华北理工2013～2014学年秋季学期水质工程学（Ⅰ）期末考试B卷及答案

第1页共6页考试方式：（开卷闭卷）华北理工大学2013～2014学年秋季学期期末考试试卷开课学院：建筑工程学院课程号：804159课程名称：水质工程学Ⅰ年级：10级专业：给排水科学与工程试卷类型：B卷系主任签字：教学院长签字：考试时间：100分钟题号一二三四五六合计分数阅卷人一、填空题（共30空，每空1分，共30分）1.水厂常用的助凝剂有哪几种、、、。2.混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀，常用的混合设备有、、。3.常用的滤池反冲洗的方法有、、。4.在有氨存在情况下，存在化合性余氯，氯胺存在的三种形态、、。5.水的纯度常用水中含盐量来衡量，根据工业对水质的要求不同，水的纯度分为哪四类、、、。6.工业冷却水的供水系统一般分为、、3种。7.目前常用的消毒方法有、、、、。8.常用的无机混凝剂有哪几种、、、、。二、名词解释（共5题，每题3分，共15分，将答案写到答题纸上）1.混凝剂最佳投加量2.渗析3.麦克尔焓差方程4.活性炭柱试验吸附区5.渗透三、简答题（共5题，每题6分，共30分，将答案写到答题纸上）1.什么负水头，它对过滤和反冲洗有什么影响？2.分析折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？3.大阻力配水系统与小阻力配水系统的含义是什么？4.活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么？两者有什么关系？5.在无阀滤池中进水管u形存水弯有什么作用？第2页共6页四、作图分析（共1题，每题15分，共15分）画出折点加氯曲线草图，以加氯量和余氯量分别为坐标轴，注明分区以及曲线各区段含义。什么是折点加氯？并分析各段的消毒效果以及出现折点的原因。五、计算题（共1题，每题10分，共10分，将答案写到答题纸上）设某物料M通过4只串联的CSTR型反应器进行反应后，进水与出水中M的浓度分别为C0=300mg/L,Ce=30mg/L，属于一级反应，反应速度常数为2h-1；如果液体流量为3000m3/h。求水流在反应器内总停留时间为多少，反应器的总体积为多少？第2页共6页一、填空题（共30空，每空1分，共30分）1.水厂常用的助凝剂有哪几种骨胶、聚丙烯酰胺、活化硅酸、海藻酸钠。2.混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀，常用的混合设备有泵混合、管式混合、机械混合。3.常用的滤池反冲洗的方法有高速水流反冲洗、气水反冲洗、表面助冲加高速水流反冲洗。4.在有氨存在情况下，存在化合性余氯，氯胺存在的三种形态一氯胺、二氯胺、三氯胺。5.水的纯度常用水中含盐量来衡量，根据工业对水质的要求不同，水的纯度分为哪四类淡化水、脱盐水、纯水、高纯水（超纯水）。6.工业冷却水的供水系统一般分为直流式、循环式、混合式3种。7.目前常用的消毒方法有加氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒、紫外线消毒。（任意写出5个）8.常用的无机混凝剂有哪几种硫酸亚铁、聚合铝、硫酸铝、三氯化铁、聚合铁。二、名词解释（共5题，每题3分，共15分，将答案写到答题纸上）1.混凝剂最佳投加量：混凝剂最佳投加量是指达到既定水质目标的最小混凝剂投量。2.渗析：膜能使溶质透过的现象。3.麦克尔焓差方程：由于蒸发传热和接触传热，冷却塔内任何部位所产生的总传热量正比于塔内该点水温的饱和空气焓与塔内该点的空气焓之差，就是麦克尔焓差方程。4.活性炭柱试验吸附区：是指从原水溶质浓度降低到出水允许浓度时所需要的活性炭层华北理工大学2013～2014学年秋季学期期末考试试卷答案开课学院：建筑工程学院课程号：804159课程名称：水质工程学Ⅰ年级：10级专业：给排水科学与工程试卷类型：B卷题号一二三四五六合计分数阅卷人第2页共6页高度。5.渗透：膜能使溶剂（水）透过的现象。三、简答题（共5题，每题6分，共30分，将答案写到答题纸上）1.什么负水头，它对过滤和反冲洗有什么影响？答：在滤池过滤过程中，当滤层截留了大量杂质以至沙面以下某一深处的水头损失超过该处水深时，出现的现象就是滤池负水头。负水头对过滤和反冲洗的影响主要有：（1）减少有效过滤面积，使过滤的水头损失及滤层中孔隙流速增加，严重时会影响滤后水质。（2）气囊会穿过滤层上升，有可能把部分细滤料或轻质滤料带出，破坏滤层结构。（3）反冲洗时，气囊更易将滤料带出滤池。2.分析折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？答：折板絮凝池的水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放连续不断流动，形成众多小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。并且从总体上看，折板絮凝池接近于推流型。与隔板絮凝池相比，在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，絮凝时间缩短，池子体积减小。3.大阻力配水系统与小阻力配水系统的含义是什么？答：滤池配水系统中，中间设置一根干管或干渠，在管两侧接出若干互相平行的支管，支管下方开设成45°角交错排列的两排小孔。为了使起始支管的孔口流量与末端支管的孔口流量尽量接近，而使孔口的总面积减小以增大孔口阻力系数。增大孔口阻力系数就消弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响，这就是大阻力配水系统。小阻力配水系统涵义即是指，不以增加孔口阻力系数而是减小干管和支管进口流速的方法使配水尽量达到均匀，配水系统中孔口阻力相对大阻力配水系统较小，这样的配水系统称为小阻力配水系统。4.活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么？两者有什么关系？答：接触时间是指活性炭床容积除以流量、或是炭床厚度除以流速所得出的时间。泄漏时间是指流量一定时，从活性炭池开始进水到出水开始不符合水质要求时所经历的时间。接触时间和泄漏时间有内在的联系，因为当流速（或流量）一定时增减炭床厚度或炭床厚度一定时改变流速，都可以改变接触时间，而接触时间的变化可影响活性炭池的泄漏时间和吸附容量。5.在无阀滤池中进水管u形存水弯有什么作用？第2页共6页答：进水管设置u形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，u形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。如果不设u形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。四、作图分析（共1题，每题15分，共15分）画出折点加氯曲线草图，以加氯量和余氯量分别为坐标轴，注明分区以及曲线各区段含义。什么是折点加氯？并分析各段的消毒效果以及出现折点的原因。（1）……………………………………………4分（2）当加氯量超过加氯折点B以后，出现自由性余氯，并且余氯量随着加氯量的增加而增加，加氯量超过折点需要量时的加氯称为折点加氯。…………2分（3）当水中的有机物主要是氨和氮化合物时，加氯量与余氯量的变化需要进行详细分析，把曲线分为4个区进行分析………………………1分Ⅰ.第一区即为OA段，表示水中杂质把氯消耗光，余氯为0，需氯量为b1，消毒效果不可靠。………………………2分Ⅱ.在曲线AH段，加氯以后，氯与氨发生反应，有余氯存在，具有一定的消毒效果，但是余氯为化合性氯，以一氯胺为主。………………………2分Ⅲ.在曲线HB段，仍然存在化合性余氯，随着加氯量增加，反映结果使得一氯氨被氧化成一些不具有消毒效果的化合物，余氯量法反而随着加氯量增加而减少，最后达到折点B。………………………2第2页共6页分Ⅳ.超过折点B以后，进入第4区—曲线BC段。此后就没有消耗氯的杂质了，出现自由性余氯，第4区消毒效果最好。………………………2分五、计算题（共1题，每题10分，共10分，将答案写到答题纸上）设某物料M通过4只串联的CSTR型反应器进行反应后，进水与出水中M的浓度分别为C0=300mg/L,Ce=30mg/L，属于一级反应，反应速度常数为2h-1；如果液体流量为3000m3/h。求水流在反应器内总停留时间为多少，反应器的总体积为多少？解：（1）已知为4只CSTR型反应器串联进行反应，且反应为一级反应。nektCC11010303000eCCK=2h-1n=4……………………4分（2）4211101t………………………1分（1+2t）4=101+2t=1.778………………………1分单个反应器反应时间为：t=0.389h………………………1分总反应时间为：T=4×0.389h=1.557h………………………1分（3）每个反应器的体积为：V=Q×t=3000m3/h×0.389h=1167m3…………1分反应器的总体积为：V’=4×V=4668m3………………1分