水質工程學1課后題

1、1. 水體富營養(yǎng)化：富含磷酸鹽和某些形式氮素的水在陽光和 其他環(huán)境條件適宜情況下水中所含的這些營養(yǎng)物質足以使 水體中的藻類過量生長，在隨后的藻類死亡和隨之而來的異 氧微生物代謝活動中，水體中的溶解氧很可能被耗盡，造成 水體質量惡化和水生態(tài)環(huán)境結構破壞的現(xiàn)象 2 水質標準：用水對象所要求的各項水質參數(shù)應達到的限 值3 反應器： 發(fā)生化學反應的容器 4 停留時間分布函數(shù) 用一個函數(shù) E（t） 來描述物料的停留時 間分布情況的函數(shù) 5 水處理工藝流程：通常將多種基本單 元過程相互配合組成一個水處理工藝過程 6 凝聚：指膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過程絮凝： 脫穩(wěn)的膠體或微小的懸浮物結成大的絮凝體的過程

2、混凝： 通過某種方法（投加化學藥劑）使水中膠體粒子和微小懸浮 物聚集過程 7 水中造粒：在利用有機高分子絮凝劑的混凝過程中，由體 系外部供給一定能量，在某些條件下就會產(chǎn)生密 實的顆粒狀絮凝體的現(xiàn)象 8 氣?。簹馀莸拿芏?比水小得多，所以氣泡能在水中上浮，將水中的雜質顆粒粘 附與氣泡上，就能加快分離速度，在較短的時間里實現(xiàn)固， 液 分 離 。 9 表 面 負 荷 ： 單 位 沉 淀 面 積 上 承 受 的 水 流 量 10 過濾：使固 - 液混合物通過多孔材料（過濾 介質），從而截留固體并使液體通過的過程 11 濾料的比表 面積：單位體積濾層中濾料的表面積 12 濾速： 單位過濾面積在單位時間內

3、的濾過水量， 計量單位 常以 m/h 表示。 13 等 速 過 濾 ： 濾 池 在 整 個 過 濾 周 期 中 濾 速 保 持 不 變 等水頭過濾：過濾時池內濾上水位不 變。 14 吸附：是指在兩相界面上，物質的濃度自動發(fā)生富 集的現(xiàn)象。 吸附平衡：當吸附質的吸附速率 =解吸速率（V吸附=V解吸） 即單位時間內吸附數(shù)量等于解吸數(shù)量則吸附質在溶液中的 濃度C與在吸附劑表面上的濃度都不再變化達到吸附平衡 吸附等溫線：在恒溫吸附平衡狀態(tài)下單位吸附劑的吸附容量 q和平衡液平衡濃度 C間的關系曲線。15消毒：將水體中 的病原微生物滅活，使之減少到可以接受的程度。消毒評 價指標：主要以大腸桿菌作指標和以余

4、留消毒劑濃度作指 標。 16自由性氯：水中HOCL和OCL中所含的氯總量?；?合性氯： 水中所含的氯以氯胺形式存在。1 7離子交換及其 平衡：當溶液中離子擴散進入樹脂內部的速率與交換的離子 擴散進入溶液速率相等時達到了離子交換平衡，符合質量作 用定律。 18 離子交換樹脂的選擇性及交換容量： 由于離子交換樹脂對 于水中各種離子吸著或吸附的能力不相同，對于 其中一些離子很容易被吸著而對另一些離子卻很難吸著。被 樹脂吸著的離子在再生的時候有的離子很容易被置換下來 而有的卻很難被置換。離子交換樹脂的上述這種性能稱之為 選擇性 樹脂的交換量又稱作交換容量，是指單 位質量或體積（g或mL）的離子交換樹脂

5、所能夠交換出離子 的物質的量（ mol）。 19 水的軟化和除鹽：軟化是指降低硬 度。除鹽是指降低含鹽量。 20 膜濾：以選擇性透過膜為分離介質在其兩側施加某種推動 力，使原料側組分選擇性地透過膜，達到分離或 提純目的。 膜污染： 是指膜在過濾過程中， 水中的微粒、 膠體粒子或溶質大分子與膜發(fā)生物理化學作用或機械作用 而引起在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞 等作用，使膜產(chǎn)生透過通量與分離特性不可逆變化的現(xiàn) 象 21 截留率：溶液經(jīng)超濾處理后被膜截留的溶質量占溶液中該 溶質總量的百分率。 22 滲透通量： 膜分離過程中單位時間內單位膜面積上物質透 過量，滲透通量=滲透系數(shù)X推動力

6、23水的冷卻：在循環(huán) 冷卻水系統(tǒng)中使用從換熱設備流來的冷卻水降低溫度的水 處理方法。 24 干球濕球溫度： 干球溫度是溫度計在普通空氣中所測出的 溫度，即我們一般天氣預報里常說的氣溫。濕球溫 度是指同 等焓值空氣狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度， 在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點沿等焓線下降至100%相對 濕度線上，對應點的干球溫度。 25 濃縮倍數(shù)： 在循環(huán)冷卻水中由于蒸發(fā)而濃縮的溶解固體與 補充水中溶解固體的比值，或指補充水流 量對排污水流量的比值。在實際測量中，通常為循環(huán)冷卻水 的電導率值與補充水的電導率之比。 26 腐蝕：由于與周圍介質相互作用，材料 - 金屬遭受破壞或 材料性能惡

7、化的過程 27 鈍化：某些金屬或合金在特殊環(huán)境條件下失去化學活性， 由活化態(tài)轉為鈍態(tài) 1 天然水體中的雜質和污染水體中的污染物主要有哪些？按 化學性質分類 天然水體： 無機雜質， 有機雜質， 微生物雜質 污染水體： 可生物降解的有機污染物、難生物降解的有機污染物、無直 接毒害作用的無機污染物、有直接毒害作用的無機污染物 2 水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因和危害？答: 產(chǎn)生 原因：水體受到氮，磷污染的結果 危害： a 使水體變得腥臭難聞 b 降低水的透明度 c 消耗水中 的溶解氧 d 向水體中釋放有毒物質 e 影響供水水質，增加供 水成本 f 對水生生態(tài)的影響 3我國飲用水水質標準（GB5749-200

8、6）包括哪四類指 標？A 微生物學指標B 水的感官性狀指標和 一般 化學指標C毒理學指標D放射性指標 4 水的物理化學處理方法主要有啥？混凝 .沉淀和澄清 . 浮選. 過濾. 膜分離 . 吸附. 離子交換 . 中和.氧化和還原 5 飲用水的 生物處理方法主要有哪些？答: 處理方法：好氧處理，厭 氧 處 理 6 常 規(guī) 處 理 工 藝 流 程 的 組 成 及 去 除 目 標？答：A典型地表水處理流程：原水 -混凝-沉淀- 過濾-消毒-飲用水 B典型除污染給水處理流程： 原水-預氧化-混凝-沉淀-過濾- 活性炭吸附-消毒-飲用水 C一般冷卻水過程：（自然沉淀） 原水-自然沉淀 -冷卻用水（混凝沉淀

9、）自然沉淀 -混凝-沉淀 - 冷卻用水 7 受污染水源水凈化處理的主要對策？強化常 規(guī)處理、預處理、深度處理、水源水質改善。 8 反應器理論在水處理中有何應用？應用能夠確定水處理裝 置的最佳形式，估算所需尺寸確定最佳操作條件9 膠體的 雙電層結構 （ 圖） 、膠體穩(wěn)定性 （3 個） ？ 膠體穩(wěn)定性：膠體在水中長期保持分散狀態(tài)的特性。 A 動力學穩(wěn)定性：強烈、無規(guī)則的布朗運動對抗重力 作用而 不下沉， 強弱與分散度和分散介質粘度有關。 B 帶電穩(wěn)定性： 帶同號電荷的膠粒之間存在靜電斥力對抗范德華引力而穩(wěn) 定，強弱取決于電荷量和顆粒之間距離。C 溶劑化作用穩(wěn)定 性：膠粒與水作用形成水化層，阻礙膠粒

10、相互接近而穩(wěn) 定。 10混凝機理（凝聚 4 個、絮凝 2個）？ 凝聚：壓縮雙電層、吸附-電中和、吸附 -架橋、網(wǎng)捕 - 卷 掃A壓縮雙電層：原理：根據(jù) DLVC理論，比較薄的雙電 層能降低膠粒之間的排斥能，兩膠粒之間的作用力由排斥力 為主變?yōu)槲橹鲿r，膠粒會互相接近發(fā)生凝聚。方法： 向水中加入高價正電荷會置換膠粒表面上的反離子（原有的 低價正離子） ，正離子的數(shù)量減少導致雙電層厚度變薄，膠 粒表面Z電位降低，當Z = 0或E max=0膠粒即可發(fā)生凝 聚。B吸附-電中和：原理：膠粒表面吸附異號離子，異號 膠?；驇М愄栯姾傻母叻肿?，中和膠粒本身所帶的部分或全 部電荷，從而降低Z電位，減少膠粒

11、之間的靜電斥力，使膠 ?；ハ嘟咏l(fā)生凝聚。但過量吸附使膠粒表面電性發(fā)生反轉 而再穩(wěn)定。主要驅動力：包括靜電引力、范德華引力、氫鍵 和配位鍵等。 C 吸附架橋：原理：膠粒通過吸附有機或無 機高分子混凝劑助凝劑而架橋連接，使膠粒相互凝聚成大 的絮凝體而脫穩(wěn)。方法：與不帶電荷、帶異號電荷、帶同號 電荷的高分子物質架橋（范德華引力、氫鍵、配位鍵、電中 和等）高分子物質投加量：過少不架橋，過多覆蓋保護。 D 網(wǎng)捕卷掃：原理：向水中投加金屬鹽混凝劑后，金屬離子 水解和聚合后形成較大量的具有三維立體結構的水合金屬 氧化物沉淀物，當此沉淀物體積收縮沉降時，網(wǎng)捕卷掃膠 粒。 絮凝：同向絮凝，異向絮凝 A 異向絮

12、凝：由布朗運動 引起的脫穩(wěn)膠粒碰撞聚集。不規(guī)則運動 / 碰撞、強度隨膠粒 粒徑增大而減弱，當絮體增加到一定尺寸，不再起作用。 B 同向絮凝：由水力或機械攪拌所造成流體運動引起的脫穩(wěn)膠 粒碰撞聚集 。 11影響混凝效果的因素？答：水溫，水的 PH水的堿 度，水中濁度顆粒濃度，水中有機污染物，混凝劑種類和投 加量，混凝劑投加方式，水力條件 12 混凝過程的控制指標和要求？混合（凝聚）過程：對 水流進行劇烈攪拌，主要是使藥劑快速均勻分散以利于混凝 劑快速水解、聚合、及顆粒脫穩(wěn)。平均G= 7001000S-1 , 時間T1030s，一般2min。此階段，雜質顆粒微小，同時 存在顆粒間異向絮凝。絮凝過程

13、：主要靠機械或水力攪拌促 使顆粒碰撞凝聚，故以同向絮凝為主。同向絮凝效果G、 T 有關，常以 G值和GT值作為控制指標。平均G= 20 - 70s-1 , GB 1104 - 105隨著絮凝的進行，G值應逐漸減 小 14 沉淀的類型及特點？ A 自由沉淀 - 懸浮物質濃度不高， 顆粒之間互不碰撞， 呈離散 狀態(tài)；沉速不變，各自獨立完成沉淀過程 B絮凝沉淀-懸浮物質濃度為 50-500mg/L ;顆粒之間可能互 相碰撞產(chǎn)生絮凝作用；顆粒粒徑與質量逐漸加大，沉速不斷 加快C區(qū)域沉淀-懸浮物質濃度500mg/L;相鄰顆粒之間互 相妨礙、干擾;沉速大的顆粒也無法超越沉速小的顆粒;各 自保持相對位置不變

14、;顆粒群結合成一個整體向下沉淀，形 成清晰的液固界面，沉淀顯示為界面下沉D 壓縮沉 淀-顆粒間互相支承，上層顆粒在重力作用下，擠出下層顆 粒的間隙水， 使污泥得到濃縮 15 理想沉淀池及斜板沉淀池 理論？ 理想沉淀池理論：在保持截留沉速u.和水平流速v都不變的 條件下，減小沉淀池的深度就能相應的減少沉淀時間和縮短 沉淀池的長度斜板沉淀池理論：在原體不變時增 加沉淀面積可使顆粒去除率提高，斜板沉淀池與水面呈一定 的角度水流可從上而下或從下而上流動，顆粒沉于斜板底部 而后自動滑下，其沉淀面可提高單位面積的產(chǎn)水率或沉淀效 16 影響沉淀效率的主要因素？答：影響因素 :有 A 雷諾數(shù) B 弗羅德數(shù)C水

15、深D沉淀時間E渾水異重流 17 澄清池的工作原理？答; 基本原理：如果能在池內形成 一個絮體體積濃度足夠高的區(qū)域，使投藥后的原水進入該區(qū) 域與具有很高體積濃度的粗粒絮體接觸，就能大大提高原水 中的細粒懸浮物的絮凝速率 18 水中造粒的原理條件控 制？ 1 底部進水區(qū)：脫穩(wěn)顆粒與高分子絮凝劑充分混合 2 造 粒區(qū)：在機械、水力 剪切作用下微小顆粒在大粒徑高密度的成熟結團體表面實 現(xiàn)逐一附著模式進行平衡造粒 3 分離區(qū)：上升流速降低進行 固液分離 4 集泥區(qū)：落入的泥粒進行濃縮排出底部 5 集水裝 置：分離區(qū)上方收集處理水。 19 過濾去除懸浮物的機理及 提高濾池截污能力（過濾效果）的措施？ 過濾

16、去懸機理：在濾層的孔隙中，懸浮顆粒從水中運動到濾 料表面，并附著在上面，懸浮顆粒必須經(jīng)過遷移和附著兩個 過程才能實現(xiàn)去除過程 提高過 17 澄清池的工作 原理？ 答; 基本原理：如果能在池內形成一個絮體體積濃 度足夠高的區(qū)域，使投藥后的原水進入該區(qū)域與具有很高體 積濃度的粗粒絮體接觸，就能大大提高原水中的細粒懸浮物 的絮凝速率 18 水中造粒的原理條件控制？ 1 底部進水區(qū)： 脫穩(wěn)顆粒與高分子絮凝劑充分混合 2 造粒區(qū)：在機械、水力 剪切作用下微小顆粒在大粒徑高密度的成熟結團體表面實 現(xiàn)逐一附著模式進行平衡造粒 3 分離區(qū)：上升流速降低進行 固液分離 4 集泥區(qū)：落入的泥粒進行濃縮排出底部5

17、集水裝 置：分離區(qū)上方收集處理水。19 過濾去除懸浮物的機理及 提高濾池截污能力（過濾效果）的措施？ 過濾去懸機理：在濾層的孔隙中，懸浮顆粒從水中運動到濾 料表面，并附著在上面，懸浮顆粒必須經(jīng)過遷移和附著兩個 過程才能實現(xiàn)去除過程 提高過濾效果：反力度過 濾，均質濾料 21 分析大、小阻力配水系統(tǒng)能夠配水均勻的原因？ 答： 孔口水頭損失遠高于配水系統(tǒng)中各孔口處沿損 失的差別，由此相對消除了濾池中各孔口位置不同對配水均 勻性的影響，實現(xiàn)了配水均勻。 24 影響活性炭吸附的主要因素？活性炭的性質、 吸附質的性 質、其他因素（溶液 pH 值無機離子組成以及含 量無機沉淀等活性炭與水處理化學藥劑的反應

18、） 25 分析活性炭吸附過程？答：1. 吸附質在主體溶液中傳 質（液膜擴散、顆粒外部擴散） ：混合分子擴 散 2. 吸附質在活性炭表面水膜中的傳質（顆粒內部擴 散）：FICK定律：濃度梯度、水膜厚度3.吸附質在活性 炭孔內的擴散及表面吸附反應：吸附質被吸附在細孔內表面 上。 26活性炭的凈水功能及在飲用水處理中的應用？答功能1 去 除嗅味2總有機碳TOC的去除3消毒副產(chǎn)物DBPs 前驅物質的去除4揮發(fā)性有機物 VOCs的去除5人工合成有 機物SOCs的去除 用途：主要除臭其次助凝28主要的消 毒方法及消毒機理？答：消毒方法：化學藥劑氯氯胺臭氧二 氧化氯；高錳酸鉀等氧化劑金銀汞 等某些重金屬離子

19、物理法；熱光和輻射波長 254-265nm 紫外 線；陽離子表面活性劑季胺類、吡啶鎓消毒機 理： 1. 破壞細胞壁 2. 改變細胞通透性 3. 改變微生物的 DNA 或RNA4抑制酶的活性。 29 比較氯、氯胺、二氧化氯、臭氧消毒的優(yōu)缺點？答： 氯 優(yōu)點：殺菌能力強缺點：消毒同時會與水中 有機物進行取代反應，生成一些對人體健康具有潛在危害的 鹵代副產(chǎn)物；受溫度和 pH值的影響。 氯胺 優(yōu)點：優(yōu)點： 水中含有有機物和酚時，氯氨消毒不會產(chǎn)生氯臭和氯酚臭， 同時可大大減小 THMS的可能性；能保持水中余氯較久，適 用于供水管網(wǎng)較長的情況。缺點：作用緩慢，殺菌能力比自 由氯弱。單獨使用的情況較少。二氧

20、化氯優(yōu)點：滅菌能 力強、具有廣譜殺菌性；副產(chǎn)物少，幾乎不與水中的有機物 作用而生成有害的鹵代有機物；成本高于氯卻低于臭氧。缺 點：易揮發(fā)、以爆炸。臭氧優(yōu)點：殺菌除藻除臭；控制 氯化消毒副產(chǎn)物；缺點：臭氧氧化副產(chǎn)物會導致管網(wǎng)細菌的 二次繁殖。 30 臭氧對有機物的氧化特性、臭氧化對水處理效果的影響、 臭氧化 - 生物活性炭的除污染技術原理？ 答：臭氧對有機 物的氧化特性： 1. 臭氧分子直接反應自由基間接反應。 臭氧化對水處理效果的影響 1. 殺菌除藻除臭 2. 控制氯化消 毒副產(chǎn)物 3. 氧化助凝作用 4. 臭氧氧化副產(chǎn)物。臭氧化 - 生物 活性炭的除污染技術原理：臭氧化氧化、分解有機物成小分

21、 子有機物，BAC吸附和生物降解31如何有效控制飲用水中 的氯化消毒副產(chǎn)物？答去除前驅物質、改進消毒方法。35 微濾、超濾、鈉濾、反滲透、電滲析的推動力、分離機理及 截留物？ 答：微濾和超濾都是在壓力差推動下進行的篩孔分離過程。 微濾屬于精密過濾，可濾除粒徑為10卩m的微粒。超濾屬 于分子級分離，可截留溶液中溶解的大分子溶質（分子量1 千-30 萬）。 反滲透需要使用流體阻力大的較致密性膜需要 較高的壓力；納濾需要壓力介于反滲透于超濾之間；他們都 是用于將低分子量的溶質從溶劑中分離出來。電滲析指在 直流電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選 擇透過性， 使水中陰、 陽離子作定向遷移， 實現(xiàn)溶液的濃縮、 淡化、精制和提純。陰膜只讓陰離子通過；陽膜只讓陽離子 通過 36 超濾過程中濃差極化的產(chǎn)生原因及危害？產(chǎn)生原因溶 質在膜界面處的濃度 Cm高于