水质工程学上复习

水质工程学 习题课 武汉科技大学城市学院城建学部 给水排水本科课程 第1篇总论 1 水的自然循环和社会循环2 水中杂质及其来源3 水中常见污染物4 水体的自净5 水质指标与用水水质标准6 水处理中的反应器7 格栅和调节池 1 地表水水质特点是 A 浊度变化大B 水温不稳定C 含盐量大D 易受有机污染E 细菌多答案 ABDE2 地下水与地表水相比 其特点是 A 分布广B 水温稳定C 受污染少D 含盐量少E 浊度低答案 ABCE3 水中杂质按颗粒尺寸大小可分为 A 胶体B 悬浮物C 溶解杂质D 有机物E 细菌答案 ABC 4 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 5 水体自净过程如何 答 P书20页6 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 使用最多的是活塞流 但化学澄清池属于完全混合流反应器 7 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 第2篇水的物理 化学及物理化学处理 第5章凝聚与絮凝第6章沉淀与澄清第7章气浮第8章过滤第9章活性炭吸附第10章消毒第11章离子交换第12章氧化还原第13章膜法 1 影响混凝效果的水力控制参数是 A 流量QB 流速 C 水温TD 速度梯度G答案 D2 胶体能稳定存在于水中的原因是 A 具有布朗运动B 溶解度高C 表面积大D 双电层结构答案 AD3 压缩双电层与吸附电性中和作用的区别在于 A 前者会出现电荷变号B 后者会出现电荷变号C 前者仅靠范德华引力D 后者仅靠静电引力答案 B 第5章凝聚与絮凝 4 在水的混凝处理中 混合阶段剧烈搅拌的目的是 A 造成颗粒碰撞B 药剂快速水解 聚合及颗粒脱稳C 使速度梯度减小D A B C都有答案 B5 为防止絮凝体破碎 在絮凝阶段要求速度梯度 A 逐渐增大B 逐渐减小C 维持不变D 都可以答案 B6 在机械絮凝池中 颗粒碰撞主要靠 提供能量A 机械搅拌器B 自身能量消耗C 水平流速D 布朗运动答案 A 7 何谓吸附架桥作用 答 当向水中投加高分子物质 当高分子链的一端吸附了某一胶粒后 另一端又吸附另一胶粒 高分子物质在这里起了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用 称为吸附架桥作用 8 试述混合和絮凝阶段对水力控制条件的要求 答 在混合阶段 颗粒微小 异向絮凝为主 对水进行剧烈搅拌的目的使药剂快速 均匀的分散于水中以利于混凝剂快速水解 聚合及颗粒脱稳 故混合快速剧烈 在絮凝阶段 主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚 为同向絮凝 在絮凝过程中 絮凝尺寸逐渐增大 为防止其破碎 机械搅拌强度或水流速度反应逐渐减小 第6章沉淀与澄清 1 改善沉淀池水力条件最有效的措施是减小 A 水力半径RB 截流沉速u0C 池宽BD 池深H答案 A2 判断平流式沉淀池水流稳定性的指标是 A ReB 水平流速 C FrD 水力半径R答案 C3 平流式沉淀池纵向分隔的作用是 A 便于施工B 减小水力半径RC 便于刮泥D 防止水流扰动答案 B4 理想沉淀池的假定条件为 A 颗粒为絮凝沉淀B 颗粒为自由沉淀C 水平流速相等且不变D 颗粒沉到池底即认为被去除E 均需满足答案 BCD 5 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 6 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 7 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 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 8 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 第7章气浮 1 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 第8章过滤 1 等速过滤时 随着过滤时间的延续 滤池水头损失 A 逐渐增大B 逐渐减小C 不变D 不确定答案 A2 无阀滤池采用的过滤方式是 A 等速过滤B 变速过滤C 重力过滤D 压力过滤答案 A3 滤料应具有足够的机械强度和 性能 并不得含有害成分 一般可采用石英砂 无烟煤和重质矿石等 A 水力B 耐磨C 化学稳定D 抗蚀答案 D4 常规作为单层滤料滤池的滤料是 A 无烟煤B 磁铁矿C 活性炭D 石英砂答案 D 5 快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统 大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为 A 1 0 1 5 B 1 5 2 0 C 0 2 0 28 D 0 6 0 8 答案 C 开孔比6 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 7 在不影响滤池产水量及滤后水质的前提下 防止滤池负水头的主要措施是 A 减低滤速B 增加砂面以上的水深C 频繁反冲洗D 滤池出水口位置 滤层表面E 进行强制过滤答案 BD8 当滤层反冲洗膨胀起来以后 冲洗强度愈大 则 A 水头损失愈大B 膨胀度越大C 水头损失不变D 膨胀度不变E 都不对答案 BC9 反冲洗时 当滤层膨胀度不变时 随着水温的降低 则冲洗强度 A 增加B 减少C 不变D A B C都有可能答案 B 10 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 11 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 12 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 13 什么是滤层膨胀率 滤层膨胀率对过滤有何影响 答 P书198页 第9章活性炭吸附 1 活性炭对水中一般杂质吸附的主要作用力是 A 范德华力B 库仑力C 静电引力D 化学键力答案 A2 什么是吸附带与穿透曲线 吸附带的吸附容量如何利用 答 P书252页 3 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 第10章消毒 1 当采用氯胺消毒时 氯和氨的投加比例应通过 确定 一般可采用重量比为3 1 6 1 A 计算B 经济比较C 试验D 经验答案 C2 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 3 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 3 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 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 4 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 pH 9时 OCl 接近100 pH值较低时 HOCl较多 当PH 6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 第11章离子交换 1 再生H Na并联系统的氢罐采用的再生剂是 A NaClB NaOHC HClD 都不对答案 C2 若只要求去除水中的硬度 应采用 A H Na并联系统B H Na串联系统C 单纯钠离子系统D 复床系统答案 C3 钠离子交换系统可去除水中的 A 碱度B 硫酸根C 硬度D 钠离子答案 C4 在H Na离子交换中 再生Na罐 常用的再生剂为 A HClB NaClC NaOHD H2SO4答案 B 5 在RH离子交换树脂交换过程中 若出水控制在Na离子漏泄 则出水H 浓度为 A 0B 等于Na含量C 强酸酸根离子含量D 都不对答案 C6 经Na 交换后的水质是 A 碱度不变B 硬度被去除C 含盐量增加D 阴离子含量减小 碱度减小 E 含盐量减小答案 ABC7 H Na串联系统可以去除水中的 A 所有阳离子B 硬度C 碱度D 所有阴离子E 都可以答案 BC8 弱碱树脂可以去除水中的 A 强酸酸根离子B 弱酸酸根离子C Na D 所有阴离子答案 A 9 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 10 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 11 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 12 H离子交换软化法 原水中碳酸盐硬度在交换过程中形成碳酸 因此除了软化 还能除 非碳酸盐硬度在交换过程中 除软化外还生成相应的 由于H离子交换出水经常为酸性 一般总是和 交换联合