給水工程課后思考題答案

1、十四章：1、水中雜質按尺寸大小可分成幾類？了解各類雜質主要來源、特點及一般去除方法。答：水中雜質按尺寸大小可分成三類：）懸浮物和膠體雜質：懸浮物尺寸較大，易于在水中下沉或上浮。但膠體顆粒尺寸很小，在水中長期靜置也難下沉，水中所存在的膠體通常有粘土、某些細菌及病毒、腐殖質及蛋白質等。有機高分子物質通常也屬于膠體一類。天然水中的膠體一般帶有負電荷，有時也含有少量正電荷的金屬氫氧化物膠體。粒徑大于.1mm的泥砂去除較易，通常在水中很快下沉。而粒徑較小的懸浮物和膠體物質，須投加混凝劑方可去除。）溶解雜質，分為有機物和無機物兩類。它們與水所構成的均相體系，外觀透明，屬于真溶液。但有的無機溶解物可使水產生

2、色、臭、味。無機溶解雜質主要的某些工業(yè)用水的去除對象，但有毒、有害無機溶解物也是生活飲用水的去除對象。有機溶解物主要來源于水源污染，也有天然存在的。2、概略敘述我國天然地表水源和地下水源的特點。(8)答：1）、我國水文地質條件比較復雜。各地區(qū)地下水中含鹽量相差很大，但大部分地下水的含鹽在200500mg/L之間。一般情況下，多雨地區(qū)含鹽量較低；干旱地區(qū)含鹽量較高。地下水硬度高于地表水，我國地下水總硬度通常在60300mg/L（以CaO計）之間，少數(shù)地區(qū)有時高達300700mg/L。我國含鐵地下水分布較廣，比較集中的地區(qū)是松花江流域和長江中、下游地區(qū)。黃河流域、珠江流域等地也都有含鐵地下水。含鐵

3、量通常為10 mg/L以下，個別可高達30mg/L。地下水中的錳與鐵共存，但含鐵量比鐵不。我國地下水含有錳量一般不超過2 mg/L 3 mg/L。個別高達30 mg/L。2）、我國是世界上高濁度水河眾多的國家之一。西北及華北地區(qū)流經黃土高原的黃河水系、海河水系及長江中、上游等，河水含砂量很大，華北地區(qū)和東北和西南地區(qū)大部分河流，濁度較低。江河水的含鹽量和硬度較低?？偟膩碚f，我國大部分河流，河水含流量和硬度一般均無礙于生活飲用。（作為給水水源，江河水水質具有哪些特點？答：水中懸浮物和膠態(tài)雜質含量較多，濁度高于地下水。江河水的含鹽量和硬度較低。江河水最大的確定是：宜受工業(yè)廢水、生活污水及其他各種人

4、為污染，因而水的色、臭、味變化較大，有毒或有害物質易進入水體。水溫不穩(wěn)定，夏季常不能滿足工業(yè)冷卻用水的要求。）（2、作為給水水源，地下水水質具有哪些特點？答：地下水水質、水溫較穩(wěn)定。地下水硬度高于地表水，地下水中的鐵常與錳共存，超過飲用水標準，需經處理方可使用，含鹽量各硬度較高。）3、了解生活飲用水衛(wèi)生標準中各項指標的意義。(7)答：在標準中所列的水質項目可分成以下幾類。一類屬于感官性狀方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可見物等。第二類是對人體健康有益但不希望過量的化學物質。第三類是對人體健康無益但一般情況下毒性也很低的物質。第四類有毒物質。第五類細菌學指標，目前僅列細菌總數(shù)、總大腸

5、菌數(shù)和余氯三項。4、反應器原理用于水處理有何作用和特點？(7)答：反應器是化工生產過程中的核心部分.在反應器中所進行的過程,既有化學反應過程,又有物理過程,影響因素復雜。在水處理方面引入反應器理論推動了水處理工藝發(fā)展。在化工生產過程中，反應器只作為化學反應設備來獨立研究，但在水處理中，含義較廣泛。許多水處理設備與池子都可作為反應器來進行分析研究，包括化學反應、生物化學反應以至物理過程等。例如，不的氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、生物濾池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自凈過程都可應用反應器原理和方法進行分析、研究。5、試舉出3種質量傳遞機理的實例。(7)答：質量傳遞輸可分為：主流傳遞；分子擴散傳

6、遞；紊流擴散傳遞。1）、主流傳遞：在平流池中，物質將隨水流作水平遷移。物質在水平方向的濃度變化，是由主流遷移和化學引起的。2）、分子擴散傳遞：在靜止或作層流運動的液體中，存在濃度梯度的話，高濃度區(qū)內的組分總是向低濃度區(qū)遷移，最終趨于均勻分布狀態(tài)，濃度梯度消失。如平流池等。3）、在絕大多數(shù)情況下，水流往往處于紊流狀態(tài)。水處理構筑物中絕大部分都是紊流擴散。6、3種理想反應器的假定條件是什么？研究理想反應器對水處理設備的設計和操作有何作用。答：3種理想反應器的假定條件如下1）完全混合間歇式反應器中的反應：不存在由物質遷移而導致的物質輸入和輸出、且假定是在恒溫下操作。2）完全混合連續(xù)式反應器：反應器內

7、物料完全均勻混合且與輸出產物相同的假定，且是在恒溫下操作。3）推流型反應器：反應器內的物料僅以相同流速平行流動，而無擴散作用，這種流型唯一的質量傳遞就是平行流動的主流傳遞。4）在水處理方面引入反應器理論推動了水處理工藝發(fā)展。在化工生產過程中，反應器只作為化學反應設備來獨立研究，但在水處理中，含義較廣泛。許多水處理設備與池子都可作為反應器來進行分析研究，包括化學反應、生物化學反應以至物理過程等。例如，氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、生物濾池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自凈過程都可應用反應器原理和方法進行分析、研究。介紹反應器概念，目的就是提供一種分析研究水處理工藝設備的方法和思路。7、為什么串

8、聯(lián)的CSTR型反應器比同體積的單個CSTR型反應器效果好？(8)答：如果采用多個體積相等的CSTR型反應器串聯(lián)使用，則第2只反應器的輸入物料濃度即為第1只反應器的輸出物料濃度，以此類推。設為一級反應，每只反應器可寫出如下公式：=；=；=所有公式左邊和右邊分別相乘：式中為單個反應器的反應時間?？偡磻獣r間。串聯(lián)的反應器數(shù)愈多，所需反應時間愈短，理論上，當串聯(lián)的反應器數(shù)時，所需反應時間將趨近于CMB型和PF型的反應時間。8、混合與返混合在概念上有何區(qū)別？返混合是如何造成的？答：CMB和CSTR反應器內的混合是兩種不同的混合。前者是同時進入反應器又同時流出反應器的相同物料之間的混合，所有物料在反應器內

9、停留時間相同；后者是在不同時間進入反應器又在不同時間流出反應器的物料之間的混合，物料在反應器內停留時間各不相同，理論上，反應器內物料的停留時間由 。這種停留時間不同的物料之間混合，在化學反應工程上稱之為“返混”。顯然，在PF反應器內，是不存在返混現(xiàn)象的。造成返混的原因，主要是環(huán)流、對流、短流、流速不均勻、設備中存在死角以及物質擴散等等。9、PF型和CMB型反應器為什么效果相同？兩者優(yōu)缺點比較。答：在推流型反應器的起端（或開始階段），物料是在C0的高濃度下進行的，反應速度很快。沿著液流方向，隨著流程增加（或反應時間的延續(xù)），物料濃度逐漸降低，反應速度也隨之逐漸減小。這也間歇式反應器的反應過程是完

10、全一樣的。介它優(yōu)于間歇式反應器的在于：間歇式反應器除了反應時間以外，還需考慮投料和卸料時間，而推流型反應器為連續(xù)操作。11、何謂“縱向分散模型”？縱向分散模型對水處理設備的分析研究有何作用？(7)答：縱向分散模型就是在推流型基礎上加上一個縱向的混合，而這種混合又可設想為一種擴散所引起的，其中既包括分子擴散、紊流擴散，又包括短流、環(huán)流、流速不均勻等。這種模型與實際所研究的對象基本等效，不必去深究擴散機理及其它細節(jié)，所以在對水處理設備的分析研究中采用此模型更簡單方便。第十五章 混凝思考題1、何謂膠體穩(wěn)定性？試用膠粒間互相作用勢能曲線說明膠體穩(wěn)定性的原因。答：膠體穩(wěn)定性是指膠體粒子在水中長期保持分散

11、懸浮狀態(tài)的特性。原因P255最后一段。2、混凝過程中，壓縮雙電層和吸附-電中和作用有何區(qū)別？簡要敘述硫酸鋁混凝作用機理及其與水的pH值的關系。答：壓縮雙電層機理：由膠體粒子的雙電層結構可知，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。當向溶液中投加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。該過程的實質是加入的反離子與擴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，從而使擴散層厚度減小。由于擴散層厚度的減小，電位相應降低，因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面，由于擴散層減薄，它們相撞時的距離也減少，因此相互間的吸引力相應變大

12、。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(排斥勢能消失了)，膠粒得以迅速凝聚。吸附-電中和機理：膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，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，降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。此時靜電引力常是這些作用的主要方面。上面提到的三價鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量過多，凝聚效果反而下降的現(xiàn)象，可以用本機理解釋。因為膠粒吸附了過多的反離子，使原來的電荷變號，排斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象。硫酸鋁混凝作用機理及其與水的pH值的關系：Ph<3時，壓縮擴散雙電層作用。Ph>3時,吸附-電中和作用。Ph&

13、gt;3時水中便出現(xiàn)聚合離子及多核羥基配合物，這些物質會吸附在膠核表面，分子量越大，吸附作用越強。3,高分子混凝劑投量過多時，為什么混凝效果反而不好？答：在廢水處理中，對高分子絮凝劑投加量及攪拌時間和強度都應嚴格控制，如投加量過大時，一開始微粒就被若干高分子鏈包圍，而無空白部位去吸附其他的高分子鏈，結果造成膠粒表面飽和產生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長時間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。4、目前我國常用的混凝劑有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？答：鋁系：硫酸鋁 明礬 聚合氯化鋁（PAC） 聚合硫酸鋁（PAS）鐵系：三氯化鐵 硫酸亞鐵 聚合硫

14、酸鐵（PFS） 聚合氯化鐵（PFC）有機高分子混凝劑：聚丙烯酰胺（PAM）優(yōu)缺點：優(yōu)點缺點硫酸鋁價格較低，使用便利，混凝效果較好，不會給處理后的水質帶來不良影響當水溫低時硫酸鋁水解困難，形成的絮體較松散；不溶雜質含量較多。聚合氯化鋁（PAC）1應用范圍廣; 2易快速形成大的礬花，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低; 3、適宜的PH值范圍較寬(在59間)； 4、水溫低時，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果； 5、其堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高，因此藥液對設備的侵蝕作用小三氯化鐵極易溶于水；沉淀性好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽的好氯化鐵液體、晶體物或受潮的無水物腐蝕性極大，調制和加藥設備必須考慮用耐腐蝕材料硫酸

15、亞鐵不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果；殘留在水中的 Fe2+會使處理后的水帶色；聚合硫酸鐵投加劑量少；絮體生成快；對水質的適應范圍廣以及水解時消耗水中堿度少聚丙烯酰胺（PAM）常作助凝劑以配合鋁鹽和鐵鹽作用，效果顯著5、什么叫助凝劑？常用的助凝劑有哪幾種？在什么情況下需要投加助凝劑？答：在單獨使用混凝劑不能取得預期效果時，需投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑稱為助凝劑。助凝劑通常是高分子物質，作用機理是高分子物質的吸附架橋。常用的助凝劑有：骨膠、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸鈉等。當單獨使用混凝劑效果不佳時采用助凝劑，例如：對于低溫、低濁度水采用鋁鹽或鐵鹽混凝時，形成絮粒往往細小

16、松散，不易沉淀。當加如少量活化硅酸時，絮凝體的尺寸和密度就會增大，沉速加快。6、為什么有時需將PAM在堿化條件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵義？一般要求水解度為多少？答：PAM聚丙烯酰胺，混凝效果在于對膠體表面具有強烈的吸附作用，在膠粒之間形成橋聯(lián)。由于酰胺基之間的氫鍵作用，線性分子往往不能充分伸展開來，致使橋架作用消弱。為此，通常將PAM在堿性條件下（pH>10）進行部分水解，生成陰離子型水解聚合物（HPAM） PAM水解度：由酰胺基轉化為羥基的百分數(shù)稱水解度。 一般控制水解度在30%-40%較好。7.何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者絮凝速率（或碰撞數(shù)率）與哪些因素有關？同向絮凝：由

17、流體運動所造成的顆粒碰撞聚集稱為同向絮凝。其數(shù)率與顆粒直徑的三次方成正比，與顆粒數(shù)量濃度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。異向絮凝：由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集稱異向絮凝。其數(shù)率與水溫成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成反比。8.混凝控制指標有哪幾種？為什么要重視混凝控制指標的研究？你認為合理的控制指標應如何確定？在絮凝階段通常以G和GT值作為控制指標?？梢钥刂苹炷Ч垂?jié)省能源，取得好的混凝效果。9.絮凝過程中，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？請寫出機械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。速度梯度，控制混凝效果的水力條件，反映能量消耗概念。G值和GT值變化幅度

18、很大，從而失去控制意義。10根據反應器原理，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？ 折板絮凝池的優(yōu)點是：水流在同波折板之間曲折流動或在異波折板之間間縮放流動且連續(xù)不斷，以至形成眾多的小渦旋，提高了顆粒碰撞絮凝效果。與隔板絮凝池相比，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，故所需絮凝時間可以縮短，池子體積減小。 11影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影響混凝效果的？影響混凝效果的主要因素有水溫，水的PH值和堿度及水中懸浮物濃度。水溫：a無機鹽的水解是吸熱反應低溫水混凝劑水解困難。 b低溫水的粘度大，使水中雜質顆粒布朗運動強度減弱，

19、碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)混凝c水溫低時膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體混凝d水溫與水的PH值有關PH值：對于硫酸鋁而言，水的PH值直接影響鋁離子的水解聚合反應，亦即影響鋁鹽水解產物的存在形態(tài)。對三價鐵鹽混凝劑時PH在6.0-8.4之間最好高分子混凝劑的混凝效果受水的PH值影響比較小懸浮物濃度：含量過低時，顆粒碰撞速率大大減小，混凝效果差。含量高時，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑量將大大增加。12.混凝劑有哪幾種投加方式？各有何優(yōu)缺點及其適用條件？常用的有：1）、泵前投加 該投加方式安全可靠，一般適用于取水泵房距水廠較近者2）、高位溶液池重力投加 該投加方式安全可靠，但溶液池位置較高。適用于取水泵房距水

20、廠較遠者 3)、水射器投加 該投加方式設備簡單，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率較低，且易磨損。4）、泵投加 有兩種方式：一是采用計量泵，一是采用離心泵配上流量計。采用計量泵不必另備計量設備，泵上有計量標志，最適合用于混凝劑自動控制系統(tǒng)。13何謂混凝劑“最佳劑量”？如何確定最佳劑量并實施自動控制？混凝劑“最佳劑量”，即混凝劑的最佳投加量，是指達到既定水質目標的最小混凝劑投加量。目前問過大多數(shù)水廠還是根據實驗室混凝攪拌試驗確定混凝劑最佳劑量，然后進行人工調整。這種方法雖然簡單易行，但實驗結果到生產調節(jié)往往滯后，且試驗條件與生產條件也很難一致，故試驗所得最佳劑量未必是生產上的最佳劑量

21、。P274-27614.當前水廠中常用的混合方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？在混合過程中，控制G值的作用是什么？ 1）、水泵混合 混合效果好，不需另建混合設施，節(jié)省動力，大、中、小型水廠均可采用。但但采用FeCl3混凝劑時，若投量較大，藥劑對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筑物的場合，兩者間距不宜大于150m。 2）、管式混合 簡單易行。無需另建混合設備，但混合效果不穩(wěn)定，管中流速低，混合不充分。 3）、機械混合池 混合效果好，且不受水量變化影響，缺點是增加機械設備并相應增加維修工作。 控制G值的作用是使混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩(wěn)。15當前水廠中常用的絮凝設備有哪幾種？

22、各有何優(yōu)缺點？在絮凝過程中，為什么G值應自進口值出口逐漸減少？1）、隔板絮凝池 包括往復式和回轉式兩種。優(yōu)點：構造簡單，管理方便。缺點：流量變化大者，絮凝效果不穩(wěn)定，絮凝時間長，池子容積大。2）、折板絮凝池 優(yōu)點：與隔板絮凝池相比，提高了顆粒碰撞絮凝效果，水力條件大大改善，縮短了絮凝時間，池子體積減小。缺點：因板距笑，安裝維修較困難，折板費用較高。3）、機械絮凝池 優(yōu)點：可隨水質、水量變化而隨時改變轉速以保證絮凝效果，能應用于任何規(guī)模水廠 缺點：需機械設備因而增加機械維修工作。絮凝過程和那個中，為避免絮凝體破碎，絮凝設備內的流速及水流轉彎處的流速應沿程逐漸減少，從而G值也沿程逐漸減少。16.采

23、用機械絮凝池時，為什么要采用34檔攪拌機且各檔之間需用隔墻分開？因為單個機械絮凝池接近于CSTR型反應器，故宜分格串聯(lián)。分格愈多，愈接近PF型反應器，絮凝效果愈好，但分格過多，造價增高且增加維修工作量。各檔之間用隔墻分開是為防止水流短路。16章 沉淀和澄清1 什么叫自由沉淀，擁擠沉淀和絮凝沉淀？答：在沉淀過程中，彼此沒有收到干擾，只收到顆粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，稱為自由沉淀。 顆粒在沉淀的過程中，彼此相互干擾，或者收到容器壁的干擾，雖然其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻較小，稱為擁擠沉淀。擁擠沉淀：顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清

24、水之間有一個清晰的泥水界面。2已知懸浮顆粒密度和粒徑，可否采用公式（16-4）直接求得顆粒沉速？為什么？答：不能夠。因為從（16-4）式可以知道，要求得顆粒的沉速，出了要知道懸浮顆粒密度和粒徑外，還需要知道阻力系數(shù)Cd.3了解肯奇沉淀理論的基本概念和它的用途。答：肯奇理論：Ct=CoHo/Ht 涵義：高度為Ht,均勻濃度為Ct沉淀管中所含懸浮物量和原來高度為Ho,均勻濃度為Co的沉淀管中所含懸浮物量相等。4理想沉淀池應符合哪些條件？根據理想沉淀條件，沉淀效率與池子深度、長度和表面積關系如何？答：1）顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。2）水流沿著水平方向流動，流速不變。3）顆粒沉到池底即認為已被去除，不再返

25、回水流中。 由式子可知：懸浮顆粒再理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的表面負荷有關，而與其他因素如水深，池長，水平流速和沉淀時間均無關。5影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？答1)沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響。（雷諾數(shù)Re 和 弗勞德數(shù)Fr） 2）凝聚作用的影響。沉淀池縱向分格可以減小水力半徑R從而降低Re和提高Fr數(shù)，有利于沉淀和加強水的穩(wěn)定性，從而提高沉淀效果。6沉淀池表面負荷和顆粒截留沉速關系如何？兩者涵義有何區(qū)別？答： 表面負荷在數(shù)值上等于截留沉速，但涵義不同。前者是指單位沉淀池表面積的產水量，后者代表自池頂開始下沉所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速。7

26、.設計平流沉淀池是根據沉淀時間、表面負荷還是水平流速?為什么?答:設計平流沉淀池是根據表面負荷.因為根據E=可知,懸浮顆粒在理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的表面負荷有關,而與其他因素如水深、池長、水平流速和沉淀時間均無關.8.平流沉淀池進水為什么要采用穿孔隔墻?出水為什么往往采用出水支渠?答:平路沉淀池進水采用穿孔隔墻的原因是使水流均勻地分布在整個進水截面上,并盡量減少擾動.增加出水堰的長度，采用出水支渠是為了使出水均勻流出,緩和出水區(qū)附近的流線過于集中，降低堰口的流量負荷。9.斜管沉淀池的理論根據是什么?為什么斜管傾角通常采用60度?答：斜管沉淀池的理論根據：根據公式E=，在沉淀池有效容積一

27、定的條件下，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。因為斜管傾角越小，沉淀面積越大，沉淀效率越高，但對排泥不利，根據生產實踐，故傾角宜為60度。10.澄清池的基本原理和主要特點是什么？答：基本原理：原水加藥后進入澄清池，使水中的脫穩(wěn)雜質與澄清池中的高濃度泥渣顆粒充分接觸碰撞凝聚，并被泥渣層攔截下來，水得到澄清。 主要特點：澄清池將絮凝和沉淀兩個過程綜合與一個構筑物內完成，主要利用活性泥渣層達到澄清的目的。當脫穩(wěn)雜質隨水流與泥渣層接觸時，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。11簡要敘述書中所列四種澄清池的構造，工作原理和主要特點？ 主要構造工作原理主要特點懸浮澄清池氣水分離器，澄清室，泥渣濃縮室等加藥后

28、的原水經汽水分離（作用：分離空氣，以免進入澄清池擾動泥渣層）從配水管進入澄清室，水自下而上通過泥渣層，水中雜質被泥渣層截留，清水從集水槽流出，泥渣進入濃縮室濃縮外運。一般用于小型水廠，處理效果受水質，水量等變化影響大，上升流速較小。脈沖澄清池脈沖發(fā)生器， 進水室 ，真空泵， 進水管 ，穩(wěn)流板原水由進水管進入進水室，由于真空泵造成的真空使進水室水位上升，此為進水過程，當水位達到最高水位時，進氣閥打開通入空氣，進水室的水位迅速下降，此為澄清池放水過程。通過反復循環(huán)地進水和放水實現(xiàn)水的澄清。澄清池的上升流速發(fā)生周期性的變化，處理效果受水量水質 水溫影響較大，構造也較復雜。機械攪拌澄清池第一絮凝室，

29、第二絮凝室 ，分離室 加藥后的原水進入第一絮凝室和第二絮凝室內與高濃度的回流泥渣相接觸，達到較好的絮凝效果，結成大而重的絮凝體，在分離室中進行分離。泥渣的循環(huán)利用機械進行抽升水力循環(huán)澄清池第一絮凝室， 第二絮凝室 ，泥渣濃縮室 ，分離室 ，噴嘴 原水從池底進入，先經噴嘴高速噴入喉管，在喉管下部喇叭口造成真空而吸入回流泥渣。原水和泥渣在喉管劇烈混合后被送入兩絮凝室，從絮凝室出來的水進入分離室進行泥水分離。泥渣一部分進入濃縮室，一部分進行回流。結構較簡單，無需機械設備，但泥渣回流量難以控制，且因絮凝室容積較小，絮凝時間較短，處理效果較機械澄清池差十七章 過濾1、為什么粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質顆

30、粒會被濾層攔截下來？答：顆粒較小時，布朗運動較劇烈，然后會擴散至濾粒表面而被攔截下來。2、從濾層中雜質分布規(guī)律，分析改善快濾池的幾種途徑和濾池發(fā)展趨勢。答：使用雙層濾料、三層濾料或混合濾料及均質濾料等濾層組成以改變上細下粗的濾層中雜質分布嚴重的不均勻現(xiàn)象，提高濾層含污能力。發(fā)展趨勢略3、直接過濾有哪兩種方式？采用原水直接過濾應注意哪些問題？答：兩種方式：1、原水經加藥后直接進入濾池過濾，濾前不設任何絮凝設備，這種過濾方式一般稱“接觸過濾”2、濾池前設一簡易微絮凝池，原水加藥混合后先經微絮凝池，形成粒徑相近的微絮凝池后（粒徑大致在4060m左右）即刻進入濾池過濾，這種過濾方式稱“微絮凝過濾”。注

31、意問題：1、原水濁度和色度較低且水質變化較小。2、通常采用雙層、三層或均質材料，濾料粒徑和厚度適當增大，否則濾層表面孔隙易被堵塞。3、原水進入濾池前，無論是接觸過濾或微絮凝過濾，均不應形成大的絮凝體以免很快堵塞濾層表面孔隙。4、濾速應根據原水水質決定。4、清潔濾層水頭損失與哪些因素有關？過濾過程中水頭損失與過濾時間存在什么關系？可否用數(shù)學式表達？答：因素：濾料粒徑、形狀、濾層級配和厚度及水溫。 隨著過濾時間的延長，濾層中截留的懸浮物量逐漸增多，濾層孔隙率逐漸減小，當濾速保持不變的情況下，將引起水頭損失的增加。數(shù)學表達式：5、什么叫“等速過濾”和“變速過濾”？兩者分別在什么情況下形成？分析兩種過

32、濾方式的優(yōu)缺點并指出哪幾種濾池屬“等速過濾”。答：當濾池過濾速度保持不變，亦即濾池流量保持不變時，稱“等速過濾”。濾速隨過濾時間而逐漸減小的過濾稱“變速過濾”隨著過濾時間的延長，濾層中截留的懸浮物量逐漸增多，濾層孔隙率逐漸減小，由公式可知道，當濾料粒徑、形狀、濾層級配和厚度以及水溫已定時，如果孔隙率減小，則在水頭損失保持不變的條件下，將引起濾速的減小；反之，當濾速保持不變的情況下，將引起水頭損失的增加。這樣就產生了等速過濾和變速過濾兩種基本過濾方式。虹吸濾池和無閥濾池即屬等速過濾的濾池。移動罩濾池屬變速過濾的濾池，普通快濾池可以設計成變速過濾也可設計成等速過濾6.什么叫“負水頭”?它對過濾和沖

33、洗有何影響?如何避免慮層中“負水頭”的產生? 在過慮過程中,當慮層截留了大量的雜質以致砂面以下某一深度處的水頭損失超過該處水深時,便出現(xiàn)負水頭現(xiàn)象. 負水頭會導致溶解于水中的氣體釋放出來而形成氣囊.氣囊對過濾有破壞作用,一是減少有效過濾面積,使過濾時的水頭損失及慮層中孔隙流速增加,嚴重時會影響慮后水質;二是氣囊會穿過慮層上升,有可能把部分細慮料或輕質慮料帶出,破壞慮層結構.反沖洗時,氣囊更易將慮料帶出慮池. 避免出現(xiàn)負水頭的方法是增加砂面上水深,或令慮池出口位置等于或高于慮層表面,虹吸慮池和無閥慮池所以不會出現(xiàn)負水頭現(xiàn)象即是這個原因.7.什么叫慮料“有效粒徑”和“不均勻系數(shù)”?不均勻系數(shù)過大對

34、過濾和反沖洗有何影響?“均質慮料”的涵義是什么? 慮料的有效徑粒是指通過慮料重量的篩孔孔徑,不均勻系數(shù)表示慮料粒徑級配.不均勻系數(shù)愈大,表示粗細尺寸相差愈大,顆粒愈不均勻,這對過濾和沖洗都很不利.因為不均勻系數(shù)較大時,過濾時慮層含污能力減小;反沖洗時,為滿足粗顆粒膨脹要求,細顆粒可能被沖出慮池,若為滿足細顆粒膨脹要求,粗顆粒將得不到很好清洗,如果徑粒系數(shù)愈接近1,慮料愈均勻,過濾和反沖洗效果愈好,但慮料價格提高.8.雙層和多層慮料混雜與否與那些因素有關?慮料混雜對過濾有何影響?主要決定于慮料的密度差,粒徑差及慮料的粒徑級配,慮料形狀,水溫及反沖洗強度等因素.慮料混雜對過濾影響如何,有兩種不同的

35、觀點.一種意見認為,慮料交界面上適度混雜,可避免交界面上積聚過多雜質而是水頭損失增加較快,故適度混雜是有益的;另一種意見認為慮料交界面不應有混雜現(xiàn)象.因為上層慮料起截留大量雜質作用,下層則起精慮作用,而界面分層清晰,起始水頭損失將較小.實際上,慮料交界面不同程度的混雜是很難避免的.生產經驗表明,慮料交界混雜厚度在一定時,對慮料有益無害.9.慮料承托層有何作用?粒徑級配和厚度如何考慮?承托層作用,主要是防止慮料從配水系統(tǒng)中流失,同時對均布沖洗水也有一定作用.為防止反沖洗時承托層移動,對慮料慮池常采用”粗-細-粗”的礫石分層方式.上層粗礫石用以防止中層細礫石在反沖洗過程中向上移動;中層細礫石用以防

36、止砂慮料流失.下層粗礫石則用以支撐中層細礫石.具體粒徑級配和厚度,應根據配水系統(tǒng)類型和慮料級配確定.對于一般的級配分層方式,承托層總厚度不一定增加,而是將每層厚度適當減小.10.慮池反沖洗強度和慮層膨脹度之間關系如何?當慮層全部膨脹起來以后,反沖洗強度增大,水流通過慮層的水頭損失是否同時增大?為什么? 當沖洗流速超過mf以后,慮層中水頭損失不變,但慮層膨脹起來.沖洗強度愈大,膨脹度愈大. 不會,因為當沖洗流速超過最小流態(tài)化沖洗流速mf時,增大沖洗流速只是使慮層膨脹度增大,而水頭損失保持不變.11 公式（17-2）與公式（17-11）有何異同？后者是否可用于過濾，前者是否可用于反沖洗？為什么？答

37、：公式（17-11）與（17-2）的差別在于：公式右邊多了紊流項（第二項），而層流項（第一項）的常數(shù)值稍小。故前式適用于層流、過渡區(qū)和紊流區(qū)。后者可用于過濾，前者不用于反沖洗。12什么叫“最小流態(tài)化沖洗流速”？當反沖洗流速小于最小流態(tài)化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強度是否有關？答：當濾料粒徑、形狀、密度、濾層厚度和空隙率以及水溫等已知時，將式（17-11）和（17-13）繪成水頭損失和沖洗流速關系圖，得圖17-13。圖中的Vmf是反沖時濾料剛剛開始流態(tài)化的沖洗流速，稱“最小流態(tài)化沖洗流速”。有歐根公式和圖17-13易知，反沖洗流速小于最小流態(tài)化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與

38、反沖洗強度有關。13氣-水反沖洗有哪幾種操作方式？各有何優(yōu)缺點？答：操作方式有以下3種：1）先用空氣反沖，然后再用水反沖。2）先用氣-水同時反沖，然后再用水反沖。3）先用空氣反沖，然后用氣-水同時反沖，最后再用水反沖。高速水流反沖雖然洗操作方便，池子和設備較簡單，但是沖洗耗水量大，沖洗結束后，濾料上細下粗分層明顯。采用氣、水反沖洗方法既提高沖洗效果，有節(jié)省沖洗水量。同時，沖洗時濾層不一定需要膨脹或僅有輕微膨脹，沖洗結束后，濾層不產生或不明顯產生上吸下粗分層現(xiàn)象，即保持原來濾層結構，從而提高濾層含污能力。14大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的涵義是什么？各有何優(yōu)缺點？掌握大阻力配水系統(tǒng)的基本原理和

39、公式（17-32）的推導過程。答：一般規(guī)定：配水系統(tǒng)開孔比為=0.20%0.25%為大阻力配水系統(tǒng)；=0.60%0.80%為中阻力配水系統(tǒng)；=1.0%1.5%為小阻力配水系統(tǒng)。大阻力配水系統(tǒng)的優(yōu)點是配水均勻性好，但結構復雜，孔口水頭損失大，沖洗時動力消耗大；管道易結垢，增加檢修困難，此外，對沖洗水頭有限的虹吸濾池和無閥濾池，大阻力配水系統(tǒng)不能采用。小阻力配水系統(tǒng)可以克服上述缺點。原理和推導過長，見書P337-339。15、小阻力配水系有哪些形式？各有何優(yōu)缺點？答：小阻力配水系的形式有：鋼筋混凝土穿孔（或縫隙）濾板；穿孔濾磚；濾頭。用時主要考慮的因素有：造價、配水均勻性、孔口易堵塞性、強度、耐腐

40、蝕性16、濾池的沖洗排水槽設計應符合哪些要求，并說明理由。答：為達到及時均勻地排出廢水，沖洗排水槽設計必須符合以下要求：（1）沖洗廢水應自由跌落入沖洗排水槽。槽內水面以上一般要有7cm左右的保護高度以免槽內水面和濾池水面連成一片，使沖洗均勻性受到影響。（2）沖洗排水槽內的廢水，應自由跌落進入廢水渠，以免廢水渠干擾沖洗排水槽出流，引起壅水現(xiàn)象。（3）每單位長的溢入流量應相等。（4）沖洗排水槽在水平面上的總面積一般不大于濾池面積的25%，以免沖洗時，槽與槽之間水流上升速度會過分增大，以致上升水流均勻性受到影響。（5）槽與槽中心間距一般為1.5-2.0m。間距過大，從離開槽口最遠一點和最近一點流入排

41、水槽的流線相差過遠，也會影響排水均勻性。（6）沖洗排水槽高度要適當。槽口太高，廢水排除不凈；槽口太低，會使濾料流失。17、公式（17-38）是經驗公式還是根據水力學導出？答：根據水力學導出18、沖洗水塔或沖洗水箱高度和容積如何確定？答：容積V=0.09qFtV-水塔或水箱容積m3 F-單格濾池面積m2 t-沖洗歷時min水塔或水箱底高出濾池沖洗排水槽頂距離：H=h1+h2+h3+h4+h5h1 -從水塔或水箱至濾池的管道中總水頭損失,mh2-濾池配水系統(tǒng)水頭損失,m h2 =（q/10µ）2 (1/2g )h3 承托層水頭損失，m h3 =0.022qZ q-反沖洗強度L/（s

42、83;m2 ） Z-承托層厚度，mh4 濾料層水頭損失.mh5 備用水頭，一般取1.5-2.0m19、快濾池管廊布置有哪幾種形式？各有何優(yōu)缺點？答：管廊布置有多種形式： （1）進水、清水、沖洗水和排水渠，全部布置于管廊內。優(yōu)點是：渠道結構簡單，施工方便，管渠集中緊湊。缺點是：管廊內管件較多，通行和檢修不太方便。 （2）沖洗水和清水渠布置于管廊內，進水和排水以渠道形式布置于濾池另一側。優(yōu)點是：節(jié)省金屬管件及閥門；管廊內管件簡單；施工和檢修方便。缺點是：造價稍高。 （3）進水、沖洗水及清水管均采用金屬管道，排水渠單獨設置。 （4）對于較大型濾池，為節(jié)約閥門，可以虹吸管代替排水和進水支管；沖洗水管和

43、清水管仍用閥門。20、無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高差表示什么？答：虹吸輔助管中落水使上升管中水位上升，一直到達最高位；到達最高位后，下落水流伴隨下降管的水流一起下落，導致真空度陡增，產生連續(xù)虹吸水流；水箱水位降至虹吸破壞口時，水位開始下降。虹吸輔助管管口和出水堰口標高差表示終期允許水頭損失值H。21、無閥濾池反沖洗時，沖洗水箱內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，降低水封井堰口標高有何作用？答：表示沖洗水頭可增加可利用的沖洗水頭，減小虹吸管徑，節(jié)省建設費用22、為什么無閥濾池通常采用2格或3格濾池合用1個沖洗水箱？合用沖洗水箱的

44、濾池格數(shù)過多對反沖洗有何影響？答：合用一個沖洗水箱的濾池愈多，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，也有利于與濾前處理的夠筑物在高程上的銜接。合用水箱濾池數(shù)過多時，將會造成不正常沖洗現(xiàn)象。沖洗行將結束時，虹吸破壞管剛露 出水面，由于期于數(shù)格濾池不斷向沖洗水箱大量工供水，管口很快又被水封，致使虹吸破壞不徹底，造成該格濾池時斷時續(xù)地不停沖洗。23、進水管U形存水彎有何作用？答：進水管設置U形存水彎的作用，是防止濾池沖洗時，空氣通過進水管進入虹吸管從而破壞虹吸。當濾池反沖洗時，如果進水管停止進水，U形存水彎即相當于一根測壓管，存水彎中的水位將在虹吸管與進水管連接三通的標高以下。這

45、說明此處有強烈的抽吸作用。如果不設U形存水彎，無論進水管停止進水或繼續(xù)進水，都會將空氣吸入虹吸管。24、虹吸管管徑如何確定？設計中，為什么虹吸上升管管徑一般要大于下降管管徑？答：按平均沖洗水頭和計算流量即可求得虹吸管管徑。管徑一般采用試算法確定：即初步選定管徑，算出總水頭損失h, 當h接近Ha時，所選管徑適合，否則重新計算。25、虹吸濾池分格數(shù)如何確定？虹吸濾池與普通快濾池相比有哪些主要有缺點？答：qnQ/F q-沖洗強度，L/（s·m2 ） Q-每格濾池過濾流量,L/s F-單格濾池面積，m2 n-一組濾池分格數(shù)。 n3.6q/v v-濾速，m/h虹吸濾池的主要優(yōu)點是：無需大量閥門

46、及相應的開閉控制設備；無需沖洗水塔（箱）或沖洗水泵；出水堰頂高于濾料層，過濾時不會出現(xiàn)負水頭現(xiàn)象。主要缺點是：由于濾池構造特點，池深比普通快濾池大，一般在5m左右；沖洗強度受其余幾格濾池的過濾水量影響，故沖洗效果不像普通快濾池那樣穩(wěn)定。26、設計和建造移動罩濾池，必須注意哪些關鍵問題？答：沖洗罩移動、定位和密封是濾池正常運行的關鍵。移動速度、停車定位和定位后的密封時間等，均根據設計要求用程序控制或機點控制，密封可借彈性良好的橡皮翼板的貼附作用或者能后升降的罩體本身的壓實作用。設計中務求罩體定位準確、密封良好、控制設備安全可靠。27、為什么小水廠不宜采用移動罩濾池？它的主要優(yōu)點和缺點是什么？答：

47、小水廠不宜采用移動罩濾池因為不能充分發(fā)揮沖洗罩的使用效率。移動沖洗罩的優(yōu)點是：池體結構簡單；無需沖洗水箱或水塔；無大型閥門，管件少；采用泵吸式沖洗罩時，池深較淺。缺點是：比其他快濾池增加了機點及控制設備；自動控制和維修較復雜。28、所謂V型濾池，其主要特點是什么？簡要地綜合評述普通快濾池、無閥濾池、移動罩濾池、V型濾池及壓力濾池的主要優(yōu)缺點和適用條件答：V型濾池因兩側（或一側也可）進水槽設計成V字形而得名，池底設有一排小孔，既可以作過濾時進水用，沖洗時又可供橫向掃洗布水用，這是V型濾池的一個特點。V型濾池的主要特點是：（1）可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期。由于反沖洗時濾層不膨脹，故整個濾

48、層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象。即所謂“均質濾料”，使濾層含污能力提高。一般采用砂濾料，有效粒徑0.95-1.50mm，不均勻系數(shù)(1)2-1.5，濾層厚約0.95-1.5m。（2）氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少。第十八章 消毒1目前水的消毒方法主要有哪幾種？簡要評述各種消毒方法的優(yōu)缺點。目前水的消毒方法主要有：氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸鈉消毒、臭氧消毒、紫外線消毒。氯消毒優(yōu)點是經濟有效，使用方便。缺點是受污染水經氯消毒后往往產生一些有害健康的副產物，例如三氯甲烷。ClO2對細菌、病毒等有很強的滅活能力。ClO2的

49、最大優(yōu)點是不會與水中有機物作用生成三氯甲烷。ClO2消毒還有以下優(yōu)點：消毒能力比氯強，故在相同條件下，投加量比cl2少；ClO2余量能在管網中保持很長時間。消毒效果受水的ph值影響極小。作為氧化劑，ClO2能有效地去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質。它與酚起氧化反應，不會生成氯酚。缺點是：ClO2本身和ClO2對人體紅細胞有損壞，有報導認為，還對人的神經系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。氯胺消毒的優(yōu)點是：當水中含有有機物和酚時，氯胺消毒不會產生氯臭和氯酚臭，同時大大減少THMs產生的可能；能保持水中余氯較久，適用與供水管網較長的情況。缺點是：殺菌力弱。次氯酸鈉消毒優(yōu)點是：用海水或濃鹽水作為原料，產生次

50、氯酸鈉，可以現(xiàn)場配置，就地投加，適用方便，投量容易控制。缺點是需要有次氯酸鈉發(fā)生器與投加設備。臭氧消毒優(yōu)點：不會產生三鹵甲烷等副產物，其殺菌和氧化能力均比氯強。缺點是：中間產物可能存在毒性物質或致突變物。漂白粉的優(yōu)缺點沒找到。2.什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？兩者消毒效果有何區(qū)別？簡述兩者消毒原理。水中所含的氯以氯胺存在時，稱為化合性氯。自由性氯的消毒效能比化合性氯高得多。3 .水的pH值對氯消毒作用有何影響？為什么？ PH值越低消毒作用越強。氯消毒作用的機理，主要通過次氯酸HOCl起作用。Ocl殺菌能力比HOCl差得多。ph值高時OCl較多。當ph大于9時，Ocl接近100；ph值低時，H

51、OCl較多，當ph小于6時，HOCl接近100。4.什么叫折點加氯？出現(xiàn)折點的原因是什么？折點加氯有何影響？請看書363頁當原水收到嚴重污染時，折點加氯法可取得明顯效果，它能降低水的色度，去除惡臭，降低水中有機物含量，還能提高混凝效果。5什么叫余氯？余氯的作用是什么？答：為了抑制水中殘余病原微生物的再度繁殖，管網中尚需維持的那部分剩余氯，稱為余氯。 作用是為了防止水中殘余病原微生物再度的繁殖。5什么叫余氯？余氯的作用是什么？余氯：在飲用水氯消毒中，以液氯為消毒劑時，液氯與水中還原性物質或細菌等微生物作用之后，剩余在水中的氯量稱為余氯，它包括游離性余氯和化合性余氯。作用：抑制水中殘余病原微生物的

52、再度繁殖。6制取有哪幾種方法？寫出它們的化學反應式并簡述消毒原理和主要特點。制取的方法主要有: (1)用亞氯酸鈉和氯制取+22+2+22+2(2)用酸與亞氯酸鈉反應制取5+44+5+210+58+4+2消毒原理:二氧化氯既是消毒劑,又是氧化能力很強的氧化劑. 對細菌的細胞壁有較強的吸附和穿透能力,從而有效地破壞細菌內含巰基的酶, 可快速控制微生物蛋白質的合成,故對細菌病毒等有很強的滅活能力.主要特點:(1)不會與水中有機物作用生成三鹵甲烷(2)消毒能力比氯強,在相同條件下,投加量比少. (3)余量能在管網中保持很找時間,即衰減速度比慢.(4)由于不水解,故消毒效果受水的PH值影響極小.(5)

53、本身和副產物對人體紅細胞有損害7.用什么方法制取和?簡述其消毒原理和優(yōu)缺點.:在現(xiàn)場用空氣或純氧通過臭氧發(fā)生器高壓放電產生的.臭氧所氧化作用分直接作用和間接作用兩種.間接作用是指臭氧在水中可分解產生二級氧化劑-氫氧自由基·OH(表示OH帶有一未配對電子,故指活性大). ·OH是一種非選擇性的強氧化劑,可以使許多有機物徹底降解礦化,且反應速度很快.有關專家認為,水中OH 及某些有機物是臭氧分解的引發(fā)劑或促進劑.臭氧消毒機理實際上仍然是氧化作用.臭氧化可迅速殺滅細菌病菌等.優(yōu)點:不會產生三鹵甲烷等副產物,其殺菌和氧化能力比氯強.缺點:水中有機物經臭氧化后,有可能將大分子有機物分

54、解成分子較小的中間產物,而在這些中間產物中,可能存在毒性物質或致突變物.:次氯酸鈉是用發(fā)生器的鈦陽極電解食鹽水而制得. +次氯酸鈉消毒作用仍依靠.次氯酸鈉在水中存在如下反應:. +產生的次氯酸具有消毒作用.優(yōu)點:用食鹽作為原料,采用次氯酸鈉發(fā)生器現(xiàn)場制取,就地投加,使用方便,缺點:不宜貯運,易分解第19章 水的其他處理方法思考題1、 水中含鐵、錳、高氟等會有什么危害？答：含鐵、錳會使水有色、臭、味，水質影響工業(yè)產品質量，使用具染色，洗滌染漬。含高氟水會引起慢性氟中毒。2、 為了加快鐵的氧化速率，可以采取什么措施并說明理由。答：措施PH>5.5時，氧化速率與OH2成正比，故增大PH值可加快速率； PH<5.5時，氧化速率是非常緩慢的。 有催化劑如氫氧化鐵覆蓋膜可以加快氧化速率。3、 地下水除鐵時常用什么工藝？為什么地下水除錳比除鐵困難？答：地下水常采用曝氣氧化工藝。由于鐵的氧化還原電位低于錳，容易被O2氧化，相同PH時二價鐵比二價錳的氧化速率快，以致影響二價錳的氧化，因此地下水除錳比除鐵困難。4、 何種水質條件下使曝氣除鐵法增加困難，可用什么措施解決？答：水的堿度不足會影響氧化速率使曝氣除鐵法增加困難，將PH值增大到7.0以上可解決。5、 除鐵、除錳濾料的成熟期是指什么？任何濾料是否需到成熟期后才出現(xiàn)催化氧化作用？答：濾料從開始使用到其表面覆蓋有氧化物