2025年注冊(cè)公用設(shè)備工程師考試給水排水工程沖刺試卷：重點(diǎn)難點(diǎn)解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.某城市給水處理廠設(shè)計(jì)處理水量為120,000m3/d，原水濁度平均值為15NTU，計(jì)劃采用常規(guī)處理工藝（混凝沉淀-過(guò)濾）。若設(shè)計(jì)要求過(guò)濾后出水濁度不超過(guò)1NTU，濾池采用普通快速砂濾池，濾料為石英砂，厚度1.2m，濾速為8m/h。請(qǐng)計(jì)算理論上單格濾池的過(guò)濾面積為多少平方米？若每立方米原水中含懸浮物干重20mg，設(shè)計(jì)沉淀池時(shí)，為達(dá)到理想的混凝沉淀效果，沉淀池的表面負(fù)荷率（m3/(m2·h)）應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)比較合適？（假設(shè)沉淀效率為70%）2.簡(jiǎn)述活性污泥法處理污水的核心原理。在正常運(yùn)行中，若發(fā)現(xiàn)曝氣池污泥膨脹，可能的原因有哪些？為控制污泥膨脹，通常可以采取哪些工藝或運(yùn)行調(diào)整措施？3.某廢水處理項(xiàng)目中，處理水量為500m3/h，需要將廢水pH值從2.0調(diào)至7.0。初步選擇采用石灰乳（Ca(OH)?）作為調(diào)酸劑。已知廢水中不含有顯著影響pH的緩沖物質(zhì)，石灰乳的濃度為10g/L（以CaO計(jì)），密度為1.15g/cm3。假設(shè)反應(yīng)完全，且不考慮反應(yīng)過(guò)程中的體積變化，請(qǐng)估算理論上每小時(shí)需要投加多少升石灰乳？二、4.一臺(tái)離心泵的性能參數(shù)如下：流量Q=150m3/h，揚(yáng)程H=50m，效率η=75%，轉(zhuǎn)速n=1450r/min。若將此泵轉(zhuǎn)速提高至2900r/min，在其他條件不變的情況下，該泵的預(yù)計(jì)流量、揚(yáng)程和效率分別為多少？5.某新建水廠設(shè)有一座臥式多級(jí)離心泵站，安裝三臺(tái)相同的泵（一用一備一備），單臺(tái)泵額定流量為120m3/h，額定揚(yáng)程為280m。吸水井最低水位至泵軸心線高度為5m，泵出口至管網(wǎng)最不利點(diǎn)水塔水面高度差為150m，水塔有效容積為5000m3，管網(wǎng)白天用水量為10萬(wàn)m3/d，夜間為5萬(wàn)m3/d。請(qǐng)簡(jiǎn)述如何確定該泵站的設(shè)計(jì)流量和選泵時(shí)的總揚(yáng)程。若該泵站采用變頻調(diào)速方式保證供水量，變頻調(diào)速的主要目的是什么？6.在給水管道水力計(jì)算中，若某管段采用長(zhǎng)距離輸水，管徑DN=400mm，長(zhǎng)度L=1500m，設(shè)計(jì)流量Q=150L/s，管道沿程水力坡度i=0.0003。請(qǐng)計(jì)算該管段的沿程水頭損失。若管道材質(zhì)為球墨鑄鐵管，按規(guī)范要求，在該流量下，管道的允許流速范圍是多少？該流速是否在允許范圍內(nèi)？三、7.什么是水的自凈作用？自然水體發(fā)生自凈過(guò)程通常涉及哪些物理、化學(xué)和生物過(guò)程？人類活動(dòng)排放的污染物中，哪些類型污染物更容易導(dǎo)致水體自凈能力下降？8.某城市污水處理廠采用曝氣生物濾池（ABF）工藝處理城市污水。簡(jiǎn)述ABF工藝中生物濾池部分（濾料層）發(fā)揮作用的原理。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，ABF工藝在運(yùn)行管理方面有哪些顯著的特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)？9.污泥厭氧消化是一種常見的污泥穩(wěn)定化方法。請(qǐng)簡(jiǎn)述污泥厭氧消化的基本原理。厭氧消化過(guò)程中，產(chǎn)甲烷菌（Metanogens）主要負(fù)責(zé)將哪些有機(jī)物分解，并最終產(chǎn)生什么主要?dú)怏w產(chǎn)物？為提高污泥厭氧消化效率，通常需要控制哪些關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)？四、10.水中溶解性固體（TDS）是衡量水總礦化度的重要指標(biāo)。某地區(qū)地表水原水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果如下：Ca2?80mg/L,Mg2?30mg/L,HCO??180mg/L,CO?2?20mg/L,Cl?60mg/L,SO?2?50mg/L。假設(shè)水中的陽(yáng)離子總濃度近似等于陰離子總濃度，請(qǐng)估算該原水的TDS含量大約是多少毫克/升？（提示：可近似按1000mg/LTDS=1meq/L當(dāng)量濃度進(jìn)行估算）11.在進(jìn)行給水處理方案比選時(shí)，常用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？請(qǐng)簡(jiǎn)述“投資回收期”指標(biāo)的含義及其在方案比選中的應(yīng)用意義。12.簡(jiǎn)述壓力管道水錘現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。為減少水錘危害，工程中通常采取哪些主要的水錘防護(hù)措施？五、13.離子交換法可以用于水的軟化和除鹽。請(qǐng)簡(jiǎn)述離子交換軟化的基本原理。區(qū)分強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的基本依據(jù)是什么？14.某水廠為去除原水中的鐵、錳，設(shè)置了接觸氧化濾池。簡(jiǎn)述接觸氧化濾池處理含鐵含錳水的原理。為提高處理效果，運(yùn)行中應(yīng)注意控制哪些關(guān)鍵因素？15.污泥脫水是污水處理廠運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)的重力濃縮脫水相比，氣浮脫水和帶式壓濾脫水在原理、適用條件和效果等方面各有哪些主要區(qū)別？試卷答案一、1.過(guò)濾面積=處理水量/濾速=(120,000m3/d/24h/d)/8m/h=625m2。表面負(fù)荷率=處理水量/沉淀池表面積=(120,000m3/d/24h/d)/(625m2)=10m3/(m2·h)。解析思路：計(jì)算過(guò)濾面積直接使用公式Q=QA，其中Q為流量，A為面積，V為濾速。計(jì)算沉淀池表面積需先求出每日總流量，再除以表面負(fù)荷率定義式。注意單位換算，1天=24小時(shí)。2.活性污泥法核心原理是利用微生物群體降解污水中的有機(jī)污染物。污泥膨脹原因可能包括：營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)（碳氮比不當(dāng)）、缺乏抑制絲狀菌的因素（如DO過(guò)高、硝酸鹽積累）、進(jìn)水含有易分解的糖類等?？刂拼胧赫{(diào)整碳氮比，增加溶解性有機(jī)物；控制溶解氧濃度，避免過(guò)高；投加化學(xué)藥劑（如硫酸鋁、聚丙烯酰胺）破壞絲狀菌菌絲結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)污泥回流，維持適宜的污泥濃度。解析思路：首先回答核心原理，即微生物代謝。然后列舉污泥膨脹的常見內(nèi)因和外因。最后提出相應(yīng)的、針對(duì)性的控制方法，涵蓋營(yíng)養(yǎng)、溶解氧、化學(xué)藥劑和運(yùn)行管理等方面。3.需要投加的Ca(OH)?量=(需要中和的H?量)/Ca(OH)?摩爾質(zhì)量/投加量換算系數(shù)。H?量=廢水量×初始pH對(duì)應(yīng)的H?濃度=500m3/h×(1-10^(-pH))×10?3kg/m3=500×(1-10^(-2.0))×10?3kg/h=0.495kg/h(以H?計(jì))。Ca(OH)?摩爾質(zhì)量約為74g/mol。投加量換算系數(shù)=10g/L/74g/mol=0.135L/mmol。所需Ca(OH)?量=0.495kg/h/74g/mol/0.135L/mmol≈4.9L/h。實(shí)際投加量需考慮反應(yīng)不完全和體積變化等因素，應(yīng)略大于計(jì)算值。解析思路：明確所需投加的是Ca(OH)?本身，而不是其提供的Ca2?。根據(jù)酸堿中和反應(yīng)，所需堿量與需中和的酸量（H?）相等。計(jì)算H?量需先根據(jù)pH值換算為濃度，再乘以水量。注意單位統(tǒng)一，將kg/h換算為mmol/h，再除以摩爾濃度得到體積。最后指出理論值與實(shí)際應(yīng)用的區(qū)別。二、4.根據(jù)相似定律，Q?/Q?=n?/n?，H?/H?=(n?/n?)2，η?/η?=(n?/n?)3。Q?=Q?×(n?/n?)=150m3/h×(2900/1450)=300m3/h。H?=H?×(n?/n?)2=50m×(2900/1450)2=200m。η?=η?×(n?/n?)3=75%×(2900/1450)3≈43.75%。解析思路：應(yīng)用離心泵的相似定律（比例律）。已知轉(zhuǎn)速比n?/n?=2900/1450=2。將Q、H、η分別代入比例律公式，注意η是效率，其變化規(guī)律與其他參數(shù)不同。5.設(shè)計(jì)流量：根據(jù)最高日最高時(shí)用水量確定，為10萬(wàn)m3/d/24h/d≈417m3/h。選泵總揚(yáng)程：需克服吸水井最低水位至泵軸高度差（5m）、泵出口至管網(wǎng)最不利點(diǎn)水塔水面高度差（150m），并考慮管道沿程水頭損失、局部水頭損失以及一定的安全裕量（如10-20%）。總揚(yáng)程H_total≈5+150+(管網(wǎng)水頭損失估算)+(安全裕量)，具體數(shù)值需根據(jù)管網(wǎng)計(jì)算確定。變頻調(diào)速目的：根據(jù)用水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，使泵工作在高效區(qū)，減少系統(tǒng)能耗，保證供水壓力穩(wěn)定。解析思路：設(shè)計(jì)流量按最高日最高時(shí)計(jì)算。選泵揚(yáng)程是系統(tǒng)最大水頭損失加上安全裕量。變頻調(diào)速的核心目的是實(shí)現(xiàn)按需供水，優(yōu)化能源利用。6.沿程水頭損失h_f=iL=0.0003×1500m=0.45m。球墨鑄鐵管允許流速范圍通常為1.0-2.5m/s。流速V=Q/(π(D/2)2)=150L/s/(π(0.4m/2)2)≈238.7m/s。此流速遠(yuǎn)超允許范圍。解析思路：沿程水頭損失按h_f=iL直接計(jì)算。根據(jù)管徑和流量計(jì)算流速，判斷是否在規(guī)范規(guī)定的允許范圍內(nèi)。計(jì)算結(jié)果顯示該管段流速過(guò)高，不符合規(guī)范要求。三、7.水的自凈作用是指水體依靠自身的物理、化學(xué)和生物過(guò)程，使受到污染的水體水質(zhì)得到改善的現(xiàn)象。物理過(guò)程包括稀釋、擴(kuò)散；化學(xué)過(guò)程包括氧化還原、化合沉淀；生物過(guò)程主要是微生物分解有機(jī)物。自凈能力下降原因：污染物排放量超過(guò)水體自凈能力極限；排放的污染物毒性強(qiáng)、濃度高；水體物理?xiàng)l件惡化（如水流減緩、溫度變化）；水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致生物群落結(jié)構(gòu)失衡等。解析思路：先定義自凈作用。然后分別列出三種主要的自凈途徑。最后說(shuō)明導(dǎo)致自凈能力下降的人為或自然因素。8.生物濾池部分原理：利用附著在濾料表面的微生物膜（生物膜）降解水中的有機(jī)物。污水流經(jīng)濾料表面時(shí)，有機(jī)物被生物膜吸收，在微生物作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無(wú)機(jī)物，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。ABF工藝特點(diǎn)/優(yōu)勢(shì)：生物濾池部分可同步進(jìn)行硝化與反硝化，實(shí)現(xiàn)脫氮；處理效率高，停留時(shí)間短；對(duì)水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)；運(yùn)行穩(wěn)定；可省去二沉池等。解析思路：首先解釋生物膜降解有機(jī)物的原理。然后列舉ABF工藝在脫氮、效率、適應(yīng)性和運(yùn)行方面的特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)。9.厭氧消化原理：在無(wú)氧或微氧條件下，微生物（主要是產(chǎn)甲烷菌）將污泥中的復(fù)雜有機(jī)物逐步分解為簡(jiǎn)單的甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?）等氣體，同時(shí)使污泥得到穩(wěn)定化。產(chǎn)甲烷菌分解主要對(duì)象：碳水化合物（如纖維素、半纖維素）、蛋白質(zhì)（含氮有機(jī)物）、脂肪等。主要?dú)怏w產(chǎn)物：甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?），其中甲烷含量可達(dá)60-80%。關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)：溫度（通常分為中溫30-35℃、高溫50-55℃）、pH值（中溫6.5-7.5，高溫6.8-7.2）、厭氧消化時(shí)間、碳氮比（C:N）、攪拌與混合。解析思路：先描述厭氧消化的基本過(guò)程和目的（穩(wěn)定化）。明確產(chǎn)甲烷菌的作用對(duì)象和主要產(chǎn)物。列出影響消化效率的關(guān)鍵環(huán)境因素和控制參數(shù)。四、10.Ca2?+2HCO??→CaCO?↓+H?O+CO?↑（主要反應(yīng)）Mg2?+2HCO??→MgCO?↓+H?O+CO?↑（部分反應(yīng)）陰離子總當(dāng)量≈(80/20)+(30/12)+(180/61)+(50/96)≈4+2.5+2.95+0.52≈10meq/L。陽(yáng)離子總當(dāng)量≈(80/20)+(30/12)≈4+2.5=6.5meq/L。電荷平衡誤差較小。TDS≈陽(yáng)離子總當(dāng)量+陰離子總當(dāng)量≈10meq/L。TDS≈10×1000mg/L/1000meq/L=10000mg/L=10g/L。解析思路：寫出主要離子與碳酸氫根的反應(yīng)方程式。估算陰離子和陽(yáng)離子的總當(dāng)量濃度，注意使用相應(yīng)離子的化合價(jià)或摩爾質(zhì)量進(jìn)行換算。根據(jù)電荷平衡原理，總陽(yáng)離子當(dāng)量應(yīng)約等于總陰離子當(dāng)量。TDS可近似等于陽(yáng)離子和陰離子當(dāng)量濃度之和，再換算為mg/L（1當(dāng)量水約1000g）。11.常用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)：投資回收期、凈現(xiàn)值（NPV）、內(nèi)部收益率（IRR）、效益成本比（B/C）、追加投資回收期等。投資回收期含義：投資項(xiàng)目從投產(chǎn)開始，用每年的凈收益（或凈現(xiàn)金流量）回收其總投資所需的時(shí)間。應(yīng)用意義：衡量投資方案的短期盈利能力和風(fēng)險(xiǎn)?；厥掌谠蕉?，表明資金周轉(zhuǎn)快，風(fēng)險(xiǎn)越小，方案越有利。同時(shí)可作為初步篩選方案的依據(jù)之一。解析思路：首先列出幾種常用指標(biāo)。然后解釋投資回收期的定義，明確是回收“總投資”。最后說(shuō)明其在衡量盈利能力、風(fēng)險(xiǎn)和作為篩選依據(jù)方面的主要作用。12.水錘產(chǎn)生原因：管道中的水因閥門突然關(guān)閉、水泵突然停止或水泵啟停引起流速急劇變化，導(dǎo)致水體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，造成管道瞬間升壓和沖擊。防護(hù)措施：設(shè)置調(diào)壓室（降低水錘峰值）；安裝水錘閥（如卸壓閥、止回閥）；合理設(shè)置閥門，緩慢開關(guān)；提高管道材質(zhì)強(qiáng)度；采用彈性管道（如橡膠管）；在泵出口安裝緩沖裝置等。解析思路：先解釋水錘現(xiàn)象的物理本質(zhì)（動(dòng)能轉(zhuǎn)壓力能）。然后列舉幾種主要的、工程上常用的防護(hù)水錘的技術(shù)手段。五、13.離子交換軟化原理：利用離子交換劑（如陽(yáng)離子交換樹脂）上的可交換離子（如H?或Na?）與水中的鈣離子（Ca2?）、鎂離子（Mg2?）發(fā)生交換反應(yīng)，將水中的硬離子置換出來(lái)，達(dá)到軟化目的。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂：指在常溫下，樹脂上提供的H?離子親和力強(qiáng)，優(yōu)先與水中陽(yáng)離子交換，且能耐受較高pH值（如≤6）。強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂：指在常溫下，樹脂上提供的OH?離子或易解離的季銨鹽陽(yáng)離子（如-NH??）親和力強(qiáng)，優(yōu)先與水中陰離子（如HCO??,Cl?,SO?2?）交換，且能耐受較高pH值（如≤9）。解析思路：解釋離子交換軟化是Ca2?、Mg2?與交換劑上的H?/Na?交換。區(qū)分強(qiáng)酸和強(qiáng)堿樹脂的關(guān)鍵在于其提供的離子種類以及對(duì)pH值的耐受范圍，這決定了它們?cè)谒幚碇械倪x擇和應(yīng)用條件。14.接觸氧化濾池處理含鐵含錳原理：利用濾池中設(shè)置的多孔填料（如火山巖、石英砂）提供巨大的比表面積，使微生物（主要是鐵細(xì)菌、錳細(xì)菌）附著其上生長(zhǎng)形成生物膜。鐵細(xì)菌利用溶解氧