水质工程学(上)复习资料.doc

1.什么是水的良性社会循环？何谓水质性水资源短缺？答：水的良性社会循环：从天然水体取水不会对水体生态环境构成威胁；对城市污水和工业废水进行处理使其排入水体后不会造成污染，实现水资源的可持续利用。 水质性水资源短缺：丰水地区，因为水源水质受到污染而不宜作为饮用水源。2.水处理中的反应器有哪些类型？答：常见的有间歇反应器、活塞流反应器、恒流搅拌反应器等3.水中杂质按尺寸大小可分成几类？简述各类杂质主要来源、特点及一般去除方法？答：水中杂质按尺寸大小可分成：悬浮物、胶体杂质和溶解杂质。悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。但胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉，水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。有机高分子物质通常也属于胶体一类。天然不中的胶体一般带有负电荷，有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。粒径大于0.1mm的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。而粒径较小的悬浮物和胶体物质，须投加混凝剂方可去除。溶解杂质分为有机物和无机物两类。它们与水所构成的均相体系，外观透明，属于真溶液。但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象，但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。有机溶解物主要来源于水源污染，也有天然存在。4、为什么斜板、斜管沉淀池的水力条件比平流式沉淀池好？答：由于斜板（管）的水力R很小，则Re小，Fr大，水力条件好。5、 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。6、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60？答：斜管沉淀池的理论依据是采用斜管沉淀池既可以增加沉淀面积，又可以利用斜管解决排泥问题。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，实践证明，倾角为60最好。7.微气泡与悬浮颗粒相粘附的基本条件是什么？有哪些影响因素？如何改变微气泡与颗粒的粘附性能？答：微气泡与悬浮颗粒相粘附的基本条件是水中颗粒的润湿接触角大于90度，即为疏水表面，易于为气泡粘附或者水的表面张力较大，接触角较大，也有利于气粒结合。影响微气泡与悬浮颗粒相粘附的因素有：界面张力、接触角和体系界面自由能，气粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附，泡沫的稳定性等。在含表面活性物质很少的废水中加入起泡剂，可以保证气浮操作中泡沫的稳定性，从而增强微气泡和颗粒的粘附性能。8.从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。答：双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上细下粗的级配滤层。 9.试述大阻力配水系统与小阻力配水系统的优缺点？并说明哪一个配水系统配水均匀性更好一些，为什么？答：大阻力配水系统优点；配水均匀性好。缺点：结构较复杂，孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大，管道易结垢，增加检修困难。小阻力配水系统优点：配水系统压力较均匀，能耗少。缺点：配水均匀性较差。大阻力配水均匀性好于小阻力，原因是大阻力配水系统具有以巨大孔口阻力加以控制的能力。 10.滤料不均匀系数K80越大，对滤料和反冲洗有何影响？答： K80=d80/d10，K80越大，表示粗细颗粒尺寸相差越大，颗粒越不均匀，对过滤和冲洗都很不利。因为K80越大时，滤层含污能力减少；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若为满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒将得不到很好冲洗。 11.什么是等速过滤？什么是变速过滤？为什么说等速过滤实质上是变速的，而变速过滤却接近等速？答：等速过滤是指滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变。认为是变速是因为对于滤层孔隙内来说，水流速度是一个增速。变速过滤是指滤速随时间而逐渐减小的过滤。认为是等速是因为对于整个滤池的出水来说是不变的；其次，滤池组中，各个滤池处于过滤状态时，各个滤池的滤速不变。12.什么是滤层膨胀率？滤层膨胀率对过滤有何影响？答：滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比。过小，下层滤料无法浮起。过大，碰撞摩擦率下降，上层滤料易流失。13.什么是吸附带与穿透曲线？吸附带的吸附容量如何利用？答：吸附带：正在发生吸附作用的那段填充层。穿透曲线：以通水时间（出水量Q）为横坐标，以出水中吸附质浓度C为纵坐标作图。采用多床串联操作、采用升流式移动床操作。14. 吸附有哪几种类型？物理吸附与化学吸附有何不同？答：物理吸附、化学吸附、离子交换吸附作用力、吸附温度、吸附层数、选择性等15.需氯量与余氯量答：需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的加氯量；余氯量指为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。16.含有氨氮化合物的水中，余氯量随加氯量的变化？答：零增加（化合性氯）减少（化合性氯）到达折点增加（自由性氯）17.什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？答：（1）当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时，水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。（2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物（3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成THMs后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。 18.水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl起作用。因为起消毒作用的是HOCl，而HOCl与OCl-的相对比例取决于温度和PH值。pH值较高时，OCl-居多，pH9时，OCl-接近100%；pH值较低时，HOCl较多，当PH6时，HOCl接近100%，当pH=7.54时，HOCl与OCl-的量相当。所以，要保持好的的消毒效果，需要调整pH值。 19.试说明离子交换混合床工作原理，其除盐效果好的原因？答：1） 阴、阳离子交换树脂装填在同一个交换器内，再生时使之分层再生,使用时先将其均匀混合，这种阴、阳树脂混合一起的离子交换器称为混合床。混合床的反应过程可写成（以NaCl为例）：RH+ROH+NaCl RNa+RCl+H2O。上式交换反应可看作是盐分解反应和中和反应的组合，并且阴、阳离子交换反应是同时进行的。2）由于混合床中阴、阳树脂紧密交替接触，好象有许多阳床和阴床串联一起，构成无数微型复床，反复进行多次脱盐，因此出水纯度高，除盐效果好。20.净化、软化、除盐三种处理工艺中各去除的主要对象是什么？答：软化工艺主要去除的是Ca2+ 、Mg2+ 离子；除盐是去除水中全部或部分溶解盐类；净化是指包括悬浮物和胶体杂质的澄清过滤等预处理。21.与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？答：逆流再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度较高的中、上层树脂。这样，再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化之后又与这一底层树脂接触，进行充分交换，从而提高了出水水质。22、从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换法和反渗透法。当含盐浓度较高时，应该用离子交换法还是反渗透法，为什么？答：离子交换法脱盐的机理是利用阳离子交换树脂可与废水中的阳离子发生离子交换，达到废水脱盐的目的。 反渗透法：在外加压力的作用下，半透膜只能透过水分子，其它物质均能被截留，而达到去除废水离子的目的。 由于离子交换树脂有一定的交换容量，在处理含盐浓度高的废水时树脂容易饱和，再生频率高，工作强度大，因此不适宜采用离子交换法处理含盐浓度高的废水。而反渗透法对离子浓度没有选择性，因此处理含盐浓度较高的废水适宜采用反渗透。23.电解法处理废水具有哪些功能？答：氧化作用、还原作用、混凝作用和气浮作用。24.阐述电解法处理含氰废水的反应原理。答：当不加食盐电解质时，氰化物在阳极上发生氧化反应，产生二氧化碳和氮气；当电解槽投加食盐后，氯离子在阳极形成氯和次氯酸根，对氰化物产生氧化。25. 常用膜处理方法有哪些？答：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。26. 各种膜处理方法的推动力是什么？答：电渗析为电位差，其他为压力差 27. 反渗透发生的必要条件是什么？反渗透机理如何？答：选择性半透膜；膜两边静压差大于渗透压。机理目前较多认为是：优先吸附-毛细孔流动模型。28.反渗透工艺中，分段、分级各有什么意思？答：通过分段提高水的回收率，通过分级获得更好的出水水质。29.电渗析原理答：在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，使水中的阴阳离子作定向迁移，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。1. 水中常见的污染物及其来源 好氧有机污染物：碳水化合物、蛋白质、脂肪等天然有机物、有机酸碱、表面活性剂。用COD、BOD、TOC、TOD表征 难生物降解有机污染物：脂肪和油类、酚类、有机农药和取代苯类化合物 无直接毒害的无机物：颗粒状无机杂质、氮、磷等营养杂质和酸碱等 有直接毒害的无机污染物：氰化物、砷化物、重金属离子2. 水质指标：物理、化学、微生物学、毒理学指标、放射性指标3. 完全混合：快速混合器、软化、化学澄清。局部完全混合的活塞流：絮凝器、污泥反应器。完全混合及活塞流：活性污泥。其他均为活塞流。4. 格栅的目的：截留较大悬浮物。保证处理设施和设备正常运转。降低后续构筑物的负荷5. 栅前流速:0.40.8 过栅流速：0.61.06. 胶体结构：双电子层。7. 胶体稳定性影响：反离子价数。离子半径8. 胶体聚沉：A.异向聚沉：布朗运动 B.同向聚沉：搅拌9. 水的混凝机理：双电子层压缩机理、吸附电中和作用、吸附架桥作用、网捕机理10. 影响混凝的主要因素：水温、pH和碱度、杂质的性质、组成和浓度11. 混凝反应设备类型：水力搅拌：隔板式、涡流式、穿孔旋流、折板。机械搅拌12. 沉淀类型：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀13. 理想沉淀池：颗粒均匀分布，在沉淀区处于自由沉淀状态。水平方向沿水平方向等速运动。颗粒到池底就被去除，不返回水中14. 理想沉淀池和实际沉淀池的区别：水流分布的影响。水流状态的影响15. 沉淀池：平流式、竖流式、辐流式16. 气浮的类型：电解气浮：电解水产生气泡。散气气浮：通入空气。容气气浮：溶解空气17. 提高滤池性能的途径：反粒度理论、上向流过滤池、双层和三层滤料滤池、双向流过滤滤池、均质粗滤料18. 吸附过程阶段：颗粒外部扩散、颗粒内部扩散、吸附反应阶段19. 滤池冲洗的方法：高速水流反冲洗、反冲洗加表面冲洗、水冲洗加气冲洗20. 常用滤池：普通快滤池、V形滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池21. 消毒：氯消毒、氯胺和漂白粉、二氧化氯、臭氧、物理：紫外线、辐射、加热22. 树脂：骨架+活性基团23. 交联度：越大：机械强度越大，孔隙率越小，溶胀度小，交换容量小24. 离子交换软化方法： RNa：出水含盐量升高、碱度不变 RH： RH RNa并联：以泄钠为准，出水酸性 RH RNa串联：适用硬度高的场合 弱碱树脂：除碳酸盐 RClRNa：没有除盐作用、脱碱过程不产生二氧化碳、再生剂仅为食盐25. 阴离子交换树脂：强碱树脂：化学稳定性好，除硅能力强，再生困难 弱碱树脂：易于再生，除有机物能力强，再生效率高26. 离子交换除盐方法： 复床式：强酸脱气强碱 强酸脱气弱碱 强酸脱气弱碱强碱 混合床优点：出水水质纯度高、水质稳定，工作周期长、间断运行对出水水质影响小。交换终点明显。缺点：再生剂利用率低，形成交叉污染，对有机物敏感