水質(zhì)工程學(xué)(物化部分)復(fù)習(xí)題(答案)

1、水質(zhì)工程學(xué)（物化部分）復(fù)習(xí)題1. 天然水中雜質(zhì)按粒度大小分類有哪些？ 按雜質(zhì)顆粒的粒度分為：懸浮物零點幾個微米至毫米，渾濁，顯微鏡或肉眼可見膠體幾納米至零點幾個微米，渾濁，超顯微可見溶液通常在納米級以下，透明，電鏡可見注：膠體化學(xué)定義膠體范圍1 nm100 nm，工程運用上邊界0.45 m或1 m（1）懸浮物：泥土、粘土（50m）、金屬氧化物、原生動物及其包囊、藻類（80m）、細(xì)菌（0.24m），紙漿纖維、石油微粒等。（2）膠體：粘土類物質(zhì)、金屬氫氧化物、蛋白質(zhì)（1030nm）、硅酸（10100nm）、纖維素、高分子有機(jī)物（如腐殖質(zhì)內(nèi)的富里酸和腐殖酸）、病毒（8100nm）等等。（3）溶液（溶

2、解雜質(zhì)） 溶解氣體：o2、co2、n2等（未污染水o2=510mg/l,14mg/l, co2來源于有機(jī)物質(zhì)的分解及地層化學(xué)反應(yīng)，co2的多少影響到碳酸平衡、堿度等，地面水一般為2030，地下水可高達(dá)100 mg/l）; 陽離子：ca2+、mg2+、na+、k+、fe2+、mn2+等； 陰離子：hco3-、cl-、so42-、no3-、sio32-、f-等； 溶解性有機(jī)大分子（電解質(zhì)與非電解質(zhì)均有）2. 飲用水預(yù)處理、常規(guī)水處理、強(qiáng)化常規(guī)水處理、深度處理概念，它們各自的去除對象分別是那些雜質(zhì)？飲用水預(yù)處理通常是指在常規(guī)處理工藝前面采用適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)和生物的處理方法，對水中的污染物進(jìn)行初級去除

3、。常規(guī)水處理可指對一般濁度的原水進(jìn)行混凝、沉淀、過濾、消毒的凈水過程，以去除濁度、色度和細(xì)菌、病毒為主的處理工藝。深度處理通常用于常規(guī)處理后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理不能有效去除的污染物或者消毒副產(chǎn)物的前體物加以有效的去除，以提高和保證飲用水水質(zhì)。去除對象：飲用水預(yù)處理常規(guī)水處理強(qiáng)化常規(guī)水處理3. 江河、湖泊、地下水、海水等水源的水質(zhì)特點？（1）江河水 濁度、含沙量變化大（地形、植被）； 含鹽量及硬度較低（西北地區(qū)較高，東北較低，全國均滿足水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）； 受到一定程度污染，水質(zhì)水溫不穩(wěn)定。（2）湖泊、水庫水 一般濁度較低； 國內(nèi)許多湖泊、水庫出現(xiàn)富營養(yǎng)化，存在藻類、腐殖質(zhì)及色、嗅、味問

4、題； 含鹽量較江河水高。（3）地下水 清澈、水質(zhì)水溫穩(wěn)定； 含鹽量較高，一般達(dá)到200500 mg/l（西南、華南、東南雨水補(bǔ)給豐富）； 硬度較高，一般達(dá)到60300 mg/l（西北地區(qū)苦咸水、華北地區(qū)海水影響）； 部分水源含有較高的鐵錳或氟。（4）海水含鹽量高，一般為36000 mg/l，入?？谔幒}量較低（nacl約占83.7%）。4. 課堂教學(xué)所涉及到的水質(zhì)指標(biāo)有哪些？指標(biāo)限值各為多少？ 感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)感官性狀指標(biāo)指某些物質(zhì)對人的視覺、味覺和嗅覺的刺激，一般化學(xué)指標(biāo)物質(zhì)對人體健康不直接產(chǎn)生毒害，但通常對生活的使用產(chǎn)生不良影響，其中也包括感官性狀的影響。色度：地面水主要來源于腐殖質(zhì)

5、、藻類，地下水主要來源于鐵、錳。濁度：新國標(biāo)中特殊情況不超過3ntu，濁度具有衛(wèi)生學(xué)意義。ph值：低于6.5可能產(chǎn)生腐蝕性，高于8.5易沉淀。總硬度：過高易引起腹瀉。鋁：產(chǎn)生澀味。過高的鋁對人體有較大的危害，早老性癡呆，骨骼疾病。鐵、錳、銅、鋅：顏色（絲紡廠產(chǎn)品受到影響實例），金屬、澀味味。酚：9-15 mg/l明顯毒性，但0.01 mg/l產(chǎn)生惡臭，標(biāo)準(zhǔn)制定偏于安全。耗氧量：間接反映水中有機(jī)物含量，高錳酸鹽指數(shù)，codmn 毒理學(xué)指標(biāo)有些化學(xué)物質(zhì)，在飲用水中達(dá)到一定濃度時，會對人體健康造成危害，這些屬于有毒化學(xué)物質(zhì)。氟：過多引起牙斑釉和氟骨病，過少引起齲齒。氰化物：一次攝入20-30 mg

6、,2-3分鐘致死，低劑量攝入引起慢性中毒。砷：一次攝入100 mg致死，低劑量攝入引起慢性中毒。鎘：骨痛病鉻：致癌作用等等。 微生物學(xué)指標(biāo)總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌及菌落總數(shù) 細(xì)菌總數(shù) 5. 三種理想反應(yīng)器的基本概念，基本計算公式？完全混合連續(xù)式反應(yīng)器在應(yīng)用中為何常常需要串聯(lián)使用？（1） 完全混合間歇式反應(yīng)器（cmb） completely mixing batch reactor 采用一次加料，攪拌反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后再同時放出，所有物料反應(yīng)時間相同，且濃度均勻，但隨時間而變化，因而是在非穩(wěn)態(tài)條件下操作的。（2） 完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（cstr） continuously stir

7、red tank reactor 物料邊進(jìn)邊出，連續(xù)流動，因充分?jǐn)嚢瑁魈帩舛染鶆?，出口濃度與反應(yīng)器內(nèi)濃度一致。穩(wěn)態(tài)條件下，整個系統(tǒng)不隨時間變化。（3） 推流式反應(yīng)器 （pf） plug flow reactor 物料按前后順序沿流動方向推流，層流，且無縱向擴(kuò)散，反應(yīng)時間是反應(yīng)器長度的函數(shù)，因而反應(yīng)物濃度沿路程而變化。在反應(yīng)器相同斷面上所有物料的停留時間相同?；居嬎愎揭娰Y料串聯(lián)使用的原因：6. 什么是返混？ 返混：停留時間不同的物料之間的混合，在化學(xué)反應(yīng)工程商稱為返混。cstr反應(yīng)器中存在著返混現(xiàn)象，cmb和pf反應(yīng)器中不存在返混現(xiàn)象。但pf反應(yīng)器的假設(shè)條件在實際情況下是很難達(dá)到的，環(huán)流、

8、對流、短流、流速不均勻擴(kuò)散等總是難避免的，真實的反應(yīng)器介于cstr和pf之間。7. 膠體的特性有哪些？（2）膠體的特性 光學(xué)特性 力學(xué)特性 表面性能 動電現(xiàn)象8. 膠體為何穩(wěn)定？動力學(xué)穩(wěn)定的因素有哪些？聚集穩(wěn)定的因素有哪些？（網(wǎng)上資料）膠體系統(tǒng)一定程度上穩(wěn)定存在的原因：（1）溶膠的動力學(xué)穩(wěn)定性，膠粒因布朗運動而克服重力的作用，從而保持溶膠的穩(wěn)定；（2）膠粒帶電的穩(wěn)定作用，靜電斥力的存在使得膠粒難以相互靠近，增加了溶膠的穩(wěn)定性；（3）溶劑化的穩(wěn)定作用，因分散相粒子周圍離子的溶劑化而形成的具有一定彈性的溶劑化外殼，增加了膠粒相互接近時的阻力，使溶膠難以聚沉。動力學(xué)穩(wěn)定的因素：由于膠體顆粒帶電，同種

9、電荷間的靜電斥力可以在一定程度上阻止膠粒的團(tuán)聚，故膠體系統(tǒng)有一定的動力學(xué)穩(wěn)定性聚集穩(wěn)定的因素：（word資料答案）膠體穩(wěn)定的原因動力學(xué)穩(wěn)定沉速緩慢和布朗運動是主要原因，沉速及布朗運動均與粒度有關(guān)膠體顆粒的沉速和布朗運動速度與粒度的關(guān)系：粒徑 (nm) 1 10 102 103 104 105 沉速(mm/s) 10-7 10-5 10-3 10-1 10 布朗運動速度(mm/s) 8900 2960 89 2.96 0.089聚集穩(wěn)定1）靜電斥力 膠體顆粒的表面電荷妨礙顆粒的相互聚集 氫氧化鐵膠體表面電荷與ph值的關(guān)系2）水化膜使膠體微粒不能相互聚結(jié)的另一個因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性

10、水分于吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。對于憎水膠體，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。對于親水膠體（有機(jī)膠體，高分子溶液），膠體粒子表面極性基團(tuán)對水分子的強(qiáng)烈吸附，使得膠體粒子包裹上一層較厚的水化膜阻礙膠體的相互接近。 電位介質(zhì)粘度；u電泳速度；e電位梯度；介質(zhì)的介電常數(shù)；k與膠粒形狀有關(guān)常數(shù)（對于球形膠粒k=6，棒形膠粒k=4）上式全部采用cm-g-s制。 膠體的結(jié)構(gòu)圖9. 雙電層的概念，為何投加電解質(zhì)可降低膠體的zeta電位？任何兩個不同的物相接觸都會在兩相間產(chǎn)生電勢，這是因電荷分離引起的。兩相各有過剩的電荷，電量相等，正負(fù)號相反，相與吸引，

11、形成雙電層。電解質(zhì)加入后，電解質(zhì)中與擴(kuò)散層反離子電荷符號相同的那些離子將反離子排斥到吸附層從而減小了膠粒的帶電量，使zeta電位降低。10. 如何利用dlvo理論來解釋膠體的脫穩(wěn)？該理論認(rèn)為，兩膠粒接近到雙電層重疊，產(chǎn)生靜電斥力，排斥勢能er隨膠粒間距的增大指數(shù)減小，范德華引力引起的吸引勢能與膠粒間距的平方成反比，總勢能為二者之和。當(dāng)距離很近時,范德華力占優(yōu)勢,合力為引力,兩個顆?？梢曰ハ辔?膠體脫穩(wěn)。1.壓縮雙電層:膠體的穩(wěn)定性取決于靜電斥力力與范德華力(分子間作用力)何者占主導(dǎo)地位,當(dāng)距離很近時,范德華力占優(yōu)勢,合力為引力,兩個顆?？梢曰ハ辔?膠體脫穩(wěn).當(dāng)距離較遠(yuǎn)時,靜電斥力（庫侖力）

12、占優(yōu)勢,合力為斥力,顆粒間相互排斥,膠體將保持穩(wěn)定.2.吸附電中和作用:膠體表面對異號離子,異號膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄栯姾傻牟课挥袕?qiáng)烈的吸附作用,中和了部分或全部電荷,減少了靜電斥力,因而容易與其他顆粒接近而相互吸附.3.吸附架橋作用:如果投加的化學(xué)劑是能吸附膠粒的鏈狀高分子聚合物或兩個同號膠粒吸附在同一個異號膠粒上,膠粒間就能聯(lián)結(jié),團(tuán)結(jié)成絮凝體而被除去.4.網(wǎng)捕作用:向水中投加含金屬離子的化學(xué)藥劑后,由于金屬的水解和聚合,會以水中的膠粒為晶核形成膠體狀沉淀物,或在這種沉淀物中從水中析出的過程中,會吸附和網(wǎng)捕膠粒而共同沉淀下來.11. 鋁鹽在不同ph值下的水解產(chǎn)物有哪些？無機(jī)混凝劑在使用中快速

13、混合為何重要？12. 聚合鋁的水解產(chǎn)物有哪些？13. 對于不同應(yīng)用條件下的混凝機(jī)理，能夠舉出幾個例子嗎？14. 吸附電中和機(jī)理和吸附架橋機(jī)理有何不同？待添加的隱藏文字內(nèi)容3（敘述概念）15. 為何陽離子高分子聚合物吸附架橋的效果反而不如非離子或陰離子高分子聚合物？16. 常用哪些無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑？17. 凝聚、異向絮凝、絮凝、同向絮凝的概念，各階段劃分？凝聚：膠體脫穩(wěn)并聚集為微絮粒絮凝：小微絮粒通過吸附、卷帶和橋連而成長為更大絮體的過程異向絮凝：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(jī)械攪拌使膠體顆粒相碰撞而凝聚的現(xiàn)象18. 異向絮凝和同向絮凝在混凝工藝中各自的

14、作用？二者的比較。19. 同向絮凝顆粒碰撞速率與那些因素有關(guān)？20. 速度梯度的概念，計算方法。21. 微渦流理論主要觀點是什么？由此產(chǎn)生了哪些新型絮凝設(shè)備？22. 混凝的控制指標(biāo)？23. 機(jī)械混凝池為何要三至四格串聯(lián)？24. 影響混凝的化學(xué)因素有哪些？影響混凝的流體力學(xué)因素有哪些？水溫、水的ph和堿度、原水水質(zhì)、水力條件及混凝劑種類及投加量等25. 自然沉淀、擁擠沉淀、壓縮沉淀的概念？自然沉淀：不加注任何凝聚劑的沉淀過程擁擠沉淀：水中懸浮物顆粒濃度較大時，在下沉過程中將彼此干擾，在清水與渾水之間形成明顯的交界面（渾液面），并逐漸向下沉降移動的過程壓縮沉淀：在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由于懸

15、浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間互相解除，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。26. 斯托克斯公式和阿蘭公式的適用條件？斯托克斯公式的影響因素有哪些？27. 理想沉淀池的有哪三個假設(shè)？28. 截留沉速、表面負(fù)荷的概念。29. 理想沉淀池的沉淀效率，淺層沉淀原理？30. ui顆粒相對于ui顆粒自身的去除率，ui顆粒相對于所有顆粒的去除率的概念，在總?cè)コ使街衐pi的含義？33. 影響平流沉淀池沉淀效率包括哪五個因素？請簡要說明。34. 為何要要求平流沉淀池的長寬比，長深比？雷諾數(shù)與弗勞德數(shù)的概念及要求？35. 斜管版沉淀池為何沉淀效率高？36. 機(jī)械攪拌澄清池的工

16、作原理與過程？38. 表面過濾和深層過濾的概念。39. 慢濾池的工作原理、過程及特點？慢濾池與快濾池的主要差異？40. 水力分級現(xiàn)象？水力分級危害？41. 以減輕水力分級現(xiàn)象的影響為目標(biāo)的濾床的變革有哪些？42. 濾床的l/d值。43. 過濾的遷移機(jī)理、附著機(jī)理和脫落機(jī)理？44. 雜質(zhì)顆粒對遷移機(jī)理的影響？為何賈第蟲和隱孢子蟲的包囊在飲用水處理中難以去除？45. 清潔濾床的水頭損失的影響因素有哪些？46. 等速過濾、變速過濾的概念。47. 空塔流速，孔隙內(nèi)流速的概念。48. 濾池的負(fù)水頭現(xiàn)象及其危害。49. 濾料的性能指標(biāo)有哪些？各指標(biāo)是如何定義的？50. 濾床反沖洗膨脹度的概念。51. 反沖

17、洗是濾床的最大水頭損失的概念。52. 氯消毒機(jī)理？53. ph值對氯消毒的影響？54. 氯與氨氮的反應(yīng)有哪些？氯胺消毒的特點？氯胺消毒的應(yīng)用。55. 氯消毒存在的主要問題？56. 折點加氯四個階段。第三階段中為何次氯酸與一氯胺反應(yīng)此時生成氮氣而不是生成二氯胺。57. 液氯消毒、二氧化氯及紫外線消毒的特點及它們各自的實用范圍？58. 各種消毒方法的控制指標(biāo)。59. 二氧化氯氧化的特點？60. 臭氧消毒的特點？61. 臭氧氧化的特點及其在水處理中的應(yīng)用？62. 臭氧氧化的主要副產(chǎn)物？63. 高錳酸鉀氧化的特點及其在水處理中的應(yīng)用？64. 空氣自然氧化法除鐵、除錳的主要影響因素有哪些？65. 空氣催化氧化法除鐵、除錳的原理？66. 什么叫濾料熟化？67. 不同類型的活