为一级反应,每只反应器可写出如下公式:

CC1C111=;2=;……n= C01?ktC11?ktCn?11?kt所有公式左边和右边分别相乘:

CC1C2C31111 ????n?????C0C1C2Cn?11?kt1?k?t1?kt1?ktCn?1???? C0?1?kt?式中t为单个反应器的反应时间。总反应时间T?nt。

串联的反应器数愈多,所需反应时间愈短,理论上,当串联的反应器数n??时,所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。

98、混合由于返混合在概念上有何区别?返混合是如何造成的?

答:CMB和CSTR反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合,所有物料在反应器内停留时间相同;后者是在

n不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合,物料在反应器内停留时间各不相同,理论上,反应器内物料的停留时间由0??。这种停留时间不同的物料之间混合,在化学反应工程上称之为―返混‖。显然,在PF反应器内,是不存在返混现象的。造成返混的原因,主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。

99、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。

100、何谓―纵向分散模型‖?纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用? 答:纵向分散模型就是在推流型基础上加上一个纵向的混合,而这种混合又可设想为一种扩散所引起的,其中既包括分子扩散、紊流扩散,又包括短流、环流、流速不均匀等。这种模型与实际所研究的对象基本等效,不必去深究扩散机理及其它细节,所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更简单方便。

101、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀?

自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中,彼此没有干扰,只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀;而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中,彼此相互干扰,或者受到容器壁的干扰的沉淀;利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体,再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。

102、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。

答:肯奇沉淀理论:Ct=C0H0/Ht 其中高度为Ht、均匀浓度为Ct的沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含悬浮物量相等。这种理论使用于较短的沉淀管作实验,来推测实际沉淀效果。

103、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。

104、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? 答:影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有: 1)、沉淀池实际水流状况; 2)、絮凝作用。沉淀池纵向分格可以减少水力半径R,改善水流条件,降低Re和提高Fr数。

105、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何?两者涵义有何区别?

答:颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A相等。但含义不同,表面负荷代表自池顶A开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速;而截留沉速u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。

106、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速?为什么? 答:设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间,从理论上说,采用前者较为合理,但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。

107、平流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支渠? 答:平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎,而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出,同时是为了降低堰口的流量符合。


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