給水工程課后思考題答案15

1、十四章：1、水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成幾類？了解各類雜質(zhì)主要來 源、特點及一般去除方法。答：水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成三類：1) 懸浮物和膠體雜質(zhì)：懸浮物尺寸較大， 易于在水中下沉或上浮。 但膠體顆粒尺寸 很小，在水中長期靜置也難下沉， 水中所存在的膠體通常有粘土、 某些細菌及病毒、 腐殖質(zhì)及蛋白質(zhì)等。 有機高分子物質(zhì)通常也屬 于膠體一類。 天然水中的膠體一般帶有負電荷， 有時也含有少量 正電荷的金屬氫氧化物膠體。粒徑大于0 .1mm的泥砂去除較易，通常在水中很快下沉。而粒徑較小的懸浮物和膠體物質(zhì)，須投加混凝劑方可去除。2) 溶解雜質(zhì)，分為有機物和無機物兩類。它們與水所構(gòu)成的均相體系，外觀透明，屬

2、于真溶液。但有的無機溶解物可使水 產(chǎn)生色、臭、味。無機溶解雜質(zhì)主要的某些工業(yè)用水的去除對象，但有毒、 有害無機溶解物也是生活飲用水的去除對象。 有機溶解 物主要來源于水源污染，也有天然存在的。3、 了解生活飲用水衛(wèi)生標準中各項指標的意義。(7') 答：在標準中所列的水質(zhì)項目可分成以下幾類。一類屬于感官性狀方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可 見物等。 第二類是對人體健康有益但不希望過量的化學物質(zhì)。 第 三類是對人體健康無益但一般情況下毒性也很低的物質(zhì)。 第四類 有毒物質(zhì)。第五類細菌學指標，目前僅列細菌總數(shù)、總大腸菌數(shù) 和余氯三項。4、反應(yīng)器原理用于水處理有何作用和特點？ (7

3、 ')答：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程中的核心部分 . 在反應(yīng)器中所進 行的過程 ,既有化學反應(yīng)過程 ,又有物理過程 , 影響因素復雜。在 水處理方面引入反應(yīng)器理論推動了水處理工藝發(fā)展。 在化工生產(chǎn) 過程中，反應(yīng)器只作為化學反應(yīng)設(shè)備來獨立研究， 但在水處理中， 含義較廣泛。 許多水處理設(shè)備與池子都可作為反應(yīng)器來進行分析 研究，包括化學反應(yīng)、生物化學反應(yīng)以至物理過程等。例如，不 的氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、生物濾池、絮凝池、沉淀池等 等，甚至一段河流自凈過程都可應(yīng)用反應(yīng)器原理和方法進行分 析、研究。9、PF型和CMB型反應(yīng)器為什么效果相同？兩者優(yōu)缺點比較。 答：在推流型反應(yīng)器的起端（或開始階段

4、），物料是在CO的 高濃度下進行的，反應(yīng)速度很快。沿著液流方向，隨著流程增加 （或反應(yīng)時間的延續(xù)） ，物料濃度逐漸降低，反應(yīng)速度也隨之逐 漸減小。 這也間歇式反應(yīng)器的反應(yīng)過程是完全一樣的。 介它優(yōu)于 間歇式反應(yīng)器的在于：間歇式反應(yīng)器除了反應(yīng)時間以外，還需考慮投料和卸料時間，而推流型反應(yīng)器為連續(xù)操作。11、何謂“縱向分散模型” ？縱向分散模型對水處理設(shè)備的 分析研究有何作用？ （7 '）答：縱向分散模型就是在推流型基礎(chǔ)上加上一個縱向的混 合，而這種混合又可設(shè)想為一種擴散所引起的， 其中既包括分子 擴散、紊流擴散，又包括短流、環(huán)流、流速不均勻等。這種模型 與實際所研究的對象基本等效，不必去

5、深究擴散機理及其它細 節(jié)，所以在對水處理設(shè)備的分析研究中采用此模型更簡單方便。第十五章混凝思考題1何謂膠體穩(wěn)定性？試用膠粒間互相作用勢能曲線說明膠體穩(wěn)定性的原因。答：膠體穩(wěn)定性是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài) 的特性。原因P255最后一段。4、目前我國常用的混凝劑有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？答：鋁系：硫酸鋁明磯聚合氯化鋁（PAC聚合硫酸鋁（PAS 鐵系：三氯化鐵硫酸亞鐵聚合硫酸鐵（PFS聚合氯化鐵（PFQ 有機高分子混凝劑：聚丙烯酰胺（PAM優(yōu)缺點：優(yōu)點缺點硫酸鋁價格較低，使用便利，混凝效果較好，不會給處理后的水質(zhì)帶來不良影響當水溫低時硫酸鋁水解困 難，形成的絮體較松散；不 溶雜質(zhì)含量較多。

6、聚 合氯化 鋁（PAC）1應(yīng)用圍廣；2易快速形成大 的磯花，沉淀性能好，投藥 量般比硫酸鋁低;3、適宜 的PH值圍較寬（在59間）； 4、水溫低時，仍可保持穩(wěn)定 的混凝效果；5、其堿化度比 其他鋁鹽、鐵鹽為咼，因此 藥液對設(shè)備的侵蝕作用小三氯化極易溶于水；沉淀性好，處氯化鐵液體、晶體物或受潮鐵理低溫水或低濁水效果比鋁鹽的好的無水物腐蝕性極大，調(diào)制和加藥設(shè)備必須考慮用耐腐蝕材料硫酸亞鐵不如三價鐵鹽那樣有良好 的混凝效果；殘留在水中的 Fe2+會使處理后的水帶色；聚合硫酸鐵投加劑量少；絮體生成快；對水質(zhì)的適應(yīng)圍廣以及水解時消耗水中堿度少聚 丙烯酰 胺（PAM常作助凝劑以配合鋁鹽和鐵鹽作用，效果顯著

7、7何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者絮凝速率（或碰撞數(shù)率）與哪些因素有關(guān)？同向絮凝：由流體運動所造成的顆粒碰撞聚集稱為同向絮 凝。其數(shù)率與顆粒直徑的三次方成正比，與顆粒數(shù)量濃度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。異向絮凝：由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集稱異向絮凝。 其數(shù)率與水溫成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成反比。11.影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影 響混凝效果的？影響混凝效果的主要因素有水溫，水的PH值和堿度及水中懸浮物濃度。水溫：a無機鹽的水解是吸熱反應(yīng)低溫水混凝劑水解困難。b 低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒布朗運動強度減弱， 碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)混凝c 水溫低時膠體顆

8、粒水化作用增強，妨礙膠體混凝d水溫與水的PH值有關(guān)PH值：對于硫酸鋁而言，水的 PH值直接影響鋁離子的水解 聚合反應(yīng)，亦即影響鋁鹽水解產(chǎn)物的存在形態(tài)。對三價鐵鹽混凝劑時 PH在之間最好 高分子混凝劑的混凝效果受水的 PH值影響比較小 懸浮物濃度：含量過低時，顆粒碰撞速率大大減小，混凝效 果差。含量高時，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑量將大大增加。15當前水廠中常用的絮凝設(shè)備有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？ 在絮凝過程中，為什么 G值應(yīng)自進口值出口逐漸減少？1）、隔板絮凝池包括往復式和回轉(zhuǎn)式兩種。 優(yōu)點：構(gòu)造簡單， 管理方便。 缺點：流量變化大者， 絮凝效果不穩(wěn)定， 絮凝時間長， 池子容積大。2）、折板絮凝池優(yōu)點

9、：與隔板絮凝池相比，提高了顆粒碰撞 絮凝效果， 水力條件大大改善， 縮短了絮凝時間， 池子體積減小。 缺點：因板距笑，安裝維修較困難，折板費用較高。3）、機械絮凝池優(yōu)點：可隨水質(zhì)、水量變化而隨時改變轉(zhuǎn)速 以保證絮凝效果， 能應(yīng)用于任何規(guī)模水廠缺點： 需機械設(shè)備因而 增加機械維修工作。絮凝過程和那個中， 為避免絮凝體破碎， 絮凝設(shè)備的流速及 水流轉(zhuǎn)彎處的流速應(yīng)沿程逐漸減少，從而G值也沿程逐漸減少。16.采用機械絮凝池時，為什么要采用 34 檔攪拌機且各檔 之間需用隔墻分開？因為單個機械絮凝池接近于 CSTR型反應(yīng)器，故宜分格串聯(lián)。分格愈多，愈接近 PF 型反應(yīng)器，絮凝效果愈好，但分格過多， 造價

10、增高且增加維修工作量。各檔之間用隔墻分開是為防止水流短路。16 章沉淀和澄清1. 什么叫自由沉淀，擁擠沉淀和絮凝沉淀？ 答：在沉淀過程中，彼此沒有收到干擾，只收到顆粒本身在 水中的重力和水流阻力的作用，稱為自由沉淀。顆粒在沉淀的過程中， 彼此相互干擾， 或者收到容器壁的干 擾，雖然其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻較小，稱為絮凝沉 淀。擁擠沉淀： 顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響， 顆粒間相 對位置保持不變， 形成一個整體共同下沉， 與澄清水之間有一個 清晰的泥水界面。4理想沉淀池應(yīng)符合哪些條件？根據(jù)理想沉淀條件，沉淀 效率與池子深度、長度和表面積關(guān)系如何？答：1）顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。2）水流

11、沿著水平方向流動，流速不變。3）顆粒沉到池底即認為已被去除，不再返回水流中。去除率E -也由式子可知：懸浮顆粒再理想沉淀池中的去除Q/A率只與沉淀池的表面負荷有關(guān)，而與其他因素如水深，池長，水 平流速和沉淀時間均無關(guān)。5. 影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？答1）沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響。（雷諾數(shù)Re和弗勞德數(shù)Fr）2）凝聚作用的影響。沉淀池縱向分格可以減小水力半徑R從而降低Re和提高Fr數(shù)，有利于沉淀和加強水的穩(wěn)定性，從而提高沉淀效果。6. 沉淀池表面負荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？兩者涵義有何區(qū)別？答：uo Q表面負荷在數(shù)值上等于截留沉速，但涵義不同。A

12、前者是指單位沉淀池表面積的產(chǎn)水量，后者代表自池頂開始下沉所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速。10.澄清池的基本原理和主要特點是什么？答：基本原理：原水加藥后進入澄清池，使水中的脫穩(wěn)雜質(zhì)與澄清池中的高濃度泥渣顆粒充分接觸碰撞凝聚，并被泥渣層攔 截下來，水得到澄清。主要特點：澄清池將絮凝和沉淀兩個過程綜合與一個構(gòu)筑物 完成，主要利用活性泥渣層達到澄清的目的。 當脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流 與泥渣層接觸時，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。十七章過濾1、為什么粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質(zhì)顆粒會被濾層攔 截下來？答：顆粒較小時，布朗運動較劇烈，然后會擴散至濾粒表面 而被攔截下來。3、直接過濾有哪兩種方式？采用原

13、水直接過濾應(yīng)注意哪些 問題？答：兩種方式： 1、原水經(jīng)加藥后直接進入濾池過濾，濾前 不設(shè)任何絮凝設(shè)備，這種過濾方式一般稱“接觸過濾”2、濾池前設(shè)一簡易微絮凝池， 原水加藥混合后先經(jīng)微絮凝池， 形成粒徑 相近的微絮凝池后（粒徑大致在4060卩m左右）即刻進入濾池 過濾，這種過濾方式稱“微絮凝過濾” 。注意問題： 1、原水濁度和色度較低且水質(zhì)變化較小。 2、通 常采用雙層、三層或均質(zhì)材料，濾料粒徑和厚度適當增大，否則 濾層表面孔隙易被堵塞。 3、原水進入濾池前，無論是接觸過濾 或微絮凝過濾， 均不應(yīng)形成大的絮凝體以免很快堵塞濾層表面孔 隙。 4、濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決定。5、什么叫“等速過濾”和“變

14、速過濾”？兩者分別在什么 情況下形成？分析兩種過濾方式的優(yōu)缺點并指出哪幾種濾池屬 “等速過濾”。答：當濾池過濾速度保持不變，亦即濾池流量保持不變時， 稱“等速過濾” 。濾速隨過濾時間而逐漸減小的過濾稱“變速過 濾”隨著過濾時間的延長， 濾層中截留的懸浮物量逐漸增多， 濾 層孔隙率逐漸減小，由公式可知道，當濾料粒徑、形狀、濾層級 配和厚度以及水溫已定時， 如果孔隙率減小， 則在水頭損失保持 不變的條件下，將引起濾速的減小；反之，當濾速保持不變的情 況下，將引起水頭損失的增加。 這樣就產(chǎn)生了等速過濾和變速過 濾兩種基本過濾方式。虹吸濾池和無閥濾池即屬等速過濾的濾池。移動罩濾池屬變速過濾的濾池， 普

15、通快濾池可以設(shè)計成變速 過濾也可設(shè)計成等速過濾8. 雙層和多層慮料混雜與否與那些因素有關(guān) ?慮料混雜對過 濾有何影響 ?主要決定于慮料的密度差 , 粒徑差及慮料的粒徑級配 , 慮料 形狀 ,水溫及反沖洗強度等因素 .慮料混雜對過濾影響如何 , 有兩種不同的觀點 . 一種意見認 為,慮料交界面上適度混雜 , 可避免交界面上積聚過多雜質(zhì)而是 水頭損失增加較快 , 故適度混雜是有益的 ; 另一種意見認為慮料 交界面不應(yīng)有混雜現(xiàn)象 . 因為上層慮料起截留大量雜質(zhì)作用 , 下 層則起精慮作用 ,而界面分層清晰 ,起始水頭損失將較小 . 實際上 , 慮料交界面不同程度的混雜是很難避免的 .生產(chǎn)經(jīng)驗表明 ,

16、 慮料 交界混雜厚度在一定時 , 對慮料有益無害 .10. 慮池反沖洗強度和慮層膨脹度之間關(guān)系如何?當慮層全部膨脹起來以后 , 反沖洗強度增大 , 水流通過慮層的水頭損失是 否同時增大 ?為什么 ?當沖洗流速超過 mf 以后, 慮層中水頭損失不變 ,但慮層膨脹 起來.沖洗強度愈大 , 膨脹度愈大 .不會,因為當沖洗流速超過最小流態(tài)化沖洗流速 mf 時,增大 沖洗流速只是使慮層膨脹度增大 , 而水頭損失保持不變 .14 大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的涵義是什么？各有何優(yōu)缺點？掌握大阻力配水系統(tǒng)的基本原理和公式（17-32 ）的推導過程。答：一般規(guī)定：配水系統(tǒng)開孔比為 =0.20%0.25%為大

17、阻力 配水系統(tǒng)； =0.60%0.80%為中阻力配水系統(tǒng)； =1.0%1.5%為 小阻力配水系統(tǒng)。 大阻力配水系統(tǒng)的優(yōu)點是配水均勻性好， 但結(jié) 構(gòu)復雜，孔口水頭損失大，沖洗時動力消耗大；管道易結(jié)垢，增 加檢修困難，此外，對沖洗水頭有限的虹吸濾池和無閥濾池，大 阻力配水系統(tǒng)不能采用。 小阻力配水系統(tǒng)可以克服上述缺點。 原 理和推導過長，見書 P337-339。15、小阻力配水系有哪些形式？各有何優(yōu)缺點？ 答：小阻力配水系的形式有：鋼筋混凝土穿孔（或縫隙）濾板；穿孔濾磚；濾頭。用時主要考慮的因素有： 造價、配水均勻性、 孔口易堵塞性、 強度、耐腐蝕性20、無閥濾池虹吸上升管中的水位變化是如何引起的

18、？虹吸 輔助管管口和出水堰口標高差表示什么？答：虹吸輔助管中落水使上升管中水位上升， 一直到達最 高位；到達最高位后，下落水流伴隨下降管的水流一起下落， 導致真空度陡增， 產(chǎn)生連續(xù)虹吸水流； 水箱水位降至虹吸破壞 口時，水位開始下降。虹吸輔助管管口和出水堰口標高差表示終期允許水頭損失值 H。28、所謂 V 型濾池，其主要特點是什么？簡要地綜合評 述普通快濾池、無閥濾池、移動罩濾池、 V 型濾池及壓力濾 池的主要優(yōu)缺點和適用條件答：V型濾池因兩側(cè)（或一側(cè)也可）進水槽設(shè)計成V字形而得名，池底設(shè)有一排小孔，既可以作過濾時進水用，沖洗時又可供橫向掃洗布水用，這是 V型濾池的一個特點。V型濾池的主要特點

19、是：（ 1）可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期。由于反 沖洗時濾層不膨脹，故整個濾層在深度方向的粒徑分布基本 均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象。即所謂“均質(zhì)濾料” ，使濾層含污能力提高。 一般采用砂濾料， 有效粒徑 0.95-1.50mm ，不均勻系數(shù) (1)2-1.5 ，濾層厚約 (2)氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果 好，沖洗水量大大減少。第十八章消毒 1目前水的消毒方法主要有哪幾種？簡要評述各種消毒方 法的優(yōu)缺點。目前水的消毒方法主要有：氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消 毒、漂白粉消毒、次氯酸鈉消毒、臭氧消毒、紫外線消毒。氯消毒優(yōu)點是經(jīng)濟有效， 使用方便。 缺點是受污染水經(jīng)氯消 毒后

20、往往產(chǎn)生一些有害健康的副產(chǎn)物，例如三氯甲烷。ClO2 對細菌、病毒等有很強的滅活能力。 ClO2 的最大優(yōu)點 是不會與水中有機物作用生成三氯甲烷。 ClO2 消毒還有以下優(yōu) 點：消毒能力比氯強，故在相同條件下，投加量比 cl2 少； ClO2 余量能在管網(wǎng)中保持很長時間。 消毒效果受水的 ph 值影響極小。 作為氧化劑， ClO2 能有效地去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、 酚等物質(zhì)。它與酚起氧化反應(yīng)，不會生成氯酚。缺點是： ClO2 本身和CI02對人體紅細胞有損壞，有報導認為，還對人的神 經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。氯胺消毒的優(yōu)點是： 當水中含有有機物和酚時， 氯胺消毒不 會產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，同時大大減少 THMs產(chǎn)生的可能；能保持 水中余氯較久， 適用與供水管網(wǎng)較