華僑大水工藝設(shè)備基礎(chǔ)試題（A卷）及答案

華僑大學(xué)《水工藝設(shè)備基礎(chǔ)》試卷（A）（開卷）供03級(jí)給水排水專業(yè)使用考試時(shí)間班級(jí)學(xué)號(hào)姓名題號(hào)一二三四五六七八總分得分一、簡單概括金屬材料的性能包括哪幾個(gè)方面內(nèi)容？你認(rèn)為水工藝設(shè)備對(duì)金屬材料的哪些性能要求更高？水處理工藝設(shè)備常用材料的選擇原則是什么？（11分）二、金屬的電化學(xué)腐蝕原理是什么？運(yùn)用其原理解釋銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？設(shè)備電化學(xué)保護(hù)方法有哪些？它們?cè)砗瓦m用條件是什么？（15分）三、水處理工藝設(shè)備中常用的填料有哪些？并簡單說明它們用在水處理工藝中哪些環(huán)節(jié)？作用是什么？（10分）四、水處理工藝中的攪拌設(shè)備主要由哪些部分組成？常用的攪拌器有哪些？并說明它們的類型、特點(diǎn)和在水處理工藝中應(yīng)用分別是什么？（12分）五、膜分離原理是什么？水工藝中常見的膜有哪些？它們的特點(diǎn)、性能及水工藝中的應(yīng)用是什么？從凈化水質(zhì)原理方面簡單概括這里面所說的膜與微生物膜有什么區(qū)別？（15分）六、水處理工藝中污泥濃縮設(shè)備主要有哪些？污泥脫水設(shè)備主要有哪些？簡單概括帶式壓濾機(jī)的基本原理、特點(diǎn)和適用條件是什么？（12分）七、水處理工藝中投藥設(shè)備主要是哪幾個(gè)部分組成？常用的計(jì)量設(shè)備有哪些？簡單概括的它們的工作原理是什么？在給水處理中投藥設(shè)備主要運(yùn)用在那些環(huán)節(jié)？試畫出一個(gè)投藥系統(tǒng)示意圖說明投藥設(shè)備每個(gè)部分的作用是什么？（15分）八、給水排水專業(yè)增設(shè)水工藝設(shè)備基礎(chǔ)這門課程的背景是什么？結(jié)合你課堂聽講過程，談?wù)勀阌X得這門課應(yīng)該采用何種方式講授比較好？授課教師講課方式有哪些不足的地方？談?wù)勀愕慕ㄗh是什么？（10分）水工藝設(shè)備基礎(chǔ)試題（A卷）標(biāo)準(zhǔn)答案一、（11分）1、金屬材料的性能包括指它的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能和工藝性能，這些性能一般都受其化學(xué)成分的影響；化學(xué)成分的變化對(duì)鋼材的基本力學(xué)性能如強(qiáng)度及塑韌性等有較大影響，對(duì)熱處理效果也有較大影響；物理性能主要指密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性以及彈性模量等；機(jī)械性能主要是指彈性、塑性、強(qiáng)度和韌度；化學(xué)性能主要是指耐腐蝕性；工藝性能主要是指加工性能，如可焊性、可鍛性、切削加工性、成型工藝性和熱處理性能。（4分）2、對(duì)金屬材料的物理性能、抗腐蝕性能、機(jī)械性能要求比較高一些，但在加工制造過程中，會(huì)同時(shí)考慮其工藝性能。（3分）3、選擇原則：（1）滿足機(jī)械性能（力學(xué)性能）的要求。機(jī)械性能一般包括強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性和冷彎性能等。（2）滿足腐蝕方面的要求。有抗腐蝕方面要求，在選材時(shí)要做認(rèn)真的調(diào)查研究，了解各種材料的性能才能做到合理的選用。（3）滿足材料的經(jīng)濟(jì)性。在滿足設(shè)備的使用和加工要求的前提下，選擇材料還要符合經(jīng)濟(jì)性要求，選用的材料市場價(jià)格要低，貨源充足，供貸方面，品種規(guī)格齊全。但同一設(shè)計(jì)，選用的材料品種、規(guī)格應(yīng)盡量少而集中，這樣便于采購和管理。（4分）二、（15分）1、金屬電化學(xué)腐蝕原理是金屬腐蝕的短路原電池，主要原因是由于金屬化學(xué)成分不均一，引起金屬表面電極電位的不同，電極電位較低作陽極（腐蝕），較高作陰極。（4分）2、帶有鐵鉚釘?shù)你~板若暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤，空氣中的CO2、SO2和海邊空氣中的NaCl溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，由于銅、鐵電極電位的不同，這樣組成了原電池，銅作陰極，鐵作陽極，所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。（5分）3、設(shè)備電化學(xué)方法主要有陰極保護(hù)和陽極保護(hù)法。（1分）4、（1）陰極保護(hù)的原理就是向被保護(hù)的金屬通入陰極電流，消除金屬因成分不同造成的電位差，使腐蝕電流降為零，從而保護(hù)金屬免遭電化學(xué)腐蝕。其適用條件：腐蝕介質(zhì)必須是電解質(zhì)溶液；鈍態(tài)金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的金屬設(shè)備、由氫脆敏感性材料制作的金屬設(shè)備不宜陰極保護(hù)。（2）陽極保護(hù)的原理是將被保護(hù)的金屬設(shè)備進(jìn)行陽極極化，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)入鈍化態(tài)，從而減輕或防止金屬設(shè)備腐蝕。其適用條件：適用于那些電位正移時(shí)，金屬設(shè)備在所處的介質(zhì)中有鈍化行為的金屬-介質(zhì)體系；否則陽極極化將會(huì)加速腐蝕。（5分）三、（10分）1、水處理工藝設(shè)備中常用的填料的有濾料、離子交換劑、吸附劑、蜂窩、斜管填料、除氣塔、反應(yīng)塔填料、軟填料等。（2分）2、（1）濾料主要用于過濾器（或設(shè)備）中，作用是攔截、吸附懸浮顆粒污染物。（2）離子交換劑主要用于水的軟化和脫堿軟化，作用是利用自身的活性基團(tuán)交換水中的其他離子，達(dá)到去除它們的目的。（3）吸附劑主要用于固定床、移動(dòng)床和流化床吸附塔，作用是將水中的溶解性雜質(zhì)分子吸附到其表面。（4）蜂窩、斜管填料主要用于生化處理設(shè)備如生物濾塔、生物接觸氧化設(shè)備、厭氧生化反應(yīng)器等，作用是自身作為載體，其上生成一層以好氧或厭氧微生物組成的活性生物膜，依靠生物的作用降解和合成污水中的有機(jī)物。（5）除氣塔、反應(yīng)塔填料主要用于二氧化碳脫氣塔、臭氧接觸反應(yīng)塔以及其他的反應(yīng)塔，作用是填料表面形成吸附水層和流動(dòng)水層，氣逆流向上與水接觸，氣（液）間在填料表面進(jìn)行物料的傳質(zhì)過程或反應(yīng)過程，從而使水凈化。（6）軟填料主要用于各種生物處理設(shè)備，作用是自身作為載體，其表面形成活性生物膜，利用生物降解、生物吸附、生物絮凝等作用去除水中的污染物。（8分）四、（12分）1、水處理工藝中的攪拌設(shè)備主要由攪拌器、傳動(dòng)裝置及攪拌軸系三大部分組成。其中攪拌器主要由攪拌槳（或葉輪）和附屬構(gòu)件組成；傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)以及支架等組成；攪拌軸系由攪拌軸、軸承和聯(lián)軸器等組成。（2分）2、水處理工藝中常用攪拌器有槳式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、渦輪式攪拌器。（2分）3、（1）槳式攪拌器：a、類型：平直葉槳式攪拌器和折葉槳式攪拌器。b、特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速低（1～100r/min)；對(duì)粘度（最高為2Pa·s）較敏感；徑向流；d/D=0.35～0.8，b/d=0.1～0.25）；葉片為2片；θ=45o或60o（折葉）；流速為1.0～5m/s。c、應(yīng)用：用于介質(zhì)粘度低的液體，主要用于藥劑溶解和混合。（2）推進(jìn)式攪拌器：a、特點(diǎn)：d/D=0.2～0.5，一般取0.33；s/d=1或2，葉片為2、3、4，常取3；轉(zhuǎn)速為100～500r/min；流速為3～15m/s；最大粘度為3Pa·s；軸向流。B、應(yīng)用：藥劑溶解和懸浮操作，一般用鑄鐵、鑄鋼整體鑄造而成，有時(shí)也采用焊接。（3）渦輪式攪拌器：a、類型：開啟式和圓盤式兩類；槳葉有平直葉、彎葉和折葉。b、特點(diǎn)：徑向流；d:L:b=20:5:4，d/D=0.2～0.5，常取0.33；片數(shù)為4、6、8；轉(zhuǎn)速為10～300r/min；流速為4～10m/s；介質(zhì)粘度最大為50Pa·s。c、應(yīng)用：攪拌器廣泛用于快速溶解和進(jìn)行乳化操作。（8分）五、（15分）1、膜分離原理是利用膜的選擇透過性進(jìn)行分離以及濃縮水中離子或分子的設(shè)備；通過膜分離設(shè)備可實(shí)現(xiàn)混合物的組分分離。膜分離條件是存在膜和水中組分存在差別。（3分）2、水工藝常用的膜是：離子交換膜、反滲透膜和超濾膜。（2分）3、（1）離子交換膜：a、特點(diǎn)：用于電滲析，帶電荷的膜，不同電荷的離子在膜內(nèi)的遷移速度有很大的差別，這就是離子交換膜對(duì)離子透過的選擇性。b、性能：主要由交換容量和含水率來體現(xiàn)的。c、應(yīng)用：用于電滲析設(shè)備。（2）反滲透膜：a、特點(diǎn)及性能：選擇性吸附與毛細(xì)管流，即界面現(xiàn)象和在壓力下流體通過毛細(xì)管的綜合結(jié)果；一種多孔性膜，具有良好的化學(xué)性質(zhì)；一種半透膜，只能通過溶液中某種組分，不具有離子交換性質(zhì)，屬中性膜。b、應(yīng)用：用于反滲透設(shè)備。（3）超濾膜：a、特點(diǎn)及性能：過程使用的膜都是微孔膜，微粒是否被截留，除了與操作條件有關(guān)外，主要還取決于微粒的大小和結(jié)構(gòu)以及膜微孔的大小和結(jié)構(gòu)。b、應(yīng)用：用于超濾設(shè)備。（5分）4、微生物膜凈化原理是利用附著在載體表面上的微生物群體對(duì)水中的污染物吸附、氧化即生物降解、生物吸附、生物絮凝等作用，從而達(dá)到凈化水質(zhì)目的。而這里面所說的膜是指一種具有選擇性的膜，它不是生物的組成體，它是通過膜的選擇透過性進(jìn)行分離以及濃縮水中污染物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)目的。（5分）六、（12分）1、水處理工藝中污泥濃縮設(shè)備主要有重力式污泥濃縮池、濃縮機(jī)、帶式濃縮機(jī)、臥螺式離心機(jī)等。（2分）2、水處理工藝中污泥脫水設(shè)備主要有帶式壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)、板框壓濾機(jī)、真空過濾機(jī)等。（2分）3、帶式壓濾機(jī)：（1）基本原理：把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水；其工作過程包括污泥絮凝、重力脫水、楔形脫水和壓榨脫水（低壓脫水、高壓脫水）四步進(jìn)行。（2）特點(diǎn)：帶式壓濾機(jī)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的污泥脫水設(shè)備，進(jìn)泥的含水率一般為96～97%，脫水后濾餅的含水率為70～80%。操作簡便，可維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，其脫水效果主要取決于濾帶的速度和張力；結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，低速運(yùn)轉(zhuǎn)，易保養(yǎng)；處理能力高、耗電少，允許負(fù)荷有較大范圍的變化；無噪聲和振動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)密閉操作。（3）適用于城市水處理工藝及化工、造紙、冶金、礦業(yè)加工、食品等行業(yè)的各類污泥的脫水處理。（8分）七、（15分）1、水處理工藝中投藥設(shè)備主要由藥液調(diào)制設(shè)備、藥劑凈化設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、穩(wěn)壓設(shè)備、投加設(shè)備和其它控制附件組成。（2分）2、常用計(jì)量設(shè)備有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、計(jì)量泵等。（2分）3、工作原理：（1）轉(zhuǎn)子流量計(jì)：當(dāng)流體作用在轉(zhuǎn)子上的力與轉(zhuǎn)子的重力平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在某一高度。當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)子所停留的高度也隨之變化，流量信號(hào)被轉(zhuǎn)換成位移信號(hào)，從轉(zhuǎn)子上緣所對(duì)應(yīng)的錐形管上的流量刻度值，便可知道被測流量的大小。（2）電磁流量計(jì)：測量管道兩側(cè)的感應(yīng)電勢，通過變送器轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)，由二次儀表指示被測流量。（3）超聲流量計(jì)：轉(zhuǎn)換器發(fā)出的超聲激勵(lì)信號(hào)由信號(hào)電纜傳輸給換能器，換能器把超聲激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲發(fā)射信號(hào)，該信號(hào)穿過被測液體，由對(duì)面的換能器接受并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后再由信號(hào)電纜傳給轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器對(duì)接收電信號(hào)進(jìn)行放大、檢測，最后由內(nèi)部微型計(jì)算機(jī)根據(jù)時(shí)差法測量原理進(jìn)行運(yùn)算、補(bǔ)償，得出相應(yīng)的流量。（4）渦街流量計(jì)：在流體前進(jìn)的路徑上放置一個(gè)非流線型柱狀物，在某一雷諾數(shù)范圍內(nèi)，在柱狀物后面就會(huì)產(chǎn)生一種有規(guī)律的旋渦，并隨著流體一起向下游流去。旋渦產(chǎn)生的頻率f與流速v、柱狀物特征長度d之間存在一定關(guān)系，通過檢測出頻率f，可以得到流速v，從而得出體積流量。（5）渦輪流量計(jì)：一種速度式流量計(jì)，渦輪流量變送器把流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由指示積算儀顯示被測介質(zhì)的體積流量和流體總量，并輸電信號(hào)。（6）計(jì)量泵：利用泵內(nèi)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)加壓并計(jì)量流體。通過改變柱塞的行程長度和往復(fù)頻率來調(diào)節(jié)流量。柱塞不斷進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液體就間歇不斷地被吸入和排出。柱塞在泵缸內(nèi)從一頂端位置移至另一頂端位置。柱塞往復(fù)一次泵缸內(nèi)只吸入一次和排出一次液體。（4分）4、在給水處理中投藥設(shè)備主要用于投加混凝劑、消毒劑兩個(gè)環(huán)節(jié)中。（2分）5、略。（5分）八、（10分）1、背景：（1）隨著水處理技術(shù)、工藝的不斷改進(jìn)和完善，以及水工業(yè)設(shè)施建設(shè)中成套專用設(shè)備和檢測、控制儀器儀表的投資比例的逐漸提高，水工業(yè)設(shè)備、器材和儀器儀表與工程要求之間的差距已顯露出來。水工藝設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)作為提高水處理效率、保證處理水質(zhì)、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)鍵，其裝備水平也因