水質(zhì)工程學(xué)題庫及標(biāo)準(zhǔn)答案給水部分

1、水質(zhì)工程學(xué)（一）復(fù)習(xí)思考題一、名詞解釋1、水體自凈污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或 總量減少,受污染的水體部分地或完全地恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象稱為水體自凈。2、反應(yīng)器在化工生產(chǎn)過程中,都有一個發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)核心部分，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的容器稱為反應(yīng) 器。3、活塞流反應(yīng)器和恒流攪拌反應(yīng)器活塞流反應(yīng)器：也稱管式反應(yīng)器，流體是以隊列形式通過反應(yīng)器， 液體元素在流動的方向上絕無混合想象，每一流體元素停留時間都是相等的,各點上的反應(yīng)物濃度 和反應(yīng)速度有確泄值。恒流攪拌反應(yīng)器:也稱連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器，物料不斷進(jìn)出，連續(xù)流動。反應(yīng)器 內(nèi)各點濃度完全均勻，反應(yīng)速度不隨時間

2、變化，有返混作用。4、膠體穩(wěn)定性指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。分為1、動力學(xué)穩(wěn)立性2、聚集穩(wěn)泄 性。5、凝聚和絮凝凝聚指膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過程;絮凝指脫穩(wěn)的膠體或微小的懸浮物聚結(jié)成大 的絮凝體的過程。6、四個混凝作用機理1、壓縮雙電層作用機理2、吸附一電性中和作用機理3、吸附架橋作用機理4、 沉淀物的網(wǎng)捕、卷掃作用機理7、膠體保護(hù)當(dāng)膠粒表面被髙分子物質(zhì)全部覆蓋后，量膠粒接近時，由于“膠粒-膠?！敝g所吸附的 髙分子受到壓縮變形而具有排斥勢能，或者由于帶電高分子的相互排斥，使膠粒不能凝聚。8、異向絮凝和同向衆(zhòng)凝異向絮凝:指脫穩(wěn)膠體由于布朗運動相碰撞而凝聚的現(xiàn)象。同向絮凝：指

3、借助 于水力或機械攪拌使膠體顆粒相碰撞而凝聚的現(xiàn)象。9、自由沉淀和擁擠沉淀顆粒在沉降過程中不受顆粒彼此間影響的沉淀，稱為自由沉淀。顆粒在沉淀過 程中相互干擾，使懸浮顆粒以接近或相同的沉速擁擠下沉，呈界而式沉降，出現(xiàn)淸、渾水層間的 明顯界面（渾液面）的沉淀，稱為擁擠沉淀。10、截留沉速和表面負(fù)荷截留沉速u0指能夠全部被去除的顆粒中的最小顆粒的沉降速度。表而負(fù)荷qn_Q_ Qq 是指單位沉淀而積上承受的水流量，其中A BL1K接觸絮凝在池內(nèi)形成一個絮體濃度足夠髙的區(qū)域，使投藥后的原水與具有很髙體積濃度的粗粒絮體接觸，可以大大提高原水中細(xì)粒懸浮物的絮凝速率，這種方式稱為接觸絮凝。12、均質(zhì)濾料均質(zhì)濾

4、料指沿著整個濾層深度方向的任一橫斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致的濾 料。13、反粒度過濾反粒度過濾指過濾時，濾料層中濾料粒徑順?biāo)鞣较蛴纱笞冃?，以提高濾層含污能力的 過濾方式。14、宣接過濾直接過濾指原水沒有經(jīng)過絮凝直接進(jìn)入過濾池進(jìn)行過濾的方式。15、負(fù)水頭負(fù)水頭指在過濾過程中，濾層截留了大量的雜質(zhì)，以致于砂面以下某一深度處的水頭損失超過 該處水深的現(xiàn)象。16、濾層膨脹率濾層膨脹度指反沖洗時，濾層膨脹后所增加的厚度與膨脹前厚度之比。公式為 0 =仝芻oc時，吸引勢能占優(yōu)勢,兩膠?？上嗷ノ寒?dāng)o axE 兩膠粒之間就可通過布朗運動克服排斥能蜂 而碰撞凝聚。但是天然水中膠體布朗運動的動 能E

5、BEmaX/于是膠體長期處于分散穩(wěn)窪狀態(tài)。7、混凝過程中，壓縮雙電層作用和吸附一電性中和作用有何異同？同：都可使膠體匚電位降低 異:1、壓縮雙電層是依靠溶液中反離子濃度增加而使膠體擴散層厚度減小，導(dǎo)致E電位降低，其總電位如保持不變，且為純靜電作用,不可能使膠體 電荷符號改變。2、吸附-電性中和是異號反離子直接吸附在膠核表而,總電位如會發(fā)生變化，會由0降低至九，匚電位降低至乞3、壓縮雙電層通常由簡單離子(如NaS Ca2 Al*等)起作用，而 吸附-電性中和通常由高分子物質(zhì)或高聚合離子起作用。8、高分子混凝劑投屋過多時，為什么混凝效果反而不好？1、膠體顆粒表面電荷不但可能被降為零,而且還可能帶上

6、相反的電荷，即是膠體顆粒反號，發(fā)生再 穩(wěn)定現(xiàn)象2、形成膠體保護(hù)9、目前我國常用的混凝劑有哪幾種?各有何優(yōu)缺點？ 1、硫酸鋁:使用方便，混凝效果較好，不會給處理后的水質(zhì)帶來不良影響，但是水溫低時硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體較松散，處理效果不及 鐵鹽混凝劑。2、三氯化鐵：易溶解、易混合，形成的絮凝體密度大，沉降快。處理低溫水或低濁 水效果比鋁鹽好。具有強腐蝕性，投加量最佳范國較窄，如果控制不好，會導(dǎo)致岀水的色度增大。 固體產(chǎn)品易受潮，不易保管。3、聚合鐵：投藥劑量低,形成絮體的速度較快，磯花粗大，沉降迅速。 適應(yīng)的水質(zhì)條件較寬，基本上不用控制溶液pll值。苴腐蝕性大大減弱。處理后水的色度和鐵離 子

7、含量均較低。PFS對人體無生理毒性，是非常安全的水處理劑。4、有機高分子混凝劑:在混凝過 程中吸附架橋作用顯著，對于髙濁水、低濁水和污水處理、污泥脫水都有顯著的效果，同時用量 較低，但是因其價格昂貴，使用受到一定限制。10、什么是同向絮凝和異向絮凝?兩者的絮凝速率與哪些因素有關(guān)？其控制指標(biāo)是什么?異向絮凝:指脫穩(wěn)膠體由于布朗運動相碰撞而凝聚的現(xiàn)象。同向絮凝:指借助于水力或機械攪拌使膠體顆粒相 碰撞而凝聚的現(xiàn)象。異向絮凝速率與水溫有關(guān)，與顆粒數(shù)量濃度的平方成正比，而與顆粒粒徑 無關(guān)。同向絮凝速率和單位體積中膠體顆粒數(shù)量，顆粒直徑，G有關(guān)。控制指標(biāo)是水力梯度G。11、G和GT值的涵義是什么？試推導(dǎo)

8、機械攪拌和水力攪拌條件下的G值表達(dá)式。G是速度梯度,是相鄰兩流層的速度增量和垂直于水流方向的兩流層之間的距離的比值。G值間接反映單位時間顆粒碰 撞次數(shù),GT 值反映總的碰撞次數(shù)。G = (p/if2、 G = (gh/vT)U2、 G = (rh/uT)U2 p： 單位體積水流消耗的功率或單位體積消耗的攪拌器的功率。12、根據(jù)反應(yīng)器原理，什么形式的絮凝池效果較好?折板絮凝池混凝效果為什么優(yōu)于隔板絮凝池?隔板絮凝池、穿孔旋流絮凝池、折板絮凝池、柵條、網(wǎng)格絮凝池、機械絮凝池。利用折板間多次轉(zhuǎn)折或縮放水流形成渦流，使沿程能量消耗均勻，較好地絮凝。13、影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影

9、響混凝效果的?1、水溫 低溫時無機鹽水解速度慢，因為無機鹽水解為吸熱反應(yīng)。水溫低時水的粘度大,，會使布朗運動減弱,減少顆粒碰撞 機會，同時水的剪力增大，絮凝體容易破碎。水溫低時絮凝體不容易沉淀。2、PH值 3、堿度水解過程中不斷產(chǎn)生H+,會導(dǎo)致水的pH值不斷下降，要使水的pH值保持在最佳范圍，則水中應(yīng)有足夠的堿性物質(zhì)與H +中和。4、濁度14、Stokes公式表示什么水流狀態(tài)下的沉速公式？試對該公式進(jìn)行定性分析。層流。公式為“=丄二分析：1 .顆粒沉速u的決定因素是幾一勺當(dāng)Pl時,u呈正值，顆粒下沉，故絮凝過程中形成粗大密實的絮凝體有利于提髙沉淀效果;2、沉速u與顆粒的直徑d2成正比，所以增大

10、顆粒直徑d,可大大地提髙沉淀(或上 浮)效果3、u與口成反比,U決泄于水質(zhì)與水溫，在水質(zhì)相同的條件下，水溫髙則U值小，有利于顆粒 下沉(或上浮),反之，水溫低時處理效果差。4、由于沉速u的測肚比較容易，通常以沉速U來代 表具有該沉速的某一特點顆粒進(jìn)行沉淀性能分析。15、什么是固體通重和極限固體通重?如何根據(jù)極限固體通量來求解濃縮池斷面面積?固體通量W的泄 義為：單位時間內(nèi)，通過單位而積的固體重量稱為固體通量。極限固體通量代表了底流濃度穩(wěn)泄 時的濃縮池最大允許底流固體通量。其物理意義為:在濃縮池的深度方向，必存在者一個控制斷 面，這個控制斷而的固體通量最小。濃縮池的設(shè)計斷面面積應(yīng)該是：a n如A

11、 濃縮池設(shè)計斷面面積(m2);Q0-入流污泥量(m3/h )；CO入流污泥固體濃度(kg/m3);% 極限固體通量(kg/m2h)。16.理想沉淀池的假設(shè)條件是什么?推導(dǎo)理想沉淀池中沉速為5 (uKUo)的顆粒的沉淀效率公式，說明 公式中各符號的含義，并對公式進(jìn)行定性分析。條件：1、顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始 終不變2、水在池內(nèi)沿水平力向流動，水平流速v始終不變，在過水?dāng)喽细鼽c流速相等。3、顆粒沉到池底即認(rèn)為被去除。沉淀效率:E =-=乞可得f = 分QC HBvC H Hit m()QI A析：1、去除率E泄時，ui增大則q增大，即產(chǎn)水量增大2、q泄時，ui增大則E增大，由斯 u

12、= gd 2篤克斯公式 18 “可知，要使ui增大來提高去除率E,就要增大顆粒粒徑和密度,可通過提高絮凝效果來實現(xiàn)。故生產(chǎn)上比較重視混凝工藝。3、ui泄時，Q也一妃，A增大則 E增大,當(dāng)容積V 左時，水深H越小則表而積A越大,去除率越髙。即沉淀池池深淺些表面積增大 可提高去除率E,該理論稱為“淺池理論”。17.平流沉淀池進(jìn)水為什么要采用穿孔花墻？出水為什么釆用出水支渠?采用穿孔花墻:使流量均勻分 布在進(jìn)水截而上，盡量減少擾動。采用出水支渠:延長岀水堰的長度，不使流線過于集中,降低流 量負(fù)荷，避免水流出水速度太快，引起水流抽吸帶動池底積泥，影響出水水質(zhì)。18.斜管沉淀池的理論根據(jù)是什么?為什么斜

13、管傾角通常采用6 0 ?理論根據(jù):斜管沉淀可使沉降加 快，既能大大增加沉淀池的層數(shù)，減少沉淀深度,又能自動進(jìn)行排泥。斜管傾角通常采用60。主要 是為了保證污泥能自動下滑。19.澄清池的基本原理和主要特點是什么?澄淸池基本原理:在池內(nèi)形成一個絮體濃度足夠高的區(qū)域，使 投藥后的原水與具有很髙體枳濃度的粗粒絮體接觸,可以大大提高原水中細(xì)粒懸浮物的絮凝速 率。主要特點:用泥渣加速絮凝過程，是結(jié)成的絮體粗大，沉降速度增大，從而提髙了其處理的 表面負(fù)荷，使沉淀水的濁度減小，水質(zhì)提高。20、什么是加壓溶氣氣浮法?其基本流程有哪些？加壓溶氣氣浮法有什么特點?加壓溶氣氣浮法即空氣在加壓條件下溶于水中，再使壓力降

14、至常壓，把溶解的過飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來?；玖鞒蹋喝軞饬鞒?、部分溶氣流程和回流加壓溶氣流程特點：1、水中的空氣溶解度大，能提 供足夠的微氣泡，可滿足不同要求的固液分離，確保去除效果。2、經(jīng)減壓釋放后產(chǎn)生的氣泡粒徑?。?0100）、粒徑均勻、微氣泡在氣浮池中上升速度很慢、對池擾動較小，特別適用于絮凝 體松散、細(xì)小的固體分離。3、設(shè)備和流程都比較簡單，維護(hù)管理方便。21、過濾機理是什么？ 1、遷移機理：指顆粒脫離水流流線接近或接觸濾料表而。這是一種物理力學(xué)作用，主要由以下作用引起：攔截、沉淀、慣性、擴散、水動力。2、粘附機理:指水中雜質(zhì)顆粒遷移 到濾料表而時，在范徳華引力、靜電力、化學(xué)

15、鍵等作用下,被粘附在濾料表而。這是一種物理化學(xué) 作用。22、單層石英砂濾料截留雜質(zhì)分布存在什么缺陷?有哪些濾料層優(yōu)化措施？濾料經(jīng)過反沖洗后因濾料膨脹而分層，濾料顆粒上細(xì)下粗，造成水力分級。由于濾料表層孔隙尺寸最小，而表層截污量最大，所 以過濾一段時間后，表層孔隙被堵塞,甚至形成泥膜，使過濾阻力劇增，或者泥膜破裂,使水質(zhì)惡化, 從而必須停止過濾。此時，下層濾料截留雜質(zhì)較少,未充分發(fā)揮濾料的截污作用。優(yōu)化描施:反粒度 過濾、均質(zhì)濾料、纖維球濾料。23、什么叫等速過濾和變速過濾？兩者分別在什么情況下形成？并指出哪幾種濾池屬于等速過濾?等速過濾指濾池過濾時濾速保持不變，即濾池流量保持不變。變速過濾指濾

16、速隨過濾時間而逐漸減 小的過濾方式，又稱減速過濾。在等速過濾狀態(tài)下，水頭損失隨時間而逐漸增加，濾池中水位逐漸 上升，當(dāng)水位上升至最高允許水位時，過濾停止以待沖洗。在變速過濾過程中，濾池內(nèi)水位保持 不變，濾速隨時間逐漸較小，但濾池進(jìn)水總流量基本不變,等速過濾的濾池有虹吸濾池和無閥濾池。24、什么叫負(fù)水頭?它對過濾和沖洗有何影響?如何避免濾料層中產(chǎn)生負(fù)水頭？負(fù)水頭指在過濾過程中,濾層截留了大量的雜質(zhì),以致于砂而以下某一深度處的水頭損失超過該處水深的現(xiàn)象。影響:負(fù)水 頭使水中溶解氣體釋放岀來形成氣囊,因而占有濾料孔隙中的一左空間而縮小過水?dāng)喽瑥亩龃?阻力，水頭損失增大而使過濾周期縮短。在沖洗時,

17、氣囊與濾料顆粒吸附在一起，會上浮帶出濾料, 破壞濾層結(jié)構(gòu)。避免措施：增加砂面以上水深。使濾池出水口位置等于或髙于濾層表而。25、反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強度是否有關(guān)？反沖洗過程中最大水頭損失如何表達(dá)？無關(guān)。/7 =血丄（1-，叫）厶 其中：濾料密度 。水的密度5濾層膨脹前的孔隙度厶）濾層P膨脹前的厚度26、氣水反沖洗有哪幾種操作方式？各有何優(yōu)缺點?1、先用空氣反沖洗，然后用水反沖洗。2、先用氣一水同時反沖洗，然后再用水反沖洗。3、先用空氣反沖洗，然后用氣一水同時反沖洗，最后再用 水單獨沖洗。優(yōu)缺點：1、單獨氣沖:氣泡對濾層各部位的擾動程度不同，濾料的循環(huán)移動速度很慢, 但濾料每循環(huán)一次，

18、就能進(jìn)行依稀比較徹底的沖洗，效果較好。2、氣水同時沖：濾層處于懸浮 狀態(tài)，濾料移動速度快，一次反沖洗能進(jìn)行多次循環(huán),大大提髙沖洗效果，但易于產(chǎn)生濾料流失。3、單獨水沖:沖走污染物和殘留的氣泡，但不容易使污染物脫離濾料。27、試分析大阻力配水系統(tǒng)的工作原理，并說明大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計原理各是什么？大阻力配水系統(tǒng)主要形式為帶有干管和穿孔支管的多叉管配水系統(tǒng)。反沖洗水由干管配入各 支管、然后經(jīng)支管上的孔眼向外均勻配出，再穿過礫石承托層進(jìn)入濾層，對濾層進(jìn)行反沖洗。由 色=如+辿亠辿=岸如，在各阻力系數(shù)中,S3和S4在承托層、濾料層鋪好后為QV 5 + S21 + S3t + S41V

19、ESii泄值,不能調(diào)肖，要使QaQc,可采取以下描施使S 2增大，即減小孔口而積來增大S21和S 22, 同時削減了 S11HS12、S31=S32、S41S42所造成的布水不均勻的影響。這就是大阻力配水 系統(tǒng)的設(shè)計原理。使S1減小，減小配水系統(tǒng)S11HS12對配水均勻性的影響，并在此基礎(chǔ)上減 小S2以減小孔口水頭損失。這就是小阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計原理。28、目前水的消毒和氧化方法主要有哪些?簡要評述各種消毒方法的優(yōu)缺點。1、液氯消毒:液氯價格便宜，來源豐富,投加設(shè)備簡單，操作方便。同時可以保持剩余氯的持續(xù)消毒作用。但氯對微污染水源 可能會產(chǎn)生氯酚味以及三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。2、次氯酸鈉消毒:通過

20、水解反應(yīng)生成次氯酸，具有 與其他氯的衍生物相同的氧化和消毒作用，但效果不如氯強。次氯酸鈉消毒投加較簡單，比液氯 安全、方便，適用于小型給水。3、二氧化氯消毒:采用二氧化氯作為消毒劑可避免水中因加氯而產(chǎn) 生的氯酚味，也不會形成三鹵甲烷，二氧化氯價格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸。4、臭 氧消毒：有極強的氧化能力，對病毒、芽泡都有殺傷力,但不能儲存，需邊發(fā)生邊使用。基建投資 大、經(jīng)常電耗高，沒有持續(xù)消毒作用。29、什么叫自由性氯和化合性氯?兩者消毒效果有何區(qū)別？簡述兩者消毒原理。自由性氯指水中的0C1一、HOC 1、CI2等,殺菌速度快，殺菌力強，但消失快;化合性氯指水中氯與氨的化合物，有NH

21、2CI、NHCI2及NHC13三種，以NHCI 2較穩(wěn)左，殺菌效果好，持續(xù)時間長。自由性氯直接靠HOCI 的強氧化性進(jìn)行消毒，化合性氯先水解生成HOCI后再進(jìn)行消毒。30、水的P H值對氯消毒作用有何影響？為什么？ 一般來說,pH值越低HOCI含量越大，消毒效果越好。氯消毒中起作用的是H OCI,PH值低有利于HOCI的生成。31、什么是折點加氯?出現(xiàn)折點的原因是什么？折點加氯有何利弊？超過折點以后的加氯稱折點加氯。在加氯過程中，前期生成的NH2CI被氧化成其他物質(zhì)，余氯反而減少，岀現(xiàn)折點。受污染的原水 采用折點加氯可降低水的色度，去除臭、味，對酚、鐵、鐳有明顯去除作用，可使水中有機污染 總量

22、下降。但折點加氯量大，必要時需有PH調(diào)整措施和增加脫氯工藝。32、臭氧和有機物的作用機理是什么?臭氧處理工藝由哪幾部分組成？機理：1、直接氧化作用:緩慢且有明顯選擇性反應(yīng)，主要有偶極加成和親電取代兩種方式：2、臭氧被分解產(chǎn)生疑基自由基，間 接與有機物作用，反應(yīng)快,沒有選擇性。工藝:臭氧發(fā)生系統(tǒng)、接觸反應(yīng)系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)。33、什么是活性炭再生？活性炭再生的方法有哪些?在活性炭本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生成極少發(fā)生變化的情況下,用某種方法將被吸附的物質(zhì)，將吸附在活性炭表而的吸附質(zhì)除去，恢復(fù)活性炭的吸附能力。方法： 加熱再生法、藥劑再生法、化學(xué)氧化法、生物再生法、超聲波再生法。34、離子交換的歷程分為幾個步驟

23、？離子交換速度的影響因素有哪些？交換和再生兩個步驟影響因素:交聯(lián)度、水中離子濃度、水流速度、樹脂顆粒尺寸、水溫。35、離子交換軟化系統(tǒng)有哪些？各有何特點？ 1、鈉離子交換軟化系統(tǒng):處理過程中不產(chǎn)生酸性水，再生劑為食鹽，設(shè)備和防腐設(shè)施簡單，出水硬度可大大降低，水中堿度基本不變，含鹽量略有增加。2、 H-Na離子交換脫堿軟化系統(tǒng)：適用于原水硬度高、堿度大的情況，且該系統(tǒng)運行安全可靠，能減 輕Na交換器的負(fù)荷，提髙軟化水的質(zhì)量，更適合于處理高硬度水。36、強堿陰樹脂的失效點是什么？強械陰樹脂在什么條件下能去除硅酸?指樹脂不能再交換水中的陰離子，以硅酸泄漏為失效點。條件:1、進(jìn)水呈酸性。2、要求II離

24、子交換器減少漏Na+量。若漏Na+ 量增加，則陰床岀水堿度增大，會對除硅不利。3、要求OH離子交換器再生程度髙。因為再生 程度高，則工作交換容量就大，就有利于吸附硅酸。37、強堿陰床為什么必須設(shè)在強破陽床之后?1、進(jìn)水先經(jīng)過陰床，容易生成CaCO3、Mg ( O H)2沉淀在樹脂層內(nèi),使強堿樹脂的交換容量降低2、陰床在酸性介質(zhì)中易于進(jìn)行離子反應(yīng)，若進(jìn)水先進(jìn)過陰 床，更不利于去除硅酸因為強堿樹脂對硅酸鹽的吸附要比對硅酸的吸附差得多。3、原水先經(jīng)過 陰床,，本應(yīng)由除二氧化碳器去除的H 2CO3,也由陰床承擔(dān)，從而增加再生劑耗用量。38、試用離子交換平衡的觀點說明混床除鹽出水純度高的原因。RH+ROlI+NaCl=RNa + RC 1 +H2O平衡常數(shù)為：K =RNaRCllH2ONaciRHlROHKKp Na中:八也一一水的電離常數(shù)。水溫22C時，八比=16X 10仮 代 一一 陽樹脂的選擇性y Na系數(shù)。代 =1.5o陰樹脂的選擇性系數(shù) I型陰樹脂= 15, I型陰樹脂人=2。所以，K= 1 .5X154-(1.6X 1 04 6