水质工程学习题库.doc

1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。2、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。肯奇沉淀理论：Ct=C0H0/Ht 其中高度为Ht、均匀浓度为Ct的沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含悬浮物量相等。这种理论使用于较短的沉淀管作实验，来推测实际沉淀效果。111、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？理想沉淀池应符合以下3个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态；2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。3、影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有：1） 沉淀池实际水流状况；2） 2）絮凝作用。沉淀池纵向分格可以减少水力半径R，改善水流条件，降低Re和提高Fr数。4、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？颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A相等。但含义不同，表面负荷代表自池顶A开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速；而截留沉速u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。5、平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。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600？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、澄清池的基本原理和主要特点是什么？澄清池是主要依靠活性泥渣层达到澄清的效果。当脱稳态杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。澄清池最大特点是充分利用了活性泥渣的絮凝作用。澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。8、简要叙述悬浮澄清池、脉冲澄清池、机械搅拌澄清池和水力循环澄清池这4种澄清池的构造、工作原理和主要特点。9、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？悬浮颗粒与滤料颗粒之间的粘附作用使得粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒被滤层拦截下来。10、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。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。11、直接过滤有哪几种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？直接过滤有接触过滤和微絮凝过滤两种方式，采用直接过滤应注意以下几点：1） 原水浊度和白色较低且水质变化较小； 2）通常采用双层、三层或均质滤料； 3）原水进入滤池前，不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤料层表面孔隙； 4）滤速应根据原水水质决定。12、清洁滤层水头损失与哪些因素与关？过滤过程中水头损失与过滤时间存在什么关系？可否用数学式表达？ 清洁滤层水头损失与滤速、水的运动粘度、滤料孔隙率滤层厚度、滤料颗粒球度系数、与滤料体积相同的球体直径等因素有关。过滤过程中过滤时间增加，滤速不变，则水头损失增加。13、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤”。等速过滤是指滤池滤速保持不变的过滤；变速过滤是指滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤。在滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温一定时，如果孔隙率减小，水头损失保持不变，则滤速将减小，利用这一原理产生了变速过滤；反之，滤速保持不变，则水头损失将增加，利用这一原理就可以形成等速过滤。变速过滤在过滤初期，滤速较大可以使悬游杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤不具备这种自然调节功能，并可能产生负水头现象。虹吸滤池和无阀滤池属于等速滤池。14、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？负水头是指滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深。负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊。气囊对过滤有破坏作用，一是减少了过滤面积；二是气囊的上升可能将部分细滤料和轻质滤料带出，破坏滤层结构避免出现负水头的方法可以采用增加砂面上的水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。15、双层和多层滤料混杂与否哪些因素有关？滤料混杂对过滤有何影响？双层和多层滤料混杂与混合杂质的密度差、粒径差及粒径级配、滤料形状、水温几反冲洗强度等因素有关。适度的滤料混杂对过滤是有益的，可以避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增加较快。16、滤料承托层有何作用？滤料承托层的作用，主要是防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。17、什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？最小流态化冲洗流速是指反冲洗时滤料刚刚开始流态化的冲洗速度。当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。18、气水反冲洗有哪几种操作方式？气水反冲洗有以下几种操作方式：1）先用空气反冲，然后再用水反冲；2）先用空气水同时反冲，然后再用水反冲； 3）先用空气反冲，然后再用气水同时反冲；最后再用水反冲。19、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？小阻力配水系统有穿孔滤板、滤砖、滤头等形式。选用时主要考虑流速和阻力等因素。20、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。滤池的冲洗排水槽设计应该符合以下几点：1） 冲洗废水应自由跌入冲洗排水，以免槽内水面和滤池水面连成一片；2） 冲洗排水槽内的废水应自由跌入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起雍水现象；3） 每单位槽长的溢入流量应相等；4） 冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的25%，否则，冲洗时，槽与槽之间水流上升速度过分增大，以至上升水流均匀性受到影响；5） 槽与槽中心间距一般为1.52.0m，间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点流入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性；6） 冲洗排水槽高度要适当，槽口太高，废水排除不净，槽口太低，会使滤料流失。21、冲洗水塔或冲洗水箱高度和容积如何确定？冲洗水塔或冲洗水箱的高度是由公式H0=h1+h2+h3+h4+h5计算得出，其中h1是指从水塔或水箱至滤池的管道中总水头损失，h2是指滤池配水系统水头损失，h3是指承托层水头损失，h4是指滤料层水头损失，h5是指备用水头。容量计算是根据v=0.09qFt,F是单格滤池面积，t是冲洗历时。22、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？快滤池管廊布置有如下几种形式：1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，这样布置的优点是，渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑。但管廊内管件较多，通行和检修不太方便；2）冲洗水和清水渠布置于管廊内，进水和排水以渠道形式布置于滤池另一侧，这种布置，可节省金属管件及阀门；管廊内管件简单；施工和检修方便；造价稍高；3）进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，这种布置，通常用于小水厂或滤池单行排列；4）对于较大型滤池，为节约阀门，可以虹吸管代替排水和进水支管；冲洗水管和清水管仍用阀门。23、进水管U形存水弯有何作用？答：进水管设置U形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，U形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。这说明此处有强烈的抽吸作用。如果不设U形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。24、所谓V型滤池，其主要特点是什么？简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件。答:V型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名。其主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。（2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。普通快滤池运转效果良好，首先是冲洗效果得到保证。使用任何规模水厂。主要缺点是管配件及阀门较多，操作较其它滤池稍复杂。无阀滤池多用于中小型给水工程。优点是：节省大型阀门，造价较低；冲洗完全自动，因而操作管理较方便。缺点是：池体结构较复杂：滤料处于封闭结构中，装、卸困难；冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应的抬高了滤前处理构筑物如沉淀池或澄清池的标高，从而给水厂处理构筑物的总体高程布置往往带来困难。移动罩滤池适用于大、中型水厂。优点：池体结构简单；无需冲洗水箱或水塔；无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅。缺点：移动罩滤池比其它快滤池增加了机电及控制设备；自动控制和维修较复杂。压力滤池常用于工业给水处理中，往往与离子交换器串联使用。其特点是：可省去清水泵站；运转管理较方便；可移动位置，临时性给水也很使用。但耗用钢材多，滤料的装卸不方便。25、目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。方式优点缺点氯经济有效，有后续消毒效果，技术成熟对某些病毒芽孢无效，产生臭味受pH影响，有消毒副产物THMs氯胺当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯杀菌能力弱，本身是致突变剂ClO2杀菌效果比氯好，不受PH影响，不产生有机卤代物成本高，现场制备，使用，设备复杂，管理操作要求高，消毒副产物亚氯酸盐有一定的毒性O3除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯强，溶于水后使DO增加，无毒投资运行成本高，无后续杀菌能力紫外线杀菌效果好，快速简洁电耗大，紫外灯管和石英套管需要定期更换，对浊度要求高，有光复活现象26、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。名称自由性氯化合性氯定义以次氯酸，次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯的一部分消毒机理主要是次氯酸起作用，它为中性分子，能扩散到带负电的细菌表面，并通过细胞的细胞壁穿透到细胞内部，起到氧化作用破坏细胞的酶系统而杀死细胞它使微生物的酶被氧化失效，破坏微生物正常的新陈代谢，从而使微生物死亡。消毒效果经济有效，有后续消毒效果，技术成熟；有消毒副产物当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯。但是，消毒作用缓慢。杀菌能力差27、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何影响？答：（1）1区：无余氯，消毒效果不可靠；2区：氯与氨反应，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区：2NH2Cl+HOClN2+HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B；4区：胺与HOCl反应完，自由性余氯增加。（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。28、什么叫余氯？余氯的作用是什么？答：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚须维持少量剩余氯，这部分剩余氯称做余氯。即加氯量超过需氯量时，剩余的那部分氯称做余氯。 作用：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。29、制取ClO2有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述ClO2消毒原理和主要特点。（1）主要的制取方法：a 用亚氯酸钠NaClO2和氯Cl2制取B 用酸和亚氯酸钠NaClO2制取（2）消毒机理：它与微生物接触时，对细胞壁有较强的吸附力和穿透能力，可有效的氧化细胞内的酶以损伤细胞或抑制蛋白质的合成来破坏微生物。（3）主要特点：a物理和化学性质 易溶于水，室温下溶解度是Cl2的5倍。在水中以水合分子的形式存在，不易发生水解作用，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中发生歧化反应。生成亚氯酸盐和氯酸盐，氧化能力是Cl2的2.63倍，易爆炸。 b消毒特点ClO2消毒是利用了其强氧化作用，它可降解农药和多芳香烃的难降解的物质，当pH=9时，可以很快的将水中的S和P氧化除去。当pH =49时，可将水中的有致癌作用的THMs氧化除去。消毒效果好，且不生成有机卤代物。30、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害？（1） 含铁量高时，有铁腥味，影响水的口感；作为造纸，纺织，印染，化工和皮革精制等生产用水，会降低产品质量；含铁水会使家庭用具发生锈斑，洗涤衣物出现黄色或棕色的斑迹；铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌，堵塞管道，有时自来水会出现红水。（2） 含锰量高的水所产生的问题铁的情况相似，例如使水有色，味，臭，损坏纺织，造纸，酿酒，食品等工业产品的质量，家具器具会被污染成棕色或者黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑迹。（3） 长期饮用含氟量高的水会引起慢性氟中毒，特别是对牙齿和骨骼产生严重危害，轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落，重者则骨关节疼痛，甚者骨骼变形，完全丧失劳动力。31、地下水除铁时常用什么工艺？为什么地下水出锰比除铁困难？铁和锰的性质相似，但是铁的氧化还原电位比锰低，所以容易被O2氧化，相同pH值时Fe2+比Mn2+的氧化速率快，以致影响Mn2+的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。32、什么叫生物活性炭法，有什么特点？（1） 生物活性炭法：臭氧和活性炭去除饮用水中有机物时，活性炭滤料表面有大量微生 物，出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长，于是发展成为一种有效的给水深度处理方法，即生物活性炭（BAC）法。（2） 去除mg/L级浓度的溶解有机碳（DOC）和三氯甲烷前体物（THMFP），以及ng/L到g/L级的有机物；增加水中溶解氧，利于好氧微生物的活动，促使活性炭部分再生，从而延长了再生时间。33、在离子交换除盐系统中，阳床、阴床、混合床和除二氧化碳器的前后位置的布置应如何考虑？试说明理由。1）强碱阴床设置在强酸阳床之后，二氧化碳器置于两床之间。2）之所以这样设置是由于：a 若进水先通过阴床，容易生成CaCO3、Mg(OH)2沉积在树脂层内，使强碱树脂交换容量降低。b 阴床在酸性介质中易于进行离子交换，若进水先经过阴床，更不利于