水質(zhì)工程學(xué)(上)答案

14章4．反應(yīng)器原理用于水處理有何作用和特點(diǎn)?答：作用：推動(dòng)了水處理工藝發(fā)展;特點(diǎn):在化工生產(chǎn)中，反應(yīng)器都只作為化學(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)以至純物理過(guò)程等。例：沉淀池.5。試舉出3種質(zhì)量傳遞機(jī)理的實(shí)例。答：質(zhì)量傳遞包括主流傳遞、分子擴(kuò)散傳遞、紊流擴(kuò)散傳遞。1、主流傳遞:在平流池中，物質(zhì)將隨水流作水平遷移.物質(zhì)在水平方向的濃度變化，是由主流遷移和化學(xué)引起的。2、 分子擴(kuò)散傳遞：在靜止或作層流運(yùn)動(dòng)的液體中，存在濃度梯度的話,高濃度區(qū)內(nèi)的組

分總是向低濃度區(qū)遷移，最終趨于平均分布狀態(tài)，濃度梯度消失。如平流池等.3、紊流擴(kuò)散傳遞：在絕大多數(shù)情況下，水流往往處于紊流狀態(tài)。水處理構(gòu)筑物中絕大部分都是紊流擴(kuò)散。（1）完全混合間歇式反應(yīng)器（CMB）不存在由物質(zhì)遷移而導(dǎo)致的物質(zhì)輸入和輸出，且假定是在恒溫下操作（2） 完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（CSTR）反應(yīng)物投入反應(yīng)器后，經(jīng)攪拌立即與反應(yīng)器內(nèi)的料液達(dá)到完全均勻混合，輸出的產(chǎn)物其濃度和成分與反應(yīng)器內(nèi)的物料相同（3） 推流型反應(yīng)器（PF）反應(yīng)器內(nèi)的物料僅以相同流速平行流動(dòng)，而無(wú)擴(kuò)散作用，這種流型唯一的質(zhì)量傳遞就是平行流動(dòng)的主流傳遞答: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，氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、牛物濾池、絮凝池、沉淀池等等?甚至一段河流自凈過(guò)稈都可應(yīng)用反應(yīng)器原理和方法進(jìn)行分析、研究。介紹反應(yīng)器概念，目的就是提供一種分析研究水處理工藝設(shè)備的方法和思路。7?為什么串聯(lián)的CSTR型反應(yīng)器比同容積的單個(gè)CSTR型反應(yīng)器效果好？答：因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)體積相等的CSTR型反應(yīng)器串聯(lián)，則第二只反應(yīng)器的輸入物料濃度即為第一只反應(yīng)器的輸出物料濃度,串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)愈多,所需反應(yīng)時(shí)間愈短，理論上，當(dāng)串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)N趨近無(wú)窮時(shí)，所需反應(yīng)時(shí)間將趨近于CMB型和PF型的反應(yīng)時(shí)間。8。 混合與返混在概念上有什么區(qū)別？返混是如何造成的？答：區(qū)別是：返混又稱逆向混合。廣義地說(shuō)，泛指不同時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)的物料之間的混合，包括物料逆流動(dòng)方向的流動(dòng).造成返混的原因主要是環(huán)流，對(duì)流,短流，流速不均勻，設(shè)備中存在死角以及物質(zhì)擴(kuò)散等。例如：環(huán)流和由湍流和分子擴(kuò)散所造成的軸向混合，及由不均勻的速度分布所造成的短路、停滯區(qū)或“死區(qū)”、溝流等使物料在系統(tǒng)中的停留時(shí)間有差異的所有因素.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(kāi)始階段），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。這跟間歇式反應(yīng)器的反應(yīng)過(guò)程是一樣的。推流型反應(yīng)器優(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。1.在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作氯消毒試驗(yàn)。已知細(xì)菌被滅活速率為一級(jí)反應(yīng)，且k=.求細(xì)菌被滅99.5%時(shí)，所需消毒時(shí)間為多少分鐘？解答:，0。005細(xì)菌被滅速率等于活細(xì)菌減少速率，二一k?=—0。85,t=X（—5.29）~6。22習(xí)題2設(shè)物料i分別通過(guò)CSTR與PF反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)過(guò)后，進(jìn)水與排水中i濃度之比均為CO/Ce=1O,且屬于一級(jí)反應(yīng)。K=2h。求水流在CSTR與PF型反應(yīng)期各需要停留多少時(shí)間。（注:CO--進(jìn)水i初始濃度；Ce——出水濃度）解：CSTR型反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間=；PF型反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間t2=有題意可以得出，所以總時(shí)間T=t1+t2=h。所以得出在CSTR中需要4。5h,在PF需要0。5h。題3中若采用4只CSTR型反應(yīng)器串聯(lián),其余條件同上.求串聯(lián)后水流總停留時(shí)間為多少？解：t=2。35min T=4t=4*2。35=9。4min綜上所述串聯(lián)后水流總停留時(shí)間為9.4min15章2、 混凝過(guò)程中，壓縮雙電層和吸附—電中和作用有何區(qū)別?簡(jiǎn)要敘述硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pH值的關(guān)系。答:壓縮雙電層機(jī)理:由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知，反離子的濃度在膠粒表面處最大，并沿著膠粒表面向外的距離呈遞減分布,最終與溶液中離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高,則擴(kuò)散層的厚度減小。該過(guò)程的實(shí)質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小。由于擴(kuò)散層厚度的減小,電位相應(yīng)降低，因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面，由于擴(kuò)散層減薄，它們相撞時(shí)的距離也減少，因此相互間的吸引力相應(yīng)變大。從而其排斥力與吸引力的合力由斥力為主變成以引力為主（排斥勢(shì)能消失了），膠粒得以迅速凝聚.吸附-電中和機(jī)理：膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、異號(hào)膠粒、鏈狀離子或分子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了E電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生?此時(shí)靜電引力常是這些作用的主要方面。上面提到的三價(jià)鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量過(guò)多，凝聚效果反而下降的現(xiàn)象，可以用本機(jī)理解釋。因?yàn)槟z粒吸附了過(guò)多的反離子，使原來(lái)的電荷變號(hào),排斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象.硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pH值的關(guān)系：Ph〈3時(shí)，壓縮擴(kuò)散雙電層作用.Ph>3時(shí),吸附—電中和作用。Ph〉3時(shí)水中便出現(xiàn)聚合離子及多核羥基配合物，這些物質(zhì)會(huì)吸附在膠核表面，分子量越大，吸附作用越強(qiáng).（請(qǐng)具體一些）3。 高分子混凝劑投量過(guò)多時(shí)，為什么混凝效果反而不好?答：這是因?yàn)楫?dāng)高分子混凝劑投量過(guò)多時(shí)，將產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用。投加量過(guò)多時(shí)，一開(kāi)始微粒就被若干高分子鏈包圍，而無(wú)空白部位去吸附其他的高分子鏈，結(jié)果造成膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象.已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開(kāi),重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。7。何為同向絮凝劑和異向絮凝？?jī)烧叩哪鬯俾剩ɑ蚺鲎菜俾剩┡c哪些因素有關(guān)？答:同向絮凝：由布朗運(yùn)動(dòng)所造成額顆粒碰撞聚集。異向絮凝：由流體運(yùn)動(dòng)所造成的顆粒碰撞聚集。對(duì)于異向絮凝而言,顆粒碰撞速率Np=8KTn2/(3vP),從而可得，其與水溫成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成正比，而與顆粒尺寸無(wú)關(guān)。對(duì)于同向絮凝而言，碰撞速率N0=(4n2d3G)/3?從而可知，其與速度梯度成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成正比，與粒徑的三次方成正比。又因?yàn)镚=Au/^z,因而，碰撞速率也與相鄰兩流層的流速增量成正比，與垂直于水流方向的兩流層之間距離成反比絮凝過(guò)程中,G值的真正涵義是什么？沿用依舊的G值和GT值的數(shù)值范圍存在什么缺陷？請(qǐng)寫(xiě)出機(jī)械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。答：G值表示的是速度梯度，控制混凝效果的水力條件，反映能量消耗概念。由于G值和GT值變化幅度很大，從而失去控制意義。10、 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？答：推流型絮凝池的絮凝效果優(yōu)于單個(gè)機(jī)械絮凝池，但4個(gè)機(jī)械絮凝池串聯(lián)時(shí),絮凝效果接近推流型絮凝池。與隔板絮凝池相比，折板絮凝池的水流條件大大改善，亦即在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故折板絮凝池所需絮凝時(shí)間可以縮短，池子體積減小。當(dāng)前水廠中常用的混合方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？在混合過(guò)程中，控制G值的作用是什么？答:1)、水泵混合混合效果好，不需另建混合設(shè)施,節(jié)省動(dòng)力，大、中、小型水廠均可采用。但采用FeCl3混凝劑時(shí)，若投量較大，藥劑對(duì)水泵葉輪可能有輕微腐蝕作用.適用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物的場(chǎng)合，兩者間距不宜大于150m。2)、管式混合簡(jiǎn)單易行?無(wú)需另建混合設(shè)備，但混合效果不穩(wěn)定，管中流速低，混合不充分.3)、機(jī)械混合池混合效果好，且不受水量變化影響，缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備并相應(yīng)增加維修工作.控制G值的作用是使混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩(wěn)。解:當(dāng)前水廠常用的絮凝設(shè)備有隔板絮凝池,優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理方便。缺點(diǎn)是流量變化大者，絮凝效果不穩(wěn)定，與折板絮凝池相比，因水流條件不是很理想，能量消耗(即水頭損失)中的無(wú)效部分比例較大，故需較長(zhǎng)的時(shí)間,池子容積較大。折板絮凝池，優(yōu)點(diǎn)是：水流在同波折板之間曲折流動(dòng)或在異波折板之間縮'放流動(dòng)且連續(xù)不斷，以至于形成眾多的小渦旋，提高顆粒碰撞的絮凝效果。缺點(diǎn)是間距小,安裝維修困難,折板費(fèi)用較高.機(jī)械絮凝池，優(yōu)點(diǎn)是可隨水質(zhì)，水量變化而變化而隨時(shí)改變轉(zhuǎn)速以保證絮凝效果，能應(yīng)用于任何規(guī)模的水廠,缺點(diǎn)是需機(jī)械設(shè)備，因而增加機(jī)械維修工作。其他形式絮凝池穿孔旋流絮凝池,優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便,造價(jià)低，適用于中小型水廠或與其他絮凝池組合應(yīng)用,缺點(diǎn)是受流量影響較大，絮凝效果欠佳，池底也容易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象網(wǎng)格，柵條絮凝池，優(yōu)點(diǎn)絮凝效果好，水頭損失小,絮凝時(shí)間較短。缺點(diǎn)是末端池底積泥現(xiàn)象，少數(shù)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上磁生藻類，堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。為避免絮凝體破碎,廊道內(nèi)的水流轉(zhuǎn)彎處流速應(yīng)沿程逐漸減小，所以G值也沿程逐漸減小。習(xí)題5?某機(jī)械絮凝池分成3格。每格有效尺寸為2?6m（寬）x2?6m（長(zhǎng)）x4?2m（深）?每格設(shè)一臺(tái)垂直軸漿板攪拌器，構(gòu)造按圖15-21,設(shè)計(jì)各部分尺寸為：=1050mm；漿板長(zhǎng)1400mm，寬120mm；=525mm。葉輪中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)線速度為：第一格=0。5m/s第二格=0?32m/s第三格=0?2m/s求：3臺(tái)攪拌器所需要攪拌功率及相應(yīng)的平均速度梯度G值（水溫按20P計(jì)）。解：設(shè)漿板相對(duì)于水流的線速度等于漿板旋轉(zhuǎn)線速度0.75倍。即：wxr=0.75v=/=0.71rad/s=0。46rad/s=0.29rad/s得到G值先求得P的大小由圖15—21可得：外側(cè)漿板=1.05,=0。93，內(nèi)側(cè)=0。585,=0.465。==4x1o1x1000x1o4x0o713一8x（1.054—0。934+0.5854-0.4654）=w同理可得:=45。8w,=11.18w水溫20C=1.009X10-3Pa。S°V=2。6x2。6x4。2=28。4第一格=78第二格=第三格=206.設(shè)原水懸浮物體積濃度。假定懸浮顆粒粒徑均勻，有效碰撞系數(shù)=1，水溫按159計(jì)。設(shè)計(jì)流量Q=360o.攪拌功率p=195W。試求：（1）絮凝池按PF型反應(yīng)器考慮，經(jīng)15min絮凝后，水中顆粒濃度將減低百分之幾？（2）采用3座同體積機(jī)械絮凝池串聯(lián)（機(jī)械絮凝池按CSTR型反應(yīng)器考慮），絮凝池總體積與（1）相同。攪拌總功率仍為195W，設(shè)3座絮凝池?cái)嚢韫β史謩e為：=100W,,試問(wèn)顆粒濃度最后減低百分之幾？解：，V=QT=360x0.25=90,。下降了1—1一12.18=91.8%（2）平均值=15。3采用CSTR反應(yīng)器并用3個(gè)串聯(lián)按公式（14—11）得：帶入數(shù)字得=6。61484.88%何謂膠體穩(wěn)定性？試用膠粒間相互作用勢(shì)能曲線說(shuō)明膠體穩(wěn)定性的原因。膠體的穩(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。致使膠體粒子穩(wěn)定性的主要原因是粒子的布朗運(yùn)動(dòng)、膠體粒子間同性電荷的靜電斥力和顆粒表面的水化作用。膠體穩(wěn)定性分為動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定和聚集性穩(wěn)定兩種；如圖:將排斥勢(shì)能Er與吸引勢(shì)能EA相加可得到總勢(shì)能E。圖（b）中，當(dāng)x=ob時(shí)存在最大值E,R A max稱為排斥能峰；當(dāng)xVoa或x>oc時(shí)，吸引勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)，兩膠?？上嗷ノ?不過(guò)當(dāng)x〉oc時(shí)存在著排斥能峰這一屏障，兩膠粒仍無(wú)法靠近。當(dāng)oaVxVob時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)，且存在排斥能峰，兩膠粒相互排斥。因此，只有xVoa時(shí)，吸引勢(shì)能EA隨x減小而急劇增大，兩A膠粒才會(huì)發(fā)生凝聚.如果布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EB>E，兩膠粒之間就可通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)克服排斥能Bmax峰而碰撞凝聚。但是天然水中膠體布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EBVVE，于是膠體長(zhǎng)期處于分散穩(wěn)定B max狀態(tài)。17章第9題濾料承托層有何作用?粒徑級(jí)配和厚度如何考慮？答:濾料承托層的作用，主要是防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，同時(shí)對(duì)均布沖洗水也有一定作用。單層或雙層濾料濾池采用大阻力配水系統(tǒng)時(shí)，承托層采用天然卵石或礫石；三層濾料濾池，由于下層濾料粒徑小而重量大，承托層必須與之相適應(yīng)，即上層采用重質(zhì)礦石，以免反沖洗移動(dòng)；為了防止反沖洗時(shí)承托層移動(dòng)，美國(guó)也有采用“粗—細(xì)—粗"的礫石分層方式，上層粗礫石用以防止中層細(xì)礫石向上移動(dòng)，中層細(xì)礫石用以防止砂濾料流失，下層粗礫石則用以支撐中層細(xì)礫石.具體粒徑級(jí)配和厚度，應(yīng)根據(jù)配水系統(tǒng)類型和濾料級(jí)配確定.10、濾池反沖洗強(qiáng)度和濾層膨脹度之間關(guān)系如何?答：膨脹度與沖洗強(qiáng)度的關(guān)系：沖洗流速在最小流態(tài)化速度之前,e隨L增大而成曲線增大；當(dāng)沖洗流速在最小流態(tài)化速度之后，e隨L成直線增長(zhǎng)趨勢(shì).14題、答：1.“大阻力”配水系統(tǒng)中孔口阻力大，優(yōu)點(diǎn)是配水均勻性好，缺點(diǎn)是結(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,檢修困難?！靶∽枇Α迸渌到y(tǒng)中的孔口阻力小，優(yōu)缺點(diǎn)與“大阻力"相反，對(duì)于沖洗水頭優(yōu)先的虹吸濾池和無(wú)閥濾池適用.2.S1為配水系統(tǒng)內(nèi)的水力阻抗，S2為配水孔眼的水力阻抗，S3為承托層的水力阻抗，q1為第一線路的流量，q2為第二條線路的流量。由于反沖洗水在配水系統(tǒng)內(nèi)所走的路程不同，故反沖洗水在池中分布的均勻程度，常以池中反沖洗強(qiáng)度的最小值和最大值的比值來(lái)表示，并要求此比值不小于0。9s°。95，即qmin/qmax三0.9s0。95加大配水孔眼的水力阻抗S2,使S1和S2相比甚小,式中阻抗比能趨近于1,從而使得兩條線路的流量比也趨近于1,適當(dāng)選擇S2的值，就能滿足qmin/qmax三0.9s0.95的要求，按這原理設(shè)計(jì)的配水系統(tǒng)即為大阻力配水。3.的推導(dǎo)Qa=呻（2gHa）1/2aa⑷（2gHc）1/2要求配水均勻性Qa/Qc$O。95得:Ha$9（v02+va2）恣一①H=（qFXl0—/f/2g—②av0=qFX10一3/30—③)v=qFX10—3/ne—④a a將②③④代入①即為(令卩=0.62)q：沖洗強(qiáng)度F:濾池面積f：配水系統(tǒng)孔口總面積卩:孔口流量系數(shù)g：重力加速度叫:干管截面積?:支管截面積n:支管根數(shù)Ha：支管a點(diǎn)壓頭U a15。小阻力配水系有哪些形式?選用時(shí)主要考慮哪些因素？答：配水系有鋼筋混凝土穿孔板、穿孔濾磚、濾頭等形式。主要考慮因素有流速、阻力、配水系統(tǒng)造價(jià)等因素.無(wú)閥濾池虹吸上升管中的水位變化是如何引起的?虹吸輔助管管口和出水堰口標(biāo)高差表示什么?答：無(wú)閥濾池虹吸上升管中的水位變化是由于隨著過(guò)濾時(shí)間的延續(xù)，濾料層水頭損失逐漸增加,虹吸上升管中水位相應(yīng)逐漸升高，管內(nèi)原存空氣受到壓縮，一部分空氣將從虹吸下降管出口堰穿過(guò)水封進(jìn)入大氣,當(dāng)水位上升到虹吸輔助管的管口時(shí)，水從輔助管流下，依靠下降水流在管中形成的真空和水流的挾氣作用，抽氣管不斷將虹吸管中的空氣排出，使真空逐漸增大。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H。21。 無(wú)閥濾池反沖洗時(shí)，沖洗水箱內(nèi)水位和排水水封井上堰口水位之差表示什么？若有地形可以利用，降低水封井堰口標(biāo)高有何作用？答：無(wú)閥濾池反沖洗時(shí)，沖洗水箱內(nèi)水位和排水水封井上堰口水位之差表示沖洗水頭，亦即虹吸水位差。在有地形可以利用的情況下(如丘陵、山地)，降低排水水封井堰口標(biāo)高以增加可資利用的沖洗水頭。題目22．為什么無(wú)伐濾池通常采用2格或3格濾池合用1個(gè)沖洗水箱？合用沖洗水箱的濾池格數(shù)過(guò)多對(duì)反沖洗有何影響？答：(1)當(dāng)沖洗水頭大于平均沖洗水頭時(shí)，整個(gè)濾層將全部膨脹起來(lái)。若沖洗水箱水深H較大時(shí),在沖洗初期的最大沖洗水頭下，有可能將上層部分細(xì)濾料沖出濾池.當(dāng)沖洗水頭笑語(yǔ)平均沖洗水頭時(shí)，下層部分粗濾料將下沉而不再懸浮。因此,采用2格或3格濾池合用1個(gè)沖洗水箱減小沖洗水箱水深,可減小沖洗強(qiáng)度的不均勻程度，從而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。合用一個(gè)沖洗水箱的濾池?cái)?shù)愈多，沖洗水箱深度愈小，濾池總高度得以降低。這樣，不僅降低造價(jià)，也有利于與濾前處理構(gòu)筑物在高程上的銜接。沖洗強(qiáng)度的不均勻性也可減小。(2)—般，合用沖洗水箱的濾池?cái)?shù)n=2-3，而以2格合用沖洗水箱者居多。因?yàn)楹嫌脹_洗水箱濾池?cái)?shù)過(guò)多時(shí)，將會(huì)造成不正常沖洗現(xiàn)象。例如，某一格濾池的沖洗將結(jié)束時(shí)，虹吸破壞管剛露出水面，由于其余格數(shù)濾池不斷向沖洗水箱大量供水，管口很快又被水封，致使虹吸破壞不徹底,造成該格濾池時(shí)斷時(shí)續(xù)的不停沖洗.思考題28所謂V型池，其主要特點(diǎn)是是什么？答：V型池是因雙側(cè)(或一側(cè)也可)進(jìn)水槽設(shè)計(jì)成V型而得名，其主要特點(diǎn)是：：可采用較粗濾料較厚濾層以增加過(guò)濾周期。由于反沖洗濾層不膨脹，故整個(gè)濾層在深度方向粒徑分布均勻，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。一般采用沙濾料，有效粒徑的d10=0。95~1.50mm，不均勻系數(shù)K60=(1)2?1。5,濾層厚約0.95~1.5m.氣水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量太大減少。5。設(shè)濾池平面尺寸為5。4m(長(zhǎng))X4m(寬).濾層厚70cm。沖洗強(qiáng)度(長(zhǎng))X4m(寬).濾層厚70cm。沖洗強(qiáng)度q=14L/(s?m2),濾層膨脹度，濾層膨脹度e=40%。釆用3條排水槽，槽長(zhǎng)4m,中心距為1?8m。求：(1).標(biāo)準(zhǔn)排水槽斷面尺寸(2)?排水槽頂距砂面高度(3)?校核排水槽在水平面上總面積是否符合設(shè)計(jì)要求解:(1).釆用3條排水槽，則槽長(zhǎng):L=B=4m中心距=5.4三3=1.8m每槽排水流量：x=O.45Qo。4=0.45XO.1O1o.4~O。18m沖洗排水槽斷面如圖：求斷面模數(shù)：x=0。45Qo.4=O。45X0。1O1o。4~0.18m2x=2X0.18=0。36(2)沖洗排水槽底厚采用，保護(hù)高0.07m，則槽頂距砂面高度H=e?H2+2.5x+6+0o07=0。4.X0.7+2。5X0。18+0。05+0.07=0.85m校核沖洗排水槽總面積與濾池面積之比：3X|X2xFF=3X4X2X0.18F(5。4X4)=0.2=20%V25%滿足要求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：懸浮顆粒必須經(jīng)過(guò)遷移和粘附兩個(gè)過(guò)程才能完成去除的過(guò)程。遷移：包括沉淀、擴(kuò)散、慣性、截阻和水動(dòng)力效應(yīng)等5種基本作用。粘附：包括范德華引力、靜電力以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用、絮凝顆粒間的架橋作用等作用。粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質(zhì)顆粒遷移到濾料表面時(shí)，主要通過(guò)粘附作用，即在范德華引力、靜電力、某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用下，被濾層攔截。而粘附作用主要取決于濾料和水中顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì),而與粒徑尺寸大小無(wú)關(guān).遷移：1、 截阻作用：懸浮物沿流線運(yùn)動(dòng)，與濾料表面接觸時(shí)被俘獲。2、 慣性作用：顆粒具有自身的慣性力而脫離流線，到達(dá)濾料顆粒表面。3、 沉淀作用:水流通過(guò)砂濾料層相當(dāng)于經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)微型沉淀池。4、 擴(kuò)散作用：懸浮顆粒物存在濃度梯度,使顆粒物擴(kuò)散到濾料顆粒表面被俘獲。5、 水動(dòng)力效應(yīng)作用：水流經(jīng)過(guò)砂濾層具有速度梯度G值，使顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離流線。粘附：粘附作用是一種物理化學(xué)作用。當(dāng)水中顆粒遷移到濾料顆粒表面時(shí)，在范德華引力、靜電力、某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用下，被粘附在濾料顆粒表面上,或者粘附在濾料顆粒表面上原先粘附的顆粒上。因此,粘附作用主要取決于濾料和水中顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì),而無(wú)需增大顆粒尺寸。第5題1等速過(guò)濾：保持濾池進(jìn)水流量不變，即濾速保持不變,則水頭損失增大，這叫等速(恒速)過(guò)濾。變水頭等速過(guò)濾，“等速(恒速)過(guò)濾"實(shí)際上就是保持濾池流量Q不變,而水頭H隨濾層孔隙率減小而增加，虹吸濾池和無(wú)閥濾池就是按“等速過(guò)濾"工作的?！暗人佟边^(guò)濾，砂濾層縫隙的流速實(shí)際上是增大的，水流剪力也不斷增大，從而引起雜質(zhì)顆粒的脫落和不粘附，所以水質(zhì)較差，但縮短了過(guò)濾周期。2變速過(guò)濾：水頭損失保持不變，則濾速減小，這叫變速(減速)過(guò)濾。變速過(guò)濾，濾速隨時(shí)間而逐漸減小的過(guò)濾過(guò)程稱“變速過(guò)濾”或“減速過(guò)濾”普通快濾池及移動(dòng)沖洗罩濾池即屬于變速過(guò)濾的濾池?！皽p速"過(guò)濾，過(guò)濾初期濾速較大可使懸浮質(zhì)深入下層濾料；過(guò)濾后期濾速減小但砂層縫隙中的濾速減小要緩慢得多)，可防止顆粒穿透濾層，所以產(chǎn)水量較大，水質(zhì)較好，過(guò)濾周期較長(zhǎng).6?什么叫負(fù)水頭?他對(duì)沖洗合過(guò)濾有何影響?如何避免濾層中負(fù)水頭產(chǎn)生？答:“負(fù)水頭"是指濾層截留了大量雜質(zhì)以致砂面以下某一深度處的水頭損失超過(guò)該處水深。負(fù)水頭會(huì)導(dǎo)致溶解于水中的氣體釋放出來(lái)而形成氣囊。氣囊對(duì)過(guò)濾有破壞作用，一是減少了過(guò)濾面積，使過(guò)濾時(shí)的水頭損失及濾層中孔隙流速增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響濾后水質(zhì)；二是氣囊的上升可能將部分細(xì)濾料和輕質(zhì)濾料帶出，破壞濾層結(jié)構(gòu)。反沖洗時(shí),氣囊更易將濾料帶出濾池。避免出現(xiàn)負(fù)水頭的方法可以采用增加砂面上的水深，或令濾池出口位置等于或高于濾層表面。7。什么叫濾料“有效粒徑”和“不均勻系數(shù)”？不均勻系數(shù)過(guò)大對(duì)于過(guò)濾和反沖洗有何影響？“均質(zhì)濾料“的涵義是什么？答:有效離徑是指的是濾料經(jīng)篩分后，小于總重量10%的濾料顆粒粒徑?！安痪鶆蛳禂?shù)"是指的是濾料經(jīng)篩分后，小于總重量80%的濾料顆粒粒徑與有效粒徑之比。不均勻系數(shù)過(guò)大對(duì)于過(guò)濾和反沖洗的影響是“過(guò)大導(dǎo)致濾層孔隙率小，含污能力低，從而導(dǎo)致過(guò)濾時(shí)濾池工作周期縮短；反沖洗時(shí)，若滿足細(xì)顆粒膨脹要求，粗顆粒將得不到很好清洗。料有效粒徑(d10)是指通過(guò)濾料重量10%的篩孔孔徑，濾料不均勻系數(shù)(K80)是指通過(guò)濾料重量80%的篩孔孔徑。濾料不均勻系數(shù)過(guò)大，過(guò)濾時(shí)濾層含污能力減??；反沖洗時(shí)，為滿足粗顆粒膨脹要求，細(xì)顆?？赡鼙粵_出濾池，若滿足細(xì)顆粒膨脹要求，粗顆?？赡艿貌坏胶芎玫臎_洗。均質(zhì)濾料是指濾料均勻,K80等于1。習(xí)題4。解:要配水均勻性達(dá)到95%以上，即<>=0.95根據(jù)式17—29有Ha±9(V2°+V2a)/2g=9(12+22)/(2X9.8)=2。3而根據(jù)式17-30及17-33,將式17—33代入式17-30得：Ha=(v/u)2/2g=(3/0.62)2/(2X9。8)=1.2<2.3故該配水系統(tǒng)的配水均勻性不能達(dá)到95%以上。18章2、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？?jī)烧呦拘Ч泻螀^(qū)別?簡(jiǎn)述兩者消毒原理。答：各種物質(zhì)介紹見(jiàn)下表：名稱自由性氯化合性氯定義以次氯酸，次氯酸鹽離子和溶解的單質(zhì)氯形式存在的氯以氯胺和有機(jī)氯胺形式存在的總氯的一部分消毒機(jī)理〔匕面甑殺用>胞統(tǒng)是到胞壞要散細(xì)破主擴(kuò)的用日物消毒效果卄物峰產(chǎn)效副有毒濟(jì)消經(jīng)有瞬應(yīng)擁差氯大水力弋七于匕匕,厶冃時(shí)且保菌酚，間殺苯臭時(shí)。和酚長(zhǎng)慢物氯較緩機(jī)和能用有臭X作，仕氯^毒存生射消中產(chǎn)白，水會(huì)Ms>,當(dāng)不TT但4、什么叫折點(diǎn)加氯?出現(xiàn)折點(diǎn)的原因是什么？折點(diǎn)加氯有何利弊？答：（1）當(dāng)水中存在有機(jī)物且有機(jī)物主要是氨和氮化合物時(shí),水中起始需氯量滿足后，加氯量增加,剩余氯也增加，當(dāng)繼續(xù)加氯時(shí)，雖然加氯量增加,余氯量反而下降，隨著加氯量的進(jìn)一步增加，剩余氯又上升了.這就稱為折點(diǎn)加氯。1區(qū)：無(wú)余氯，消毒效果不可靠；2區(qū):氯與氨反應(yīng)，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl；3區(qū)：2NH2CI+HOCI