1、十四章 給水處理概論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：雜質無外乎兩種來源：一是自然過程，例如地層礦物質在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡殘骸等；二是人為因素，即工業廢水、農業污水及生活污水的污染。水中雜質按尺寸大小可分成三類：懸浮物：懸浮物尺寸較大，易于在水中下沉或上浮。粒徑大于.1mm的泥砂去除較易，通常在水中很快下沉。粒徑較小的懸浮物，須投加混凝劑方可去除。膠體雜質：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

2、荷的金屬氫氧化物膠體。須加混凝劑方可去除。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。有的無機溶解物可使水產生色、臭、味。2、了解生活飲用水衛生標準中各項指標的意義。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。濁度、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、總大腸菌數和余氯三項。3、反應器原理用于水處理有何作用和特點答：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,

3、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，水的氯化消毒池，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。4、試舉出3種質量傳遞機理的實例。答：質量傳遞輸可分為：主流傳遞；分子擴散傳遞；紊流擴散傳遞。1）主流傳遞：物質隨水流主體而移動，它與液體中物質濃度分布無關，而與流速有關。實例：在平流池中，物質將隨水流作水平遷移。物質在水平

4、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：與濃度梯度有關。在靜止或作層流運動的液體中，存在濃度梯度的話，高濃度區內的組分總是向低濃度區遷移，最終趨于均勻分布狀態，濃度梯度消失。實例：如平流池存在濃度梯度時。3）紊流擴散傳遞：在紊流狀態下，液體質點不僅具有隨水流前進的運動，還具有上下左右的脈動，且伴有渦旋。在絕大多數情況下，水流往往處于紊流狀態。水處理構筑物中絕大部分都是紊流擴散。5、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（CMB型）：不存在由物質遷移而導致的物質輸入和輸出、且假定是

5、在恒溫下操作。2）完全混合連續式反應器（CSTR型）：反應器內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（PF型）：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。在水處理中，反應器含義較廣泛。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、除猛濾池，生物濾池等等。在水處理方面引入反應器理論，提供了一種分析研究水處理工藝設備的方法和思路，推動了水處理工藝發展。通過簡化的反應器稱理想反應器，雖然理想反應器內不能完全準確地描述反應器內所進行的實際過程，

6、但可近似反應真實反應器的特征。而且，由理想反應器模型可進一步推出偏離理想狀態的實際反應器模型。6、為什么串聯的CSTR型反應器比同體積的單個CSTR型反應器效果好(8)答：串聯的反應器數愈多，所需反應時間愈短，理論上，當串聯的反應器數時，所需反應時間將趨近于CMB型和PF型的反應時間。7、混合與返混合在概念上有何區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

7、留時間由0至無窮大。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，是不存在返混現象的。造成返混的原因，主要是環流、對流、短流、流速不均勻、設備中存在死角以及物質擴散等等。返混：廣義地說，泛指不同時間進入系統的物料之間的混合，狹義地說，返混專指物料逆流動方向的流動和混合。8、PF型和CMB型反應器為什么效果相同兩者優缺點比較。答：在推流型反應器的起端（或開始階段），物料是在C0的高濃度下進行反應，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），物料濃度逐漸降低，反應速度也隨之逐漸減小。這與間歇式反應器的反應過程是完全一樣的。介它優于間歇式反應

8、器的在于：間歇式反應器除了反應時間以外，還需考濾投料和卸料時間，而推流型反應器為連續操作。9.為什么CSTR型反應器生產能力低于PF型在PF反應器內，液流以相同流速平行流動，物料濃度在垂直于流動方向完全混合均勻，但沿流動反向絕無混合現象，物料濃度在流動方向形成濃度梯度。而在CSTR型反應器內，物料完全均勻混合，無論進口端還是出口端，濃度都相同。PF型反應器在進口端是在高濃度C0下進行反應，反應速率高，只是在出口端才在低濃度Ce下進行反應。而CSTR型始終在低濃度Ce下進行反應，故反應器始終處于低反應速率下操作，這就是CSTR型反應器生產能力低于PF型的原因。10、何謂“縱向分散模型”（PFD）

9、縱向分散模型對水處理設備的分析研究有何作用(7)答：實際反應器總是介于推流型和完全混合連續流型之間。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、環流、流速不均勻等。只要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。縱向分散模型介于CSTR型和PF型之間，所以在對水處理設備的分析研究中采用此模型更貼近實際反應器模，在水處理中，沉淀池、氯消毒池、生物濾池、冷卻塔等，均可作為PFD型反應器來進行研究。第十五章 混凝1、何謂膠體穩定性試用膠粒間互相作用勢能曲線說明膠體穩定性的原因。答：膠體穩定性是

10、指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性。膠體穩定性分”動力學穩定”和聚集穩定”兩種。動力學穩定性系指顆粒布朗運動對抗重力影響的能力，粒子愈小，動力學穩定性愈高。聚集穩定性系指膠體粒子之間不能相互聚集的特性。膠體粒子很小，比表面積大從而表面能很大，在布朗運動作用下，有自發地相互聚集的傾向。但由于粒子表面同性電荷的斥力作用或水化膜的阻礙使這種自發聚集不能發生。膠體穩定性，關鍵在于聚集穩定性。對憎水膠體而言，聚集穩定性主要決定于膠體顆粒表面的動電位即電位，電位愈高，同性電荷斥力愈大。雖然膠體的電位是導致聚集穩定性的直接原因，但研究方法卻可從兩膠粒之間相互作用力及其與兩膠粒之間的距離關系來評價。D

11、LVO理論認為，當兩個膠粒相互接近以致雙電層發生重疊時，便產生靜電斥力,其與兩膠粒表面間距x有關，用排斥勢能ER表示，排斥勢能隨x增大而指數關系減小。相互接近的兩膠粒之間同時還存在范德華引力，用吸引勢能EA表示，與x成反比。當0a<x<oc時,排斥勢能占優勢,x=0b時,排斥勢能優勢最明顯,用Emax表示，稱排斥能峰。只有當x<0a時,吸引勢能隨間距急劇增大,凝聚才會發生。要使兩膠粒表面間距小于0a，布朗運動的動能首先要能克服排斥能峰Emax才行。然而，膠體布朗運的動能遠小于Emax，兩膠粒之間距離無法靠近到Oa以內，故膠體處于分散穩定狀態。對于親水膠體(如有機膠體或高分子物

12、質)而言，水化作用確是膠體聚集穩定性的主要原因。它們的水化作用往往來源于粒子表面極性基團對水分子的強烈吸附，使粒子周圍包裹一層較厚的水化膜阻礙膠粒相互靠近。2、混凝過程中，壓縮雙電層和吸附-電中和作用有何區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：當向溶液中投加電解質，使溶液中反離子濃度增高，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，使擴散層的厚度減小。從而不僅兩膠粒吸引力相應變大，并且造成電位相應降低，使膠粒間的相互排斥力減少。此時，合力由斥力變成引力，膠粒得以迅速凝聚。吸附-電中和機理：膠粒表面吸附異號離子、異號膠粒、或帶異號

13、電荷的高分子，從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷，減少了膠體顆粒間的靜電斥力，降低了電位，使膠體顆粒更易于聚沉。這種吸附作用的驅動力包括靜電力、氫鍵、配位鍵和范德華力等等。此機理可解釋再穩現象。膠粒吸附了過多的反離子，使原來的電荷變號，排斥力變大，從而發生了再穩現象。吸附架橋作用：是指分散體系中的膠體顆粒通過吸附有機或無機高分子物質架橋連接，凝集為大的聚集體而脫穩聚沉，此時膠體顆粒之間并不直接接觸，高分子物質在兩個膠體顆粒之間像一座橋將他們連接起來。網捕-卷掃作用：當鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，可以網捕、卷掃水中膠體以致產生沉淀分離。所需混凝劑量與原水雜質含量成反比。根據

14、原水水質不同，在同一原水混凝中可能發生多種作用機理。無論哪一種作用機理都并非十全十美。硫酸鋁混凝作用機理及其與水的pH值的關系：pH<3時，簡單水和鋁離子可壓縮雙電層作用。pH=范圍內時,主要是多核羥基配合物對負電荷膠體起吸附-電中和作用；pH=范圍內，電中性氫氧化鋁聚合物可起吸附架橋作用，同時也存在某些羥基配合物的電性中和作用。天然水的pH一般在之間，鋁鹽的混凝作用主要是吸附架橋和電性中和。當鋁鹽投加量過大，可起網捕和卷掃作用。在一定的PH值下，幾種作用都可能同時存在，只是程度不同。如果水中膠粒含量過低，往往需要投加大量鋁鹽混凝劑使之產生卷掃作用才能發生混凝作用。3高分子混凝劑投量過多

15、時，為什么混凝效果反而不好答：如投加量過大時，膠體顆粒表面被高分子所覆蓋，兩膠粒接近時，受到膠粒與膠粒之間因高分子壓縮變形產生的反彈力和帶電高分子之間的靜電排斥力，使膠體不能聚集。最佳投量應是既能把膠粒快速絮凝起來，又可使絮凝起來的最大膠粒不易脫落。4、目前我國常用的混凝劑有哪幾種各有何優缺點答：鋁系：硫酸鋁、聚合氯化鋁（PAC）鐵系：三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵（PFS）有機高分子混凝劑：聚丙烯酰胺（PAM）。優缺點優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；酸度較高而腐蝕性強，溶解與投加設備

16、需考濾防腐。聚合氯化鋁（PAC）1.形成絮凝體速度快,絮凝體大而密實，沉降性能好; 2.投加量比無機鹽類混凝劑低;3.適宜的PH值范圍較寬(在59間);4.對原水水質適應性好；5.對設備的腐蝕程度小,處理后水的pH值和堿度變化也較小。缺點無機理：主要是利用水解縮合過程中產生的高價多核配合物的壓縮雙電層作用和吸附電中和作用。三氯化鐵極易溶于水；形成的絮凝體密實，沉淀性好；處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽的好；適用的pH值范圍較寬，投加連比硫酸鋁小。固體產品極易吸水潮解，不易保管；腐蝕性較強；處理后水色度較鋁鹽處理水高；最佳投加量范圍較窄，不易控制等。硫酸亞鐵價格低廉不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果；

17、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；絮體形成快，沉降速度也快；有效的pH值范圍寬；與三氯化鐵相比腐蝕性大大降低，處理后的色度和鐵離子含量均較低。聚丙烯酰胺（PAM）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。常作助凝劑以配合鋁鹽和鐵鹽作用，效果顯著。有毒，毒性在于單體丙烯酰胺。 Ps：合成有機高分子絮凝劑可分為陽離子型（占重要地位）、陰離子型、兩性聚合物以及非離子型聚合物。非離子的主要品種是聚丙烯酰胺（PAM）。與合成高分子絮凝劑相比，天然高分子物質分子量低，電荷密度較小，易生物降解而失去活性，因此實際應用不多。但其毒性可能比合成高分子要小，而且由

18、于易于生物降解，不會引起環境污染問題，所以這反面的研究受到關注。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。傳統意義上的助凝劑通常是高分子物質，其作用往往是為了改善絮凝體結構，促使細小而松散的絮粒變得粗大而密實，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劑時，形成絮粒往往細小松散，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。

19、6、為什么有時需將PAM在堿化條件下水解成HPAMPAM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。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（或碰撞數率）與哪些因素有關同向絮凝：由流體運動所造成的顆粒碰撞聚集稱為同向絮凝。其速率與顆粒直徑的三次方成正比，與顆粒數量濃度

20、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。其速率與水溫成正比，與顆粒的數量濃度平方成反比，而與顆粒尺寸無關。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，以同向絮凝為主。同向絮凝不僅與G值有關，還與絮凝時間T有關。TN0即為整個絮凝時間內單位體積流體中顆粒碰撞次數，因N0與G成正比，因此在絮凝階段，通常以G值或GT值作為控制指標。重視混凝劑控制指標的研究，可以控制混凝效果，即節省能源，取得好的混凝效果。在絮凝過程中，所施功率或G值愈大，顆粒碰撞速率愈大，絮凝效果愈好，但實際絮凝過程中，G值增大時，

21、水流的剪切力也隨之增大，已形成的絮體有破碎的可能，如何計算或控制一個最佳G值，使達到最佳的絮凝效果又不致使絮凝體破裂的G值能有待研究。由于大的絮凝體容易破碎，故自絮凝開始至絮凝結束，G值應漸次減小。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。G值表示速度梯度，控制混凝效果的水力條件，反映能量消耗概念。舊的G值和GT值變化幅度很大，從而失去控制意義。而且按公式求得的G值，并未反應有效功率消耗。G值公式：10折板絮凝池混凝效果為什么優于隔板絮凝池答：折板絮凝池的優點是：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

22、連續不斷，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，絮凝效果良好。 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、有機物污染。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，碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩凝聚；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：水的PH對混凝效果的影響很大。一方面，不

23、同的PH值下膠體顆粒的表面電荷和電位不同，所需要的混凝劑量也不同；另一方面，水的pH對混凝劑的水解反應有顯著影響。水的堿度：當原水堿度不足或混凝劑投量甚高時，水的pH值將大幅度下降以至影響混凝劑繼續水解。如果水的PH值超出混凝劑最佳混凝pH值范圍，將使混凝效果受到顯著影響。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。水中有機污染物的影響：水中中有機物對膠體有保護穩定作用，阻礙膠體顆粒之間的碰撞，阻礙混凝劑與膠體顆粒之間的脫穩凝聚作用。此外，混凝劑種類與投加量、混凝劑投加方式、水力條件對混凝效果的影響都是非常顯著的。要根據水質情況和所投加

24、的混凝劑優化選擇。12.混凝劑有哪幾種投加方式各有何優缺點及其適用條件混凝劑投加分固體投加（干投）和液體投加（濕投）兩種方式。Ps：攪拌裝置有機械攪拌、壓縮空氣攪拌及水力攪拌等。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。13何謂混凝

25、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。混凝工藝的自動控制技術正逐步推廣應用，主要有數學模型法、現場模擬實驗法、特性參數法等。14.當前水廠中常用的混合方法有哪幾種各有何優缺點在混合過程中，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，節省動力，大、中、小型水廠均可采用。但采用FeCl

26、3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值的作用是可以控制混凝效果，即節省能源，取得好的混凝效果。15當前水廠中常用的絮凝設備有哪幾種各有何優缺點在絮凝過程中，為什么G值應自進口至出口逐漸減少分為兩大類:水力攪拌式和機械攪拌式。1）、隔板絮凝池 包括往復式和回轉式兩種。優點：構造簡單，管理方便。缺點：流量變化大時，絮凝效果不穩定，絮

27、凝時間長，池子容積大。2）、折板絮凝池 優點：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：因板距小，安裝維修較困難，折板費用較高。3）、機械絮凝池 優點：可隨水質、水量變化而隨時改變轉速以保證絮凝效果，能應用于任何規模水廠 缺點：需機械設備因而增加機械維修工作。G值增大時，水流的剪切力也隨之增大，已形成的絮體有破碎的可能。絮凝過程中絮凝體尺寸逐漸增大，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.采用機械絮凝池時，為什么要采用3-4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CST

28、R型反應器，故宜分格串聯。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

29、什么答：不能夠。因為從（16-4）式可以知道，要求得顆粒的沉速，除了要知道懸浮顆粒密度和粒徑外，還需要知道阻力系數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。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，不再返回水流中。由式子可知：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，

30、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。（包括水流的紊動性和水流穩定性；分別用雷諾數Re和弗勞德數Fr）；2）凝聚作用的影響。沉淀池縱向分格/斜板/斜管沉淀池可以減小水力半徑R從而降低Re和提高Fr數，有利于沉淀和加強水的穩定性，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別答： 表面負荷在數值上等于截留沉速，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.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:

31、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:平流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。增加出水堰的長度或堰口布置，采用出水支渠是為了使出水均勻流出,緩和出水區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，

32、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

33、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。脈沖澄清池脈沖發生器， 進水室 ，真空泵， 進水管 ，穩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。通過反復循環地進水和放水實現水的澄清。澄清池的上升流速發生周期性的變化，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， 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

34、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。泥渣的循環利用機械進行抽升，增加維修工作，結構較復雜。泥渣回流量大，濃度高，需按要求進行調整控制，對原水的水量、水質、水溫的變化適應性強。水力循環澄清池第一絮凝室， 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，耗藥量大，對

35、原水水量，水質和水溫的變化適應性較差，適用于中、小型水廠。前兩種是泥渣懸浮型澄清池，后兩種是泥渣循環型澄清池。 第17章 過濾1、為什么粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質顆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律，分析改善快濾池的幾種途徑和濾池發展趨勢。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象，提高濾層含污能力。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

36、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”。注意問題：1）原水濁度和色度較低且水質變化較小。2)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)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

37、減小，當濾速保持不變的情況下，將引起水頭損失的增加。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濾方式的優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。與等速過濾相比，在平均

38、濾速相同情況下，減速過濾的濾后水質較好，而且，在相同過濾周期內，過濾水頭損失也較小。過濾初期，濾速較大可使懸浮雜質深入下層濾料；過濾后期濾速減小，可防止懸浮顆粒穿透濾層。等速過濾則不具備這種自然調節功能。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”它對過濾和沖洗有何影響如何避免濾層中“負水頭”的產生 答：在過濾過程中,當濾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,便出現負水頭現象. 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

39、的水頭損失及濾層中孔隙流速增加,嚴重時會影響濾后水質;二是氣囊會穿過濾層上升,有可能把部分細濾料或輕質濾料帶出,破壞濾層結構。反沖洗時,氣囊更易將濾料帶出濾池。 避免出現負水頭的方法是增加砂面上水深,或令濾池出口位置等于或高于濾層表面,虹吸濾池和無閥濾池所以不會出現負水頭現象即是這個原因。7.什么叫濾料“有效粒徑”和“不均勻系數”不均勻系數過大對過濾和反沖洗有何影響“均質濾料”的涵義是什么 濾料的有效徑粒是指通過濾料重量的篩孔孔徑,不均勻系數表示濾料粒徑級配.不均勻系數愈大,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。因為不均勻系數較大時,過濾時濾層含污能力減小;反沖洗時,為滿

40、足粗顆粒膨脹要求,細顆粒可能被沖出濾池,若為滿足細顆粒膨脹要求,粗顆粒將得不到很好清洗,如果徑粒系數愈接近1,濾料愈均勻,過濾和反沖洗效果愈好,但濾料價格提高。8.雙層和多層濾料混雜與否與那些因素有關濾料混雜對過濾有何影響主要決定于濾料的密度差,粒徑差及濾料的粒徑級配,濾料形狀,水溫及反沖洗強度等因素.濾料混雜對過濾影響如何,有兩種不同的觀點.一種意見認為,濾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;另一種意見認為濾料交界面不應有混雜現象.因為上層濾料起截留大量雜質作用,下層則起精濾作用,而界面分層清晰,起始水頭損失將較小.實際上,濾料交界面不同程

41、度的混雜是很難避免的.生產經驗表明,濾料交界混雜厚度在一定時,對濾料有益無害.9.濾料承托層有何作用粒徑級配和厚度如何考濾承托層作用,主要是防止濾料從配水系統中流失,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,對濾料濾池常采用”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;中層細礫石用以防止砂濾料流失.下層粗礫石則用以支撐中層細礫石.具體粒徑級配和厚度,應根據配水系統類型和濾料級配確定.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.濾池反沖洗強度和濾層膨脹度之間關系如何當濾層全部膨脹起來以后,反沖洗強度增大,水流通過

42、濾層的水頭損失是否同時增大為什么 當沖洗流速超過Vmf以后,濾層中水頭損失不變,但濾層膨脹起來.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化沖洗流速Vmf時,濾料處于懸浮狀態，其受力平衡，即水流沖擊力等于重力，水流沖擊力用于克服重力做功，做功大小用水頭損失表示，重力不變，所以水頭損失也不變。12什么叫“最小流態化沖洗流速”當反沖洗流速小于最小流態化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強度是否有關答： Vmf是反沖時濾料剛剛開始流態化的沖洗流速，稱“最小流態化沖洗流速”。反沖洗流速小于最小流態化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強度有關。13氣-水反沖洗有哪幾種操

43、作方式答：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。14.濾池沖洗的目的是什么沖洗方法有哪幾種簡述各方式的工作原理和優缺點沖洗的目的是清除濾層中所截留的污物，使濾池恢復過濾能力。快濾池沖洗方法有以下幾種：1.高速水流反沖洗；2.氣、水反沖洗；3.表面助沖加高速水流反沖洗高速反沖洗原理 ：利用流速較大的反向水流沖洗濾料層，使整個濾層達到流態化狀態，且具有一定的膨脹度。截留于濾層中的污物，在水流剪力和濾料顆粒碰撞摩擦雙重作用下，從濾料表面脫落下來，然后被沖洗水帶出濾池。沖洗流速過大或過小，沖

44、洗效果均會降低。優缺點：高速水流反沖洗雖然洗操作方便，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。氣、水反沖洗效果在于：利用上升空氣氣泡的振動可有效地將附著于濾料表面污物擦洗下來使之懸浮與水中，然后再用水“低速反沖”把污物排除池外。優缺點：采用氣、水反沖洗方法既提高沖洗效果，有節省沖洗水量。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，濾層能保持原來濾層結構，從而提高濾層含污能力。但氣、水反沖洗需增加氣沖設備，池子結構及沖洗操作也較復雜。14大阻力配水系統和小阻力配水系統的涵義是什么各有何優缺點答：配水系統的作用在于使沖洗水在整個濾池面積上均勻分布。一般規

45、定：配水系統開孔比為=%為大阻力配水系統；=%為中阻力配水系統；=%為小阻力配水系統。大阻力配水系統的優點是配水均勻性好，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，大阻力配水系統不能采用。小阻力配水系統可以克服上述缺點。15所謂V型濾池，其主要特點是什么簡要地綜合評述虹吸濾池、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缺點和適用條件答：V型濾池的主要特點：（1）可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期。（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。V型濾池采用較粗濾料較厚濾層增加了

46、過濾周期，沖洗效果好，沖洗水量大大減少，過濾和反沖洗過程的操作，已全部實現了自動控制。常用于大、中型水廠。無閥濾池是一種水力自動控制濾池，節省了大型閥門，造價較低，其構思巧妙，工作可靠，常用于工業及城鎮中、小型水廠。虹吸濾池、移動罩濾池、壓力濾池、單閥濾池、雙閥濾池等，器工作原理與普通快濾池無大差別。只是操作上有所不同。一般都適用于任何規模的水廠，但移動罩濾池較適用于大、中型水廠，以便充分發揮沖洗罩使用效率。1 某天然海砂篩分結果見下表，根據設計要求：d10=，K80=。試問篩選濾料時，共需篩除百分之幾天然砂粒。（分析砂樣200g）篩孔(mm)留在篩上砂量通過該號篩的砂量質量(g)%質量(g)

47、% 篩底盤 合計200解：由上表在得如下篩分曲線：自橫坐標和兩點，分別作垂線與篩分曲線相交。自兩交點作平行線與左邊縱坐標相交，并以此交點作為10%和80%，分別為和。則需篩除天然砂粒。2 根據第1題所選砂濾料，求濾速為10m/h的過濾起始水頭損失約為多少cm已知：砂粒球度系數；砂層孔隙率mo=；砂層總厚度lo=70cm；水溫按15計；解：由題17-1可知，篩分后濾料的10%和80%分別對應原天然濾料的%和%，則篩分后濾料的0%和100%分別對應原天然濾料的和由濾料篩分曲線可知分別對應粒徑（處于和之間）和（處于和之間）。則濾料可分成三層進行計算。粒徑范圍分別為，。相應的計算粒徑為，。則與之對應的

48、重量百分比分別為，。當t=15時，水的運動黏度為：則3 根據第一題所選砂濾料作反沖洗實驗。設沖洗強度q=15L/（s·m2）且濾層全部膨脹起來，求濾層總膨脹度約為多少（濾料粒徑按當量粒徑計）。已知：濾料密度=cm3，水的密度按1 g/cm3計；濾層膨脹前孔隙率mo=；水溫按15計；解：由題17-2可知，濾料可分成三層進行計算，相應的計算粒徑/重量百分比分別為，。則把，代入下式：可得：4 設大阻力配水系統干管起端流速為1m/s；支管起流速為2m/s；孔口流速為3m/s。試通過計算說明該配水系統的配水均勻性是否達到95%以上。解：取壓能轉換為動能的效率為100%，則忽略沿程水頭損失，則則

49、所以該配水系統的配水均勻性不能達到95%。5 設濾池平均尺寸為（長）×4m（寬）。濾層厚70cm。沖洗強度q=14 L/（s·m2），濾層膨脹度e=40%。采用3條排水槽，槽長4m，中心距為。求：（1）標準排水槽斷面尺寸； （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計要求。解：（1）排水槽斷面尺寸采用上圖（左）所示形式。每槽排水量則排水槽斷面模數排水槽底厚采用，則排水槽斷面尺寸如上圖（右）所示。 （2）排水槽頂距砂面高度（3） 符合要求。6濾池平面尺寸、沖洗強度及砂濾層厚度同第5題，并已知：沖洗時間6mins，承托層厚度，大阻力配水系統開孔比=%，

50、濾料密度為cm3；濾層孔隙率為；沖洗水箱至濾池的管道中總水頭損失按計。求：（1）沖洗水箱容積；（2）沖洗水箱底至濾池排水沖洗槽高度；解：（1）（2）沖洗水箱底至濾池排水沖洗槽高度按下式計算：其中為沖洗水箱至濾池的管道中總水頭損失，按；為濾池配水系統水頭損失，取，則；為承托層水頭損失，；為濾料層水頭損失，；為備用水頭，取。則7 兩格無閥濾池合用一個沖洗水箱。濾池設計流量為4000m3/d。請設計濾池的平面尺寸和沖洗水箱的深度（設計參數自己選用）。解：設濾池采用單層石英砂濾料，取濾池過濾流速為10m/h（P327單層石英砂濾料濾池濾速取810m/h），則單格濾池面積為： 取濾池平面尺寸（P351

51、單池面積一般不大于16，少數也有達25以上的）反沖洗強度取，其中k為安全系數，我國通常取；為最大粒徑濾料的最小流態化流速，在20水溫下，粒徑為、密度為的石英砂，求得，取（P332）；則反沖洗強度取（P330 石英砂濾料濾池沖洗強度取1215m/h 可作為參照）；反沖洗歷時取5mins（P350 一般取46mins，P330石英砂濾料濾池沖洗歷時75mins）；則沖洗水箱容積由于兩格無閥濾池合用一個沖洗水箱，則沖洗水箱的深度第十八章 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

52、毒。氯消毒優點是經濟有效，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。1）ClO2的最大優點是不會與水中有機物作用生成三氯甲烷。2）消毒能力比氯強，故在相同條件下，投加量比Cl2少；3）ClO2余量能在管網中保持很長時間；4）消毒效果受水的pH值影響極小；5）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。氯胺消毒的優點：1）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；2）能保持

53、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。次氯酸鈉消毒優點是：用海水或濃鹽水作為原料，產生次氯酸鈉，可以現場配置，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生器與投加設備。臭氧消毒優點：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；臭氧生產設備較復雜，投資較大，電耗也較高。漂白粉一般用于小水廠或臨時性給水。2.什么叫自由性氯什么叫化合性氯兩者消毒效果有何區別簡述兩者消毒原理。自由性氯是Cl2、HOCl 與OCL-的統稱。水中所含的氯以氯胺存在時，稱為化合性氯。自由性氯的消毒效果比化合性氯高得多。但是自由性氯消毒的持

54、續性不如化合性氯，后者的持續消毒效果好。自由性氯消毒作用的機理：一般認為主要通過次氯酸HOCl起作用。HOCl為很小的中性分子，只有它才能擴散到帶負電的細菌表面，并通過細菌的細胞壁穿透到細菌內部，當HOCl分子到達細菌內部時，能起氧化作用破壞細菌的酶系統而使細菌死亡。pH值越低則消毒作用越強。化合性氯消毒作用的機理：當水中含有氨氮，加入氯時，產生如下反應：Cl2+H2OHOCl+HCl NH3+HOClNH2Cl+H2ONH2CL+HOClNHCl2+H2O NHCl2+HOClNCl3+H2O從消毒效果而言，水中有氯胺時，仍然可理解為依靠次氯酸起消毒作用。只有當水中的HOCl因消毒而消耗后，

55、反應才向左進行，繼續產生消毒所需的HOCl。因此當水中存在氯胺時，消毒作用比較緩慢，需要較長的接觸時間。Ps：當pH值低時，NHCl2所占比例大，消毒效果較好。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，HOCl較多，當pH小于6時，HOCl接近100。當pH=時，HOCl和OCl-大致相等。4.什么叫折點加氯出現折點的原因是什么折點加氯有何影響水中有機物主要為氨和氮化物，其實際需氯量滿足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者

56、增長緩慢，一段時間后，加氯量增加，余氯量反而下降，此后加氯量增加，余氯量又上升，此折點后自由性余氯出現，繼續加氯消毒效果最好，即折點加氯。原因：當余氯為化合性氯時，發生反應，使氯胺被氧化為不起消毒作用的化合物，余氯會逐漸減小，但一段時間后，消耗氯的雜質消失，出現自由性余氯時，隨加氯量增加，余氯又會上升。利：當原水受嚴重污染，它能降低水的色度，去除惡臭，降低水中有機物含量，提高混凝效果。弊：水中有機污染物與氯生成三鹵甲烷，必須預處理或深度處理。 Ps：廢水中的NH3-N可在適當pH值，利用氯系的氧化劑(如Cl2、NaOCl)使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)之后，再氧化分解成N2氣體而達脫除之目的。此處理方法一般通稱為折點加氯法除氨氮。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