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(lái) 源、特點(diǎn)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(zhǎng)期靜置也難下沉， 水中所存在的膠體通常有粘土、 某些細(xì)菌及病毒、 腐殖質(zhì)及蛋白質(zhì)等。 有機(jī)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(fù)電荷， 有時(shí)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(jī)物和無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)溶解物可使水 產(chǎn)生色、臭、味。無(wú)機(jī)溶解雜質(zhì)主要的某些工業(yè)用水的去除對(duì)象，但有毒、 有害無(wú)機(jī)溶解物也是生活飲用水的去除對(duì)象。 有機(jī)溶解 物主要來(lái)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(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)指標(biāo)的意義。(7') 答：在標(biāo)準(zhǔn)中所列的水質(zhì)項(xiàng)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(duì)人體健康有益但不希望過(guò)量的化學(xué)物質(zhì)。 第 三類是對(duì)人體健康無(wú)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(xì)菌學(xué)指標(biāo)，目前僅列細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌數(shù) 和余氯三項(xiàng)。4、反應(yīng)器原理用于水處理有何作用和特點(diǎn)？ (7

3、 ')答：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過(guò)程中的核心部分 . 在反應(yīng)器中所進(jìn) 行的過(guò)程 ,既有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 ,又有物理過(guò)程 , 影響因素復(fù)雜。在 水處理方面引入反應(yīng)器理論推動(dòng)了水處理工藝發(fā)展。 在化工生產(chǎn) 過(guò)程中，反應(yīng)器只作為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備來(lái)獨(dú)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(lái)進(jìn)行分析 研究，包括化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)反應(yīng)以至物理過(guò)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(guò)程都可應(yīng)用反應(yīng)器原理和方法進(jìn)行分 析、研究。9、PF型和CMB型反應(yīng)器為什么效果相同？?jī)烧邇?yōu)缺點(diǎn)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(jìn)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(shí)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(guò)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(shí)間以外，還需考慮投料和卸料時(shí)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(duì)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(gè)縱向的混 合，而這種混合又可設(shè)想為一種擴(kuò)散所引起的， 其中既包括分子 擴(kuò)散、紊流擴(kuò)散，又包括短流、環(huán)流、流速不均勻等。這種模型 與實(shí)際所研究的對(duì)象基本等效，不必去

5、深究擴(kuò)散機(jī)理及其它細(xì) 節(jié)，所以在對(duì)水處理設(shè)備的分析研究中采用此模型更簡(jiǎn)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(shì)能曲線說(shuō)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(zhǎng)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(guó)常用的混凝劑有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？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(jī)高分子混凝劑：聚丙烯酰胺（PAM優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)硫酸鋁價(jià)格較低，使用便利，混凝效果較好，不會(huì)給處理后的水質(zhì)帶來(lái)不良影響當(dāng)水溫低時(shí)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(shí)，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(duì)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(wú)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(jià)鐵鹽那樣有良好 的混凝效果；殘留在水中的 Fe2+會(huì)使處理后的水帶色；聚合硫酸鐵投加劑量少；絮體生成快；對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)圍廣以及水解時(shí)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？?jī)烧咝跄俾剩ɑ蚺鲎矓?shù)率）與哪些因素有關(guān)？同向絮凝：由流體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(wú)機(jī)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱， 碰撞機(jī)會(huì)減少，不利于膠粒脫穩(wěn)混凝c 水溫低時(shí)膠體顆

8、粒水化作用增強(qiáng)，妨礙膠體混凝d水溫與水的PH值有關(guān)PH值：對(duì)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(duì)三價(jià)鐵鹽混凝劑時(shí) 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(guò)低時(shí)，顆粒碰撞速率大大減小，混凝效 果差。含量高時(shí)，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑量將大大增加。15當(dāng)前水廠中常用的絮凝設(shè)備有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 在絮凝過(guò)程中，為什么 G值應(yīng)自進(jìn)口值出口逐漸減少？1）、隔板絮凝池包括往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單， 管理方便。 缺點(diǎn)：流量變化大者， 絮凝效果不穩(wěn)定， 絮凝時(shí)間長(zhǎng)， 池子容積大。2）、折板絮凝池優(yōu)點(diǎn)

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(shí)間， 池子體積減小。 缺點(diǎn)：因板距笑，安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高。3）、機(jī)械絮凝池優(yōu)點(diǎn)：可隨水質(zhì)、水量變化而隨時(shí)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(diǎn)： 需機(jī)械設(shè)備因而 增加機(jī)械維修工作。絮凝過(guò)程和那個(gè)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(jī)械絮凝池時(shí)，為什么要采用 34 檔攪拌機(jī)且各檔 之間需用隔墻分開？因?yàn)閱蝹€(gè)機(jī)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(guò)多， 造價(jià)

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(guò)程中，彼此沒(méi)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(guò)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(duì)位置保持不變， 形成一個(gè)整體共同下沉， 與澄清水之間有一個(gè) 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?xiàng)l件，沉淀 效率與池子深度、長(zhǎng)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(dòng)，流速不變。3）顆粒沉到池底即認(rèn)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(fù)荷有關(guān)，而與其他因素如水深，池長(zhǎng)，水 平流速和沉淀時(shí)間均無(wú)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(shí)際水流狀況對(duì)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(qiáng)水的穩(wěn)定性，從而提高沉淀效果。6. 沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？?jī)烧吆x有何區(qū)別？答：uo Q表面負(fù)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(diǎn)是什么？答：基本原理：原水加藥后進(jìn)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(lái)，水得到澄清。主要特點(diǎn)：澄清池將絮凝和沉淀兩個(gè)過(guò)程綜合與一個(gè)構(gòu)筑物 完成，主要利用活性泥渣層達(dá)到澄清的目的。 當(dāng)脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流 與泥渣層接觸時(shí)，便被泥渣層阻留下來(lái)，使水獲得澄清。十七章過(guò)濾1、為什么粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質(zhì)顆粒會(huì)被濾層攔 截下來(lái)？答：顆粒較小時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)較劇烈，然后會(huì)擴(kuò)散至濾粒表面 而被攔截下來(lái)。3、直接過(guò)濾有哪兩種方式？采用原

13、水直接過(guò)濾應(yīng)注意哪些 問(wèn)題？答：兩種方式： 1、原水經(jīng)加藥后直接進(jìn)入濾池過(guò)濾，濾前 不設(shè)任何絮凝設(shè)備，這種過(guò)濾方式一般稱“接觸過(guò)濾”2、濾池前設(shè)一簡(jiǎn)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(jìn)入濾池 過(guò)濾，這種過(guò)濾方式稱“微絮凝過(guò)濾” 。注意問(wèn)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(dāng)增大，否則 濾層表面孔隙易被堵塞。 3、原水進(jìn)入濾池前，無(wú)論是接觸過(guò)濾 或微絮凝過(guò)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(guò)濾”和“變

14、速過(guò)濾”？?jī)烧叻謩e在什么 情況下形成？分析兩種過(guò)濾方式的優(yōu)缺點(diǎn)并指出哪幾種濾池屬 “等速過(guò)濾”。答：當(dāng)濾池過(guò)濾速度保持不變，亦即濾池流量保持不變時(shí)， 稱“等速過(guò)濾” 。濾速隨過(guò)濾時(shí)間而逐漸減小的過(guò)濾稱“變速過(guò) 濾”隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)， 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(dāng)濾料粒徑、形狀、濾層級(jí) 配和厚度以及水溫已定時(shí)， 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?。环粗?，當(dāng)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(guò)濾和變速過(guò) 濾兩種基本過(guò)濾方式。虹吸濾池和無(wú)閥濾池即屬等速過(guò)濾的濾池。移動(dòng)罩濾池屬變速過(guò)濾的濾池， 普

15、通快濾池可以設(shè)計(jì)成變速 過(guò)濾也可設(shè)計(jì)成等速過(guò)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(duì)過(guò) 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(jí)配 , 慮料 形狀 ,水溫及反沖洗強(qiáng)度等因素 .慮料混雜對(duì)過(guò)濾影響如何 , 有兩種不同的觀點(diǎn) . 一種意見認(rèn) 為,慮料交界面上適度混雜 , 可避免交界面上積聚過(guò)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(rèn)為慮料 交界面不應(yīng)有混雜現(xiàn)象 . 因?yàn)樯蠈討]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(shí)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(yàn)表明 ,

16、 慮料 交界混雜厚度在一定時(shí) , 對(duì)慮料有益無(wú)害 .10. 慮池反沖洗強(qiáng)度和慮層膨脹度之間關(guān)系如何?當(dāng)慮層全部膨脹起來(lái)以后 , 反沖洗強(qiáng)度增大 , 水流通過(guò)慮層的水頭損失是 否同時(shí)增大 ?為什么 ?當(dāng)沖洗流速超過(guò) mf 以后, 慮層中水頭損失不變 ,但慮層膨脹 起來(lái).沖洗強(qiáng)度愈大 , 膨脹度愈大 .不會(huì),因?yàn)楫?dāng)沖洗流速超過(guò)最小流態(tài)化沖洗流速 mf 時(shí),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(diǎn)？掌握大阻力配水系統(tǒng)的基本原理和公式（17-32 ）的推導(dǎo)過(guò)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(diǎn)是配水均勻性好， 但結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，孔口水頭損失大，沖洗時(shí)動(dòng)力消耗大；管道易結(jié)垢，增 加檢修困難，此外，對(duì)沖洗水頭有限的虹吸濾池和無(wú)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(diǎn)。 原 理和推導(dǎo)過(guò)長(zhǎng)，見書 P337-339。15、小阻力配水系有哪些形式？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 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(shí)主要考慮的因素有： 造價(jià)、配水均勻性、 孔口易堵塞性、 強(qiáng)度、耐腐蝕性20、無(wú)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(biāo)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(dá)最 高位；到達(dá)最高位后，下落水流伴隨下降管的水流一起下落， 導(dǎo)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(shí)，水位開始下降。虹吸輔助管管口和出水堰口標(biāo)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(diǎn)是什么？簡(jiǎn)要地綜合評(píng) 述普通快濾池、無(wú)閥濾池、移動(dòng)罩濾池、 V 型濾池及壓力濾 池的主要優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件答：V型濾池因兩側(cè)（或一側(cè)也可）進(jìn)水槽設(shè)計(jì)成V字形而得名，池底設(shè)有一排小孔，既可以作過(guò)濾時(shí)進(jìn)水用，沖洗時(shí)又可供橫向掃洗布水用，這是 V型濾池的一個(gè)特點(diǎn)。V型濾池的主要特點(diǎn)

19、是：（ 1）可采用較粗濾料較厚濾層以增加過(guò)濾周期。由于反 沖洗時(shí)濾層不膨脹，故整個(gè)濾層在深度方向的粒徑分布基本 均勻，不發(fā)生水力分級(jí)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(jiǎn)要評(píng)述各種消毒方 法的優(yōu)缺點(diǎn)。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(diǎn)是經(jīng)濟(jì)有效， 使用方便。 缺點(diǎn)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(duì)細(xì)菌、病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。 ClO2 的最大優(yōu)點(diǎn) 是不會(huì)與水中有機(jī)物作用生成三氯甲烷。 ClO2 消毒還有以下優(yōu) 點(diǎn)：消毒能力比氯強(qiáng)，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(zhǎng)時(shí)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(huì)生成氯酚。缺點(diǎn)是： ClO2 本身和CI02對(duì)人體紅細(xì)胞有損壞，有報(bào)導(dǎo)認(rèn)為，還對(duì)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(diǎn)是： 當(dāng)水中含有有機(jī)物和酚時(shí)， 氯胺消毒不 會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，同時(shí)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