地下水环境工程复习题样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
[1] 极性使水分子之间存在氢键, 导致0~4℃范围内水的体积”热缩冷胀”。
[2] 影响表面张力的因素: 分子间相互作用力、 温度( 温度升高, 表面张力下降) 、 压力( 随压力增加而下降) 。
[3] 对于二组分稀溶液, 加入非挥发性溶质B以后, 溶剂A的蒸气压会下降。
[4] 亨利定律: 在一定温度和平衡状态下, 气体在液体里的溶解度( 物质的量分数) 和该气体的平衡分压成正比。
[5] Clausius-Clapeyron方程: 描述气体溶解度随温度的变化。
如果T1 < T2, 则c1 > c2, 即气体溶解度随温度升高而下降。
[6] 在封闭体系的碳酸平衡中, pH<8.3时, δ2很小, [CO32-]能够忽略不计, 水中只有CO2(aq)、 H2CO3、 HCO3-, 能够只考虑一级电离平衡; 当溶液的pH>8.3时, [H2CO3*]能够忽略不计, 水中只存在HCO3-和CO32-, 可仅考虑二级电离平衡。当pH<6.35时, H2CO3*在各碳酸盐组分中的含量最大; 当pH>10.33时, CO32-在各碳酸盐组分中的含量最大; 当6.35 随着溶液pH的升高而升高。
[8] 天然水碱度的主要形态: OH-、 CO32-和HCO3-。
[9] 总碱度 = cT (δ1 + 2δ2 ) + KW /[H+]–[H+]
[10] 某碳酸盐系统的水样的pH=7.8, 已知碳酸电离平衡常数pK1=6.35, pK2=10.33。测定总碱度时, 对于100mL水样用0.02mol/L的盐酸滴定到甲基橙指示剂变色时消耗盐酸13.7mL。则水中总无机碳的浓度cT= 2.84×10-3 mol/L。
[11] 硬度的表示方法: mg/L CaCO3: 以1L水中所含有的形成硬度离子的质量所相当的CaCO3的质量表示。°: 10mg/L CaO为1德国度, 10mg/L CaCO3为1法国度, 以度表示而未指国名时一般指德国度。50.05 mg/LCaCO3 = 2.804°
[12] 阿列金天然水分类法: 首先按优势阴离子将天然水划分为三类: 重碳酸盐类、 硫酸盐类和氯化物盐类。然后在每一类中再按优势阳离子划分为钙质、 镁质和钠质三个组。每一组再划分为四个水型, 共27种水。

[13] [C] Ca Ⅰ型代表碳酸盐、 钙组、 Ⅰ型水, 即: 阴离子中HCO3-最多, 阳离子中Ca2+最多, 而且HCO3-量大于(Ca2++Mg2+)的水; [Cl] Na Ⅲ型代表了氯化物、 钠组、 Ⅲ型水。
[14] 化学需氧量(COD): 用化学氧化剂氧化水中有机物( 芳香族化合物在反应中不能被完全氧化) 及某些还原性离子所消耗的氧化剂的量。COD越高, 表示有机污染物质越多, 是反映水体中有机污染程度的综合指标之一。当前常见KMnO4 (CODMn)、 KCr2O7 (CODCr) 测定水中的COD, 单位: mg/L 。
[15] 地下水污染: 凡是在人类活动的影响下, 地下水水质变化朝着水质恶化方向发展的现象, 统称为地下水污染。
[16] 地下水污染的特点: 隐蔽性、 延缓性、 难以逆转性 。
[17] 地下水污染途径按水力学特点可分为:
1. 间歇入渗型: 特点: 污染物经过大气降水或灌溉水的淋滤, 使固体废物、 表层土壤或地层中的有害或有毒组分, 周期性地从污染源经过包气带渗入含水层。这种渗入多半是呈非饱和状态的淋雨状渗流形式, 或者呈短时间的饱水状态连续渗流形式。污染源一般是固态而不是液态。无论在其范围或浓度上, 均可能有季节性的变化, 主要污染对象是潜水。
2. 连续入渗型: 污染物随污水或污染溶液不断地渗入含水层。在这种情况下, 或者包气带完全饱水, 呈连续渗入的形式渗入含水层, 或者包气带上部饱水呈连续渗流的形式, 下部不饱水呈淋雨状的渗流形式渗入含水层。连续入渗类型的地下水污染, 其污染组分是液态的。最常见的是污水聚积地段( 污水池、 污水渗坑、 污水快速渗滤场、 污水管道等) 的渗漏, 以及被污染地表水体和污水渠的渗漏, 其主要污染对象多半是潜水。上述两种污染途径的一个共同的特点是, 污染物是从上而下经过包气带进入含水层。
3. 越流型: 污染物经过层间越流的形式转移入其它含水层。越流污染的来源可能是地下水环境本身, 也可能是外来的, 它可能污染承压水或潜水。
4. 越流型: 特点: 污染物经过地下径流的形式侧向进入含水层, 即或者经过废水处理井, 或者经过岩溶发育的巨大岩溶通道, 或者经过废液地下储存层的破裂进入其它含水层。径流型污染的污染物可能是人为来源也可能是天然来源, 可能污染潜水或承压水。( 需清楚各种途径的主要特点、 污染源、 主要污染对象等。看图)
[18] 病毒在土壤和地下水中的迁移的主要过程: 吸附和失活。这两个过程使得病毒在迁移过程中数量不断减少, 即产生病毒衰减。
[19] 病毒在土壤和地下水中迁移受到三方面的控制: (1)可逆吸附的延迟作用; (2)不可逆吸附造成的衰减; (3)失活造成的衰减。
[20] 吸附是影响病毒迁移最主要的过程。病毒的吸附分为可逆吸附和不可逆吸附。可逆吸附不会造成病毒的衰减, 只能延迟病毒的迁移。不可逆吸附能够直接造成病毒衰减。
[21] 地下水氮转化的五个过程: 矿化－吸附过程( 微生物分解有机氮化物为氨的过程) 、 有机N向NH4+转化并为植物吸收、 化合的和非化合的N2被植物固化、 硝化过程( 微生物将氨氧化成NO2-, 进而氧化成NO3-) 、 反硝化过程( 化合态的N以气态N的形式返回大气层中) 。
[22] 有利于硝化过程的条件( 即氧化条件) 、 有利于反硝化过程的条件( 还原条件) 。知道什么条件有利于什么过程。
[23] 天然条件下的浅层地下水多为中性介质和氧化环境(Eh≥250 mV), 因而硝态氮是天然条件下浅层地下水中溶解态氮的主体。反硝化作用是硝酸根去除的决定性因素。
[24] 地下水砷的迁移转化及其影响因素:
1. 气候条件: 干旱、 半干旱气候条件下, 强烈的风化作用能够加速基岩风化带中矿物的分解速率和生物地球化学循环周期, 从而为地下水中砷的迁移富集提供先决条件。原生含砷硫化物的氧化作用与浅层地下水季节性变化有关。水位降低, 发生氧化作用, 水位升高, 发生还原作用。
2. 地貌条件: 全球砷污染地区的地质环境有着共同的特征, 即: 大部分是在盆地中心区或三角洲地区。在盆地的山区区域, 地形坡度较大, 地下水的径流条件较好, 在水岩相互作用下砷易随水流失而导致砷贫乏; 而在坡度较小的平原地区, 地下水径流条件差, 水中砷很容易富集, 从而引起平原地区地下水砷污染, 故常出现山区地下水含砷量低、 平原地区地下水含砷量高的现象。
3. 水化学环境: 在地下水中, 砷以溶解态和颗粒态砷两种形式存在。溶解砷主要是砷酸盐和亚砷酸盐( H2AsO4-、 HAsO42-、 H3AsO3和H2AsO3-) , 还有少量的甲基化的砷化合物。砷的形态取决于环境的pH值、 氧化还原电位(Eh)、 温度、 其它离子及有机质的种类、 浓度、 悬浮颗粒的组成、 数量等等。
pH对地下水中砷含量的影响: (1) 影响砷化合物的溶解度。(2) 影响吸附介质对砷的吸附。地下水砷含量随pH值的增大( 碱性的增强) 而增高。
氧化还原电位经过影响吸附解吸和不同价态砷的转化决定砷在地下水中的存在形式和迁移能力。氧化条件下以As5+为主, 还原条件下以As3+为主。(1) 在氧化条件下, 富砷矿物氧化释放砷。(2) 在还原条件下, 铁的氢氧化物溶解, 释放吸附的砷。As5+被还原生成As3+, 活性增加, 致使更多的砷进入地下水, 这也是还原条件下地下水中砷的浓度比氧化条件下偏高的原因。地下水中As3+/As5+的比值随着氧化还原电位的减小而增大。
[25] 砷化合物的毒性主要取决于砷的化学形态, As3+的毒性强于As5+。As3+ 的毒性与其化合物的溶解度有关, 溶解度愈大, 毒性愈强。
[26] 垃圾处理场产生的气体90%以上为温室效应气体CO2、 CH4和氮氧化物。
[27] 垃圾渗滤液的水量主要取决于大气降水。
[28] 监测井法: 为评价垃圾场是否对浅层地下水造成污染及污染物在潜水含水层中地下水流向上的衰减规律, 选择理论上污染物不能扩散的、 距垃圾场一定距离的上游处的地下水样作为评价参照样, 并在垃圾场的下游沿地下水流向上, 距离填埋场地不同距离的数个地点取样测试分析, 将所测试的污染物浓度与作为标准的相对背景值进行污染评价。根据潜水含水层中各污染物浓度随水平距离的衰减规律可推导出衰减方程。
监测井法比较简单, 技术要求低。可是缺点很多, 主要表现在: 不能及时有效的发现渗漏; 不能判断垃圾填埋场的渗漏点; 很难估测出垃圾渗滤液在地下羽流的几何形态。
电极格栅法: 在垃圾填埋场衬层系统建设初期, 在其下面预先埋设网状电传感器。对电传感器格栅进行供电, 由于渗滤液相对于土壤和水来说有更高的电传导性, 根据不同区域电压的不同, 能够监测衬层系统下的整个区域, 判断渗漏点的位置、 大小和数量。可是不能检测出渗滤液在地下的运移状态。
[29] 区域性地下水水位下降或海水水位上升都能够引起海水入侵。
[30] DRASTIC模型可用于评价潜水和承压水受污染的可能性。
[31] 根据脆弱性指数, 能够对地下水脆弱性进行分区。一般情况下, 脆弱性指数越大, 地下水就越易被污染。
[32] 利用DRASTIC 模型评价某研究区地下水脆弱性时, 地下水埋深评分值为7, 区内净补给量评分值为6, 含水层岩性评分值为4, 土壤评分值为5, 地形坡度评分值为9, 包气带介质评分值为3, 含水层水力传导系数评分值为8, 则Di＝129。
[33] 根据评价内容, 环境风险评价可分为: 非事故性环境风险评价: 正常( 定时、 定量、 长期) 排放污染物所产生的风险评价, 它主要考虑污染物低剂量长期作用所产生的风险。事故性环境风险评价: 非正常( 如突发事件、 安全事故等一次性超量) 排放污染物所产生的风险评价, 它主要考虑事故发生的概率和由此造成的严重后果。
[34] 健康风险评价: 以风险度作为评价指标, 把环境污染与人体健康联系起来, 定量描述污染对人体产生健康危害的风险( 人类暴露于有毒物质或处于污染现场时其健康所遭受的风险) 。
[35] 污染土壤修复的高温热解法: 经过向土壤中通入热蒸气或用射频加热等方法把已经污染的土壤加热, 使污染物产生热分解或将挥发性污染物赶出土壤并收集起来进行处理的方法。适用于易挥发或可热解的有机污染物。一般高温热解法的最低温度为300℃, 持续时间应达到30分钟以上。该法可去除土壤中99%的PAHs和挥发性污染物。
[36] 污染土壤的蒸气抽提修复技术: 经过降低土壤孔隙内的蒸气压, 把土壤介质中的化学污染物转化为气态加以去除。适用于去除不饱和土壤中的挥发性或半挥发性有机污染物。
[37] 土壤蒸气抽提技术要求: 1. 污染物是挥发性的或者是半挥发性有机物。2. 污染物具有较低的水溶性。3. 土壤温度不可过低( >20℃) 。4. 被修复的污染土壤应具较高的渗透性, 质地均匀。5. 污染物必须在地下水位以上。
[38] 污染土壤的化学修复: 基于污染物土壤化学行为的改良措施, 如经过添加改良剂、 抑制剂等化学物质降低土壤中污染物的水溶性、 扩散性和生物有效性, 从而使污染物得以降解或者转化为低毒、 无毒性物质或移动性较低的化学形态, 以减弱污染物对生态和环境的危害。
[39] 污染土壤的电动修复: 经过在污染土壤两侧施加直流电压形成电场梯度, 土壤中的污染物在电场作用下经过电迁移、 电渗流或电泳的方式被带到电极两端, 使污染土壤得以修复的方法。控制土壤pH值是电动修复技术的关键。为了控制阴极区产生的OH-向阳极方向移动, 可经过添加有机酸来消除电极反应产生的OH-。
[40] 重金属污染土壤的植物修复技术包括: 1. 植物萃取技术: 利用重金属超富集植物从土壤中吸收重金属, 并将其转动到地上可收割部位。2. 植物钝化技术: 利用特殊植物将污染物钝化/固定, 降低重金属的生物有效性及迁移性, 使其不能为生物所利用, 达到钝化/稳定、 隔断、 阻止其进入水体和食物链的目的, 以减少其对生物和环境的危害。3. 植物挥发: 植物经过根系从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质, 从植物的地上释放到大气中, 以减轻土壤污染。
[41] 吸附法处理污染地下水的特点: 可有效实现对水的多种净化功能; 吸附过程能够有效捕集浓度很低的物质; 吸附剂可重复使用, 结合吸附剂的再生可回收有用物质; 进水的预处理要求较严, 运行费用也较高, 因此主要用于污染地下水的深度处理单元。
[42] 水中胶体颗粒物吸附可分为非专属吸附和专属吸附。非专属吸附由表面能引起的表面吸附( 物理吸附) ; 由胶体电荷引起的对反离子的吸附, 溶液中的离子与已被吸附的离子能够相互交换( 离子交换吸附) 。专属吸附: 由胶体表面化学作用引起的( 化学吸附) 。
[43] 物理吸附的吸附剂与吸附质之间的作用力为范德华力, 吸附热较小, 在较低的温度下就可进行。 被吸附的物质由于分子热运动会脱离吸附剂表面而解吸。没有特定的选择性。能够是单分子层吸附, 也能够是多分子层吸附, 吸附过程的主要影响因素是吸附剂的比表面积。
离子吸附的吸附剂与吸附质之间的作用力为静电引力, 是可逆反应, 能够迅速达到平衡, 以等电荷的关系进行, 不受温度的影响, 交换方向受离子浓度的影响。
化学吸附的吸附剂与吸附质之间的作用力为化学键力, 吸附热较大, 具有选择性, 一种吸附剂只能对一种或几种吸附质发生吸附作用, 且只能形成单分子层吸附。当吸附的化学键力较大时, 吸附反应为不可逆的过程。
[44] 在移动床的吸附过程中, 地下水从吸附柱底部进入, 流经吸附剂层被净化后由柱顶排出。与此同时, 定期从柱底部排除最先接近饱和的那部分吸附剂( 约占吸附柱总炭量的5%－20%) , 并将新鲜或再生后的等量吸附剂从柱顶加入。吸附剂在吸附柱中呈间歇移动状态。
[45] 离子交换树脂具有立体网状结构, 按其孔隙特征, 可分凝胶型和大孔型。凝胶型树脂的高分子骨架较适合用于吸附无机离子, 而不能吸附大分子有机物质。
[46] 离子交换树脂的化学结构可分为不溶性树脂母体和活性基团两部分。
[47] 离子交换树脂的基本类型:
(１)强酸性阳离子树脂含有大量的强酸性基团, 容易在溶液中离解出H+, 故呈强酸性。树脂离解后, 本体所含的负电基团能吸附结合溶液中的其它阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强, 在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
(２)弱酸性阳离子树脂含弱酸性基团能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团能与溶液中的其它阳离子吸附结合, 从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱, 在低pH下难以离解和进行离子交换, 只能在碱性、 中性或微酸性溶液中( 如pH5～14) 起作用。这类树脂亦是用酸进行再生( 比强酸性树脂较易再生) 。
( 3) 强碱性阴离子树脂含有强碱性基团, 能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合, 从而产生阴离子交换作用。强碱性阴离子树脂的离解性很强, 在不同pH下都能正常工作。它用强碱( 如NaOH) 进行再生。
(４) 弱碱性阴离子树脂含有弱碱性基团, 在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合, 从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其它酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件( 如pH1～9) 下工作。可用Na2CO3、 NH4OH进行再生。
(５) 离子树脂的转型。在实际使用上, 常将以上树脂转变为其它离子型式运行, 以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用, 转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、 Mg2+等阳离子交换吸附, 除去这些离子。反应时没有放出H+, 可避免溶液pH下降和由此产生的副作用( 如设备腐蚀等) 。这种树脂以钠型运行使用后, 可用盐水再生( 不用强酸) 。阴离子树脂可转变为氯型再使用, 工作时放出Cl-而吸附交换其它阴离子, 它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3-)运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后, 就不再具有强酸性及强碱性, 但它们依然有这些树脂的其它典型性能, 如离解性强和工作的pH范围宽广等。
[48] 沉淀的类型:
1. 自由沉淀: 颗粒在沉淀过程中呈离散状态, 互不干扰, 其形状、 尺寸、 密度等均不改变, 下沉速度恒定。悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。
2. 絮凝沉淀: 当水中悬浮物浓度不高, 但有絮凝性时, 在沉淀过程中, 颗粒互相凝聚其粒径和质量增大, 沉淀速度加快。
3. 成层沉淀: 悬浮物浓度较高(5000mg/L以上)时, 每个颗粒下沉都受到周围其它颗粒的干扰, 颗粒互相牵扯形成网状的”絮毯”整体下沉, 颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。
4. 压缩沉淀: 悬浮物浓度很高, 颗粒互相接触, 互相支承时, 在上层颗粒的重力作用下, 下层颗粒间的水被挤出, 污泥层被压缩。
[49] 根据斯托克斯公式简述颗粒沉速的控制因素。
答: ① 颗粒沉速的决定因素是ρs-ρl, 当ρs大于ρl时 ρs-ρl为正值, 颗粒以u下沉; 当ρs与ρl相等时, u = 0, 颗粒在水中呈随机悬浮状态, 这类颗粒如采用沉淀处理, 必须采用絮凝沉淀或气浮法; 当ρs-ρl为负值时, u亦为负值, 颗粒以u上浮, 可用气浮法去除。② u与颗粒直径d的平方成正比, 因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度(或上浮速度), 提高去除效果。③ u与液体的黏度μ成反比, μ随水温上升而下降。即沉速受水温影响, 水温上升, 沉速增大。
[50] 抽出－处理技术的重力分离法中, 沉淀池能够分为平流式沉淀池、 竖流式沉淀池、 辐流式沉淀池和斜板( 管) 式沉淀池四种。
[51] 斜板( 管) 式沉淀池用平板把沉淀池的沉降空间分成若干个薄层, 这时沉降高度显著缩短, 处理效果明显提高。
[52] 在利用竖流式沉淀池处理污染地下水时, 地下水采用中心入流、 周边溢流的方式, 水流方向与颗粒的沉降方向相反, 产生的污泥借静水压力由排泥管排出。
[53] 膜分离技术: 利用某种特殊的半透膜对液体中的不同成分进行选择性分离、 浓缩或提纯的技术方法。在膜分离中, 溶质透过膜的过程称为渗析, 溶剂透讨膜的过程称为渗透。
[54] 扩散渗析: 在膜两侧溶液的浓度差( 浓度梯度) 所产生的传质推动力的作用下, 溶质由高浓度的溶液主体透过半透膜, 向膜另一侧的低浓度溶液迁移扩散的过程或现象。
[55] 扩散渗析过程可自发进行的条件是: 具备浓度差和膜的选择性透过。其分离速度随被分离组分在膜两侧浓度差的降低而降低, 当膜两侧的被分离组分浓度达到平衡时, 渗析过程便停止进行。
[56] 以阳离子渗析膜为例, 简述扩散渗析的基本原理: 以选择性阳离子渗析膜将容器分隔为渗析液室和扩散液室, 接受液为纯水; 渗析液与接受液在膜的两侧逆向流动。由于选择性阳渗析膜只允许阳离子透过, 当含有A+、 B-组分的渗析液进人渗析液室并与渗析膜M接触时, 在膜两侧A+组分浓度差的推动下, A+组分不断地透过渗析膜向扩散液室渗析, B-组分始终被阻隔在渗析液室。这样, 在扩散液室出水端就可获得含A+组分的扩散液, 原渗析液室中的组分A+、 B-得到部分分离。
[57] 电渗析: 在直流电场力的作用下, 使溶液中的离子有选择地经过离子交换膜迁移, 从而得到分离的过程。电渗析中离子渗析迁移的推动力是施加在膜两侧的电场力( 梯度) , 因而与扩散渗析相比, 能够有效提高渗析速度和渗析分离的效率。
[58] 简述电渗析法的基本原理: 将阴、 阳膜交替排列于直流电场的两电极之问, 形成交替排列的小水室。在原液进入各个水室向出水端流动的过程中, 阴、 阳离子会在直流电场力的作用下作定向迁移。其中, 阳离子在向阴极迁移的过程中可透过阳膜进入邻室, 或是被阴膜阻截滞留在原水室;相反地, 阴离子则在向阳极迁移的过程中可透过阴膜进入邻室, 或是被阳膜阻截而滞留在原水室, 从而在各水室的出水端形成交替排列的浓水室和淡水室, 原水中的离子得以分离浓缩。经过各自的排水口就可获得淡水和浓缩液, 并可分别加以回收利用。
[59] 简述对离子交换膜的性能要求包括: 选择透过性高、 交换容量大、 导电性好、 含水率及溶胀率适中、 物化稳定性强
[60] 离子交换膜的选择透过性可用迁移数和膜电位来表征。
[61] 反渗透: 在外界所施加的高于溶液渗透压的压力作用下, 使水由溶液透过半透膜反向扩散到淡水一侧, 并使溶液中的溶质得到浓缩的过程或现象。反渗透的传质推动力是外界向反渗透系统施加的压力, 操作压力范围在2~10MPa。在水处理中, 反渗透主要用于高渗透压溶质(如NaCl)的浓缩分离, 所分离溶质的相对分子量一般在500以下。
[62] 简述优先吸附－毛细孔流理论: 反渗透膜是一种具有微细多孔性结构的膜, 具有良好的选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。当水溶液与膜表面接触时, 膜优先吸附水分子, 并在膜－溶液界面上形成一层不含溶质的纯水分子层。在外压作用下, 界面纯水层在膜孔内产生毛细孔流, 并被连续地排到膜的另一侧。因此, 反渗透过程是界面现象和压力作用下流体经过贯通膜面的毛细孔的综合结果。
[63] 超滤法: 以一定的外界压力为推动力, 利用半透膜实现物质分离的膜分离方法。主要用于分子量大于500、 直径为0.005~10μm的中、 低浓度的高分子溶解态及胶体态污染物的分离与回收。超滤所分离的溶质分子量较大, 分离过程中溶液的渗透压基本能够忽略, 因而能在较低的操作压力下操作, 操作压力范围一般在0.1~0.5MPa。
[64] 简述超滤分离的基本原理: 当含有两种以上溶质的溶液以某一流速流经具有一定孔径的超滤膜表面时, 在外界压力的作用下, 溶液中的低分子量物质随溶剂从高压侧透过超滤膜进入低压侧, 形成滤过液( 滤液) , 而分子量高于500的大分子物质则被膜截留。随超滤过程的进行, 溶液逐渐浓缩, 达到一定浓缩程度时, 以浓缩液(亦称母液)的形式排出。至此, 溶液中不同分子量的溶质得到分离或浓缩。
[65] 超滤过程中, 由于膜的选择透过性, 被截留的溶质组分在高压侧溶液－膜界面上积聚, 使界面上的溶质浓度高于溶液主体的浓度, 这种现象称为浓差极化。浓差极化现象的减轻: 降低超滤膜两侧的压力差; 提高超滤溶液湍流程度以降低膜表面的溶质浓度。
[66] 微滤的基本原理: 属于筛网状过滤, 以微孔滤膜做过滤介质在静压差作用下, 直径小于膜孔的粒子经过微滤膜, 而直径大于膜孔的粒子则被拦截在微滤膜表面, 使大小不同的组分得到分离, 主要用于分离去除粒径为0.05~10μm的微粒、 亚微粒和细粒物质, 其操作压力为0.7~7kPa。
[67] 臭氧氧化水处理的核心装置是气液接触设备, 投配装置一般采用多孔扩散器、 文丘里射流器等, 其作用是将臭氧化气分散成尽可能多的微气泡, 使气、 水充分接触, 以提高臭氧的利用率。
[68] 低pH值条件有利于发挥氯氧化法的氧化效果。
[69] 还原法除铬时, 一般先在酸性条件下(pH<4)把废水中的Cr6+还原成Cr3+, 然后在碱性条件下使Cr3+形成氢氧化物沉淀而从水中得以去除。
[70] 混凝沉淀法: 经过向废水中投加化学药剂, 破坏细小悬浮物和胶体颗粒在水中形成的稳定体系, 使其聚集成较大的颗粒而沉降, 然后再经过重力沉降过程予以分离的水处理方法。
[71] 混凝机理:
1、 压缩双电层: 天然水中带负电荷的黏土胶粒, 在投入铁盐或铝盐等混凝剂后, 混凝剂提供的大量正离子由于电中和及吸附作用而涌入胶体扩散层甚至吸附层。因为胶核表面的总电位不变, 增加扩散层及吸附层中的正离子浓度, 就使扩散层减薄, ζ电位降低。当ζ电位降至某一程度时, 胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能, 胶粒就开始产生明显的聚结。
2、 吸附电中和: 胶粒表面对电性相异的胶粒、 离子或链状分子带异号电荷的部位的吸附, 会中和电位离子所带电荷, 导致静电斥力减少, ζ电位降低, 从而使胶体的脱稳和凝聚易于发生。胶粒吸附的电性相异的物质量过多时, 会导致胶粒因表面电荷改性而重新恢复其稳定状态。
3、 吸附架桥( 吸附桥联) : 在悬浮液中加入链状高分子化合物, 高分子化合物分子链上的活性基团经过静电、 氢键和共价键作用在颗粒表面进行吸附, 一条高分子链能同时吸附两个或两个以上胶粒而形成絮团, 使悬浮液中的胶体粒子脱稳的现象。絮凝作用并未改变颗粒表面的电性质, 胶粒并没有真正脱稳, 产生的絮团大而蓬松, 其间含有大量的水分, 整体重量增加导致沉降。
4、 沉淀物网捕: 向废水中投加含金属离子的化学凝聚剂( 如硫酸铝、 石灰、 氯化铁等高价金属盐类) , 当药剂投加量和溶液介质的条件足以使金属离子迅速生成金属氢氧化物沉淀, 如A1(OH)3、 Fe(OH)3等, 或金属碳酸盐沉淀( 如CaCO3) 时, 所生成的难溶分子就会以胶粒或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物, 或是对其产生吸附作用, 从而实现对水中胶粒和细微悬浮物的网捕。
[72] 根据聚集状态的作用机理, 混凝过程可划分为凝聚和絮凝两种过程。凝聚是经过向水中投加无机电解质使胶体微粒脱稳并聚集的过程。絮凝是经过高分子絮凝剂的架桥作用, 使细微悬浮物颗粒形成松散、 多孔、 具有三维空间结构的絮状体的过程。
[73] 生物膜法: 利用附着在滤料或某种载体表面上, 以膜的形态存在的生物污泥( 即生物膜) 对废水中的有机型污染物进行生物氧化降解的处理方法。
[74] 简述生物滤池的生物膜净化机理: 水进入滤池并在滤料表面流动时, 在生物膜的吸附作用下, 其所含的有机物透过生物膜表面的附着水层, 从污水主体向生物膜内部迁移; 与此同时, 空气中的氧亦经过膜表面附着水层进人生物膜。生物膜中的微生物在有氧的条件下进行新陈代谢的生命活动, 对有机物进行氧化降解, 降解产物沿着相反方向从生物膜经过附着水层排泄到流动的水或空气中去。当生物膜厚度增长到一定程度或有机物浓度较大时, 迁移到生物膜的分子氧主要为膜表层的微生物所消耗, 导致生物膜内部供氧不足, 出现厌氧层。老化的生物膜在自重和过流废水冲刷的共同作用下自行脱落, 膜脱落后的滤料表面又重新开始新的生物膜生长。
[75] 滤池负荷是生物滤池设计与运行中最重要的参数, 它分为水力负荷和有机物负荷( BOD5负荷) 两种。
[76] 生物滤池BOD5负荷的表示方法为: 体积承受负荷和体积去除负荷。工程上如无特别说明, 一般所说的”负荷”指的是体积去除负荷。
[77] 生物接触氧法的特点: 体积负荷高, 且处理时间短; 生物活性高, 传质效果好; 具有较高的微生物浓度, 且污泥产量低; 出水水质好, 且稳定, 动力消耗低。
[78] 地下水曝气技术: 将压缩空气注入地下水饱和区, 在污染晕下方形成气流屏障, 防止污染晕进一步向下扩散和迁移, 在气压梯度作用下, 空气穿透地下水饱和区上升到非饱和区中, 在上升过程中可使得挥发性污染物进入压缩空气并被带到非饱和区排出。地下水曝气技术一般见来降低饱水带及毛细饱和带中非水相液体, 特别是挥发性有机物的浓度。地下水曝气技术以供氧作为主要手段, 可促进地下污染物的生物降解, 因此, 有时也被称为原位生物曝气技术
[79] 地下水曝气技术去除污染物前期最主要的去除机理是挥发。在随后的时期, 污染物向水相的溶解则成为地下水曝气去除污染物的关键因素。在地下水曝气过程后期, 生物降解成为主要的修复过程。
[80] 地下水天然修复: 不进行任何工程辅助措施或生态系统调控, 完全依靠天然衰减机理去除地下水中溶解的污染物的过程。
[81] 污染地下水生物修复的影响因素包括: 碳源和能源、 微生物的种类、 电子受体、 营养物质和环境因素。其中, 添加营养物以增加生物降解的方法一般称为生物刺激。
[82] 渗透反应格栅: 是一个装填有活性反应介质的被动反应区, 在天然水力梯度下, 当被污染的地下水经过时, 溶解的有机物、 金属、 放射性核素等污染物被降解、 吸附、 或沉淀而去除。
[83] 零价金属反应格栅中的反应符合准一级反应动力学方程, 停留时间 t 用下列方程计算: t = [t1/2(lnC0 – lnC )] / ln2; 式中: C0－进水浓度, mg/L; C－出水浓度, mg/L; t1/2－半衰期, h。
[84] 加拿大安大略省Border军事基地地下水污染羽状物位于地下4m, 2m宽, lm厚, PCE沿污染羽状轴线最高浓度为250mg/L, 含水层为细砂, 流速9cm/d。实验室求得PCE半衰期t1/2 = 15h, 设计PCE出水浓度0.005mg/L, 计算渗透反应格栅的厚度( 停留时间取10的整数倍) 。
解: 污染地下水停留时间t = [t1/2(lnC0－lnC )] / ln2＝15×(ln250-ln0.005) / ln2 = 234h.
取停留时间为240h, 则渗透反应格栅的厚度为: 9×(240/24) = 90cm。