水质工程学习题集1
水质工程学（上）习题、思考题
思考题一
1、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。
2、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的水质特点。
3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。
4、反应器原理用于水处理有何作用和特点？
5、混合与返混在概念上有何区别？返混是如何造成的？
6、PF型（合塞流反应器）和CMB型反应器（间歇完全混合反应器）为什么效果相同？两者优缺点比较。
7、3种理想反应器的容积或物料停留时间如何求得？试写出不同反应级数下3种理想反应器内物料的平
均停留时间公式。
习题二
1、在实验室内作氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且K=0.85min-1。求细菌被灭99.5%时，
所需消毒时间为多少分钟？（连续式完全混合反应器）
之比为Co/Ce=10,且属一
级反应，k=2h-1。求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？（注：Co—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度）
思考题三（水质指标和废水出路）
1，何为水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？污水处理工程的任务是什么？2，废水水质有哪几种指标？其在实际工作中有何作用？3，试讨论生活污水和工业废水的特征。4，为何制定了地面水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准
的主要内容有哪些？
5，说明生化需氧量及化学需氧量的基本概念，并比较它们的优缺点及适用条件。6，比较不同来源BOD数值的条件是什么？为什么？7，生化需氧量间接表示废水中有机物的含量，废水中有机物的量是一定的，为什么第一阶段生化需氧量随温度的不同而变化？
8，什么叫做第一阶段和第二阶段生化需氧量？9，有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行，这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物
的情况怎样？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？
10，BOD5这一指标在实用上有何缺点，为什么现在仍广泛地应用这一指标？11，COD和BOD的数值关系如何？举例说明之。
12，某一水样200C的生化需氧量（Yt）测定结果如下：试确定此水样的K1、La 及BOD5(Y5)的值. t(日) Yt(mg/1) 13，
2 11 4 18 6 22 8 24 10 26 如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的2天300C生化需氧量为200mg/1，求该污水5天200C的生化需氧量（BOD5）。
14，
根据某污水厂资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为160升，试求该污水的BOD5浓度（mg/1）。
15，悬浮固体的组成如何？县浮固体这一指标在实用上有何意义？
16，试述废水的PH、碱度、氮、磷、硫、有毒化合物和重金属诸指标在实际工作中的意义。17，废水的出路有哪些？废水出路的选择由什么因素决定，应考虑什么问题？
思考题四（水体的自净和水质模式）
1，地面水的功能是什么？2，控制水体污染的重要意义何在？3，什么是水体的正常生物循环？向水体排放的污染物质过多为什么能破坏水体的正常生物循环？4，什么叫水体的自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？其变化规律如何？5，水体自净能力和水质目标有何关系？水体自净能力的利用有何实际意义？6，水体自净过程包括哪些过程（或环节）？7，说明河流中氧的平衡计算的意义。根据氧垂曲线，可以说明些什么问题？8，进行水体自净计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于4mg/1为依据的，但在北方严寒地
区，对于溶解氧的要求往往提高，这是为什么？
9，影响水体耗氧和复氧的因素有哪些？在水体自净计算中，对于有机污染物的去除，为什么通常仅
考虑有机物的耗氧和大气的复氧两个因素？
10，河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率95%）Q=3m3/S 流速V=0.2m/s 溶解氧（DO）含量夏季7mg/1
最大流量q=100m3/hr 氰（CN）浓度Co=10mg/1
BOD5 BOD5 =300mg/1 河水中原无氰化物。
（1）为了保证河水水质和河道两岸的环境卫生，估算废水所需的处理程度。
（2）考虑上述废水处理方法时，水质控制因素是废水排入河道后的河水中的氰化物还是溶解氧含
量？为什么？
11，河水：
最早年最早月平均时流量（保证率95%）Q=32m3/s (v=0.25m/s) 生化需氧量BOD5=3mg/1 产氧量Dm最大流量q=75000m3/d=0.87m3/s 生化需氧量BOD5=300mg/1 溶解氧DO=0
要求污水排放口下游6公里处溶解氧不小于4mg/1，生化需氧量BOD5不大于4mg/1，确定此城市污水所需的处理程度。
12，设有一较大的河流，其复氧常数K2为0.4日-1，流速为V=5Km/h，污水排放点处河中溶解氧饱和，
数值为DO=10mg/1。与河水流量相比，污水流量很小，因而排放后排污口处混合水的溶解氧可认为是饱和的，其需氧量（最终生化需氧量）为20mg/1，耗氧常数为K1=0.2日-1。试确定排污点下
13，
比较低）有什么自然条件可以得到比较大的稀释比？
思考题五
1、何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
2、混凝过程中，压缩双电层和吸附一电性中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水PH
值的关系。
3、高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？
4、什么叫助凝剂？常用的助凝剂有哪几种？在什么情况下需投加助凝剂？
5、何谓同向絮凝和异向絮凝？两者的凝聚速率（或碰撞速率）与哪些因素有关？
6、混凝控制指标的哪几种？为什么要重视混凝控制反应指标的研究？你认为合理的控制指标如何确定？
7、絮凝过程中，G值的真正涵义是什么？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。
8、影响混凝效果的主要因素有哪几种？这些因素如何影响混凝效果的？
9、何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？
10、前水厂中常用的混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制G 值的作用是什么？
11、当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种？各有何优缺点？在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出
口逐渐减小？
12、采用机械絮凝池时，为什么要采用3~4档搅拌机且各挡之间需用隔墙分开？
1、某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调
制3次，溶液浓度按10%计，试求溶解池和溶液池体积各为多少？
2、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）。
3、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，设计各部分尺寸：r2=1050mm；桨板长1400mm，宽120mm；r0=525mm。叶轮中心点旋转线速度为：第一格ひ1=0.5m/s 第二格ひ2=0.32m/s 第三格ひ3=0.2m/s
求:3台搅拌器所搅拌功率及相应的平均速度梯度G值(水温按20℃计)。
1050
1400
525 4、设原水悬浮物体积浓度Ф=5*10-5 。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数=1，水温按15℃计。设计
流量Q=360。搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求：
（1）絮凝池按PF型（合塞流）0反应器考虑，经15分钟絮凝后，水中颗粒浓度将降低百分之
几？
（2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑），絮
（1）同。搅拌总功率为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度后降低百分之几？
5、设计流量40000m3/d，试设计往复式隔板絮凝池（设计参数自选）。设计流量50000m3/d，试设计水平轴机械搅拌絮凝池（设计参数自选）设计流量60000m3/d，试设计折板絮凝池（设计参数自选）。
思考题七
1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？
2、已知悬浮颗粒密度和粒径，可否采用公式直接求得颗粒沉速？为什么？
3、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、长度各表面积关系如何？
4、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？
5、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速成关系如何？两者涵义有何区别？
6、设计平流沉淀池是主要根据时间、表面负荷还是水平流速？为什么？
7、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？
8、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60度？
9、澄清池的基本原理和主要特点是什么？
习题八
3
1、已知颗粒密度ρ=2.65g/cm，粒径d=0.45mm（按球形颗粒考虑），求该颗粒在20℃水中沉降速度为多
少？
部去除。试按理想沉淀条件：
求
（1）所需沉定池平面积为多少平方米？试设计平流沉淀迟
（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？
3、原水泥砂沉降试验数据见下表。取样口在水下面180m处。平流池设计流量为900 m3 /h，表面积为
500m2。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥砂颗粒约百分之几？（Co表示泥砂初始浓度，C表示取样浓度）。沉降试验数据I 取样时间（min）C/Co 0 1 15 0.98 20 0.88 30 0.70 60 0.30 120 0.12 180 0.08
4、设计流量为100000 m3/d，试设计机械搅拌絮凝池（设计参数自选）。
思考题九（水的物理处理（二）澄清法）
1，试说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，说明它们的内在联系与区别。水中颗粒密度Ps=2.6克/厘米s，
粒径d=0.1毫米，求水温为100C时颗粒的沉速。2，影响沉淀与上浮的因素有哪些？
3，非凝聚性悬浮颗粒在静置条件下的沉降数据列于表中。试确定理想平流式沉淀池当流过率（表面负荷）
为1.8米3/米2时的悬浮颗粒去除百分率。试验用沉淀柱有效高为240厘米。C 表示在时间t时由各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度C。代表初始悬浮物浓度。
4，生活污水悬浮物浓度300毫克/升，静置沉降试验所得资料如表5-4所示。求
截留速度。
5，水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒在静水中沉降的基本规律。
6，如何进行污水的沉降柱性能试验？在沉淀曲线上反映出哪些主要参数？并如何根据沉降柱试验来确定
沉淀池的沉淀效率？颗粒的总去除率又是如何求导的？7，何为颗粒的截留速度，其作用是什么？
8，污水性质及沉淀试验资料同习题4，污水流量1000米3/时。试求：（1）采用平流式、竖流式和辐流式
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。
9，已知初沉池的污水设计流量Q=1200米3/时，悬浮固体SS=200mg/1。设沉淀效率为55%，根据性能曲
线查得U0=2.8米/时。若采用竖流式沉淀池，求池数及沉淀区尺寸。设污泥的含水率为98%，确定污泥斗的有效容积为多少？10，二次沉淀池的工作对整个活性污泥法处理系统的运行有何重要作用，它与初沉池有何区别，设计
中应如何考虑？11，沉淀池刮泥排泥方法有哪些？各在什么条件下采用？
12，设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流工沉砂池有何区别？13，已知：Q平均=0.12m3/s; Q最大=0.21m3/s；Q最小=0.036m3/s; 人口为10万，污水量按1001/人日计，沉砂量为0.21 l/人日。设计一曝气沉砂池和平流式沉砂池并画草图。14，已知某工厂排放的废水量Q=6000m3/d，时变化系数为1.5，废水中的悬浮固体含量SS=320mg/1，
一座平流式沉淀池并画草图。
时间（分）5 10 20 40
U0(mm/s) 2.5 2.0 1.5 0.9 去除率（%）20 30 42 61
60 120 0.7 0.3 70 80 15，如何从理想沉淀池的理论分析得出斜板（管）沉淀池的设计原理？16，已知平流式沉淀池的长度L=20米，池宽B=4米，池深H=2米。今欲改装成斜板沉淀池，斜板水
平间距10厘米，斜板长L=1米，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=1米/时，求改装后的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R相差多少倍？17，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？18，原水浊度500度，流量250米3/时，计算水力循环澄清池的各部分尺寸。19，高浊度水含砂量40kg/M3，静置沉降试验资料如表示。设计流量为10000米3/日，要求底流泥砂
浓度为150kg/M3，求沉淀池所需面积。
题19表：沉淀时间（分）5 20 60 100 150 200
思考题十
1、为什么粒径小于滤层中空隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？
2、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。
3、直接过滤有哪两种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？
4、清洁滤水头损失与哪些因素有关？过滤过程中水头损失与过滤时间存在什么关系？可否用数学式表
达？
5、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？两者分别在什么情况下形成？分析两
出哪几种滤池属“等速过滤”。
6、什么叫“负水头”它对过滤和冲洗有何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？
7、什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？”均质滤料“的
涵义是什么？
8、滤料承托层有何作用？粒径级配和厚度如何考虑
界面高度（米）2.71 2.61 2.28 1.95 1.60 1.23 沉淀时间（分）260 300 335 490 1350 界面高度（米）0.83 0.64 0.53 0.49 0.29
9、滤池反冲洗强度和滤层膨胀度之间关系如何？当滤层全部膨胀起来以后，反冲洗强度增大，水流通过滤层的水头损失是否同时增大？为什么？
9、什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损
失与反冲洗强度是否有关？
10、气-水反冲冼有哪几种操作方式？各有何优缺点？
11、大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何优缺点？掌握大阻力配水系统的基本
原理公式的推导过程。
12、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？
13、无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是如何引起的？虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示什
14、无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口水位之差表示什么？若有地形可以利
用，降低水封井堰口标高有何作用？
15、为什么无阀滤池通常采用2格或3格滤池合用1个冲洗水箱？合用冲水箱的滤池格数过多对反冲
洗有可影响？16、进水管U形存水弯有何作用？17、所谓V型滤池，其主要特点是什么？
简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用
条件。
思考题十一（水的物理处理（一）过滤法和离心法）
1，格栅、筛网的主要功能是什么？各适用于什么场合？2，过滤的基本原理是什么？过滤效果主要取决于哪些因素？3，选择筛网设备主要考虑哪些因素？4，有一原水经预沉处理后，出水浊度约为15度左右，试问能否进行不投加化学混凝剂而直接进行过
滤？为什么？
5，试述快滤池的工作原理，画出简单的快滤池示意图。6，当滤池开始工作时水头损失为0.5米，每小时水头损失约增加10厘米，如果最大允许水头损失为
2.5米，估算滤池可工作多少小时，依据是什么？
7，如果过滤速度为10米/时，过滤周期为24小时，初步估算1平方米滤池在过滤周期内扣去冲洗水
外，净生产多少水量？（停止冲洗至冲洗完毕约需10~20分钟，冲洗消耗清水约占滤池生产水量的1~3%）。
粒径一倍的滤料。问冲
洗强度应为多少才能达到同样的膨胀率？
9，三层滤料的滤速可达多大，应用何种配水系统？为什么？
10，试述滤池的反冲洗配水系统的种类、工作原理及特点和适用范围。11，影响滤池冲洗效果的因素有哪些？
12，怎样选择滤池个数？怎样确定适当的滤池的工艺尺寸？
13，试述虹吸滤池、无阀滤池、压力滤池的基本构造、优缺点及适用范围。14，试粗算1000米3/时的水厂的滤站，画出快滤池的草图并注尺寸。
15，16，17，18，
19，20，21，22，23，
理想的滤池应是怎样的？
调节池的形式有哪几种，各有什么特点？
如何确定调节池的调节时间？其取值对调节池的调节效果有何影响？
某化工厂排出硫酸废水，硫酸浓度变化如表所示。流量变化为：0~8小时内，流量为120米3/时；8~16小时内，流量为180米3/时；16~24小时内，流量为120米3/时。废水排放前需要进行中和处理，处理构筑物要求硫酸浓度不得超过2.0克/升。试进行调节池的工艺计算。
目前，在水处理中采用哪几种型式的离心分离设备？各有什么优缺点？适用于哪些场合？采用离心法进行固液分离的基本原理是什么？分离效果与哪些因素有关？
水力旋流器的直径对离心力的影响和离心机转鼓的直径对离心力的影响是否相同？从水力旋流器和各种离心力的大小来分析它们适合于分离何种性质的颗粒物
习题十二
1、设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s；支管起流速为2m/s；孔口流速为3m/s。试通过计算说明该配
水系统的配水均匀性是否达到95%以上。
．
2、设普通快滤池平面尺寸为5.4m（长）*4m（宽）。滤层厚70cm。冲洗强度q=14L/(sm2 )，滤层膨胀度
e=40%。采用3条排水槽，槽长4m，中心距为1.8m。求：（1）标准排水槽断面尺寸；（2）排水槽顶距砂面高度；
（3）校核排水槽在水平面上总面积是否符合设计要求。
3、设滤池平面尺寸、冲洗强度及砂滤层厚度同第2题，并已知：
冲洗时间6min；承托层厚0.45m；大阻力配水系统开孔比a=0.25%；滤料密度为2.62g/cm2；滤层孔隙率为0.4；冲洗水箱至滤池的管道中总水头损失按0.6m计。求：（1）冲洗水箱容积；
（2）冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度。
4、两格无阀滤池合用一个冲洗水箱。滤池设计流量为4000m3/d。请设计该滤池，并表示滤池平面尺寸和
冲洗水箱深度（设计参数自已选用）。
5、设计流量为100000 m3/d，试设计V型滤池或移动罩滤池（设计参数自选）。
思考题十三
1、目前水的消毒方法主要有哪几种?简要评述各种消毒方法的优缺点。
2、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。
4、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？
5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？
6、制取CIO2有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述CIO2 消毒原理和主要特点。
7、用什么方法制取Q3和NaOCI？简述其消毒原理和优缺点。
思考题十四
1、活性炭等温吸附试验的结果可以说明哪些问题？
2、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，两者有什么关系？
3、吸附区高度对活性炭柱有何影响？如何从泄漏曲线估计该区的高度？
4、什么叫生物活性炭法，有什么特点？
思考题十五
1、试说明石灰软化时水中发生的化学反应。
2、石灰软化处理后水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？
3、与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？
4、实现逆流再生的关键是什么？
5、试分析H-Ha串联离子交换系统流量分配的计算方法完全相同于H-Na并联系统。
6、为什么说，在Ht> Hc的条件下，经H离子交换（到硬度开始漏泄）的周期出水平均强酸酸度在数值
上与原水Hn相当？此时H-Ha离子交换系统的QH和Qna表达式为何？若原水碱度大于硬度，情况又是如何？
思考题十六
1、在一级复床除盐统中如何从水质变化情况来判断强碱阴床和强酸阳床即将失效？
2、试说明离子交换混合床工作原理，其除盐效果好的原因何在？
3、在离子交换除盐系统中，阳床、阴床、混合床除二氧化碳器的前后位置的布置应如何考虑？试说明理
由。
4、何谓双层床？其与混合床有何区别？
5、电渗析器的级和段是如何规定的？级和段与电渗析器的出水水质、产水量以及操作电压有何关系？
6、电渗析器的电流效率与电能效率有何区别？
7、试说明电渗析的极化现象，它有何危害？应如何防止？
8、在电渗析过程中，流经淡室的水中阴、阳离子分别向阴、阳膜不断地迁移，此时淡室中的水流是否仍
旧保持电中性？如何从理论上加以解释？
9、试阐明在电渗析运行时，流经淡室的水沿隔板流水道流动过程中的浓度变化规律。
10、何谓渗透与反渗透？渗透压与反渗透压？
11、反渗透法除盐与其它除盐方法相比有何特点？