水质工程学习题库

1、一、名词解释胶体的稳定性胶体在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 异向絮凝由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集，称为异向絮凝。直接过滤原水不经过沉淀而直接进入滤池进行过滤，称为直接过滤。水中 杂质按尺寸大小 可分成三类： 悬浮物，胶体，溶解物质量传递榆可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。1）主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化， 是由主流迁移和化学引起的。2）分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的 组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。3）在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物

2、中绝大部分都是紊流扩散。 108、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。110、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。肯奇沉淀理论：G=C0Ho/Ht其中高度为Ht、均匀浓度为 C的沉淀管中所含悬浮物量和 原来高度为H。、均匀浓度为Co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

3、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。112、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）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。113、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uo与沉淀池表面负荷 Q/A相等。但含义不同

4、，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uo反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。115、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。116、 斜管沉淀池的理论根据是什么为什么斜管倾角通常采用6oo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。117、澄清池的基本原理和主要特点是什么澄清池

5、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。118、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。119、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。120、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

6、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。121、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

7、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。122、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。123、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

8、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。124、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

9、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。 。 126、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。127、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。12

10、9、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。130、气水反冲洗有哪几种操作方式各有什么优缺点 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。131、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

11、素。132、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 ，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，

12、会使滤料流失。134、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Ho=hi+h2+h3+h4+h5计算得出，其中 hi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，h 4 是指滤料层水头损失，h5 是指备用水头。容量计算是根据 v=,F 是单格滤池面积， t 是冲洗历时。135、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

13、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。139、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

14、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。144、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

15、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。145、目前水的消毒方法主要有哪

16、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CI02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03除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯 强，溶于水后使 D0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

17、度要求咼，有光复活现象146、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P以氯胺和有机氯胺形式存在解的单质氯形式存在的氯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

18、氯。但是，消毒作用缓慢。杀 菌能力差148、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NH2CI;3区：2NH2CI+HOCI N2 +HCI+H20,有效氯减少，NH2CI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H0CI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

19、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。149、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。150、 制取CIQ有哪几种方法写出它们的化学反应式并简述CI02消毒原理和主要特点。（1）主要的制取方法：a用亚氯酸钠 NaCI6和氯CI2制取B用酸和亚氯酸钠 NaCIC2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

20、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物理和化学性质一一 易溶于水，室温下溶解度是 CI2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 CI2的倍，易爆炸。b消毒特点一CI02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。152、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害（ 1） 含铁量高时，有铁腥味，

21、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。154、地下水除铁时常用什么工艺

22、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02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。161 、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（D0。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

23、， 从而延长了再生时间。173、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CaCO、Mg（0H）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， 更不利于去除硅酸， 因为 强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附差的多。c 强酸树脂抗有机物污染的能力胜过强碱树脂。d 若原水先通过阴床， 本应有除二氧化碳器去除的碳酸， 都要由阴床承担， 从而增加了 再生剂耗用量。174、何谓双层床其与混

24、合床有何区别1）双层床即在同一交换器内装有弱酸（碱）和强酸（碱）两种树脂，借助于树脂湿真密度的差别，经反洗分层后，使弱酸树脂位于上层，强酸树脂位于下层，组成了双层床。2)混合床是将阴、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。382说明沉淀有哪几种类型各有何特点， 并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合答：根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可分为4种类型。1自由沉淀 当悬浮物浓度不高时 在沉淀的过程中，颗粒之间互不碰撞，呈 单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。适用于沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度 较低的污水在初次沉淀池中的沉淀过程。2絮凝沉淀

25、当悬浮物浓度约为50500mg/L时,在沉淀过程中,颗粒于颗粒之 间可能互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉淀速度不断加 大。主要应用是活性污泥在二次沉淀池中的沉淀。3区域沉淀当悬浮物浓度大于500mg/L时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀。主要应用是二次沉淀池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。4压缩、区域沉淀的继续，即形成压缩。颗粒间互相支承，上层颗粒在重力 作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。典型的例子是活性污泥在二 次沉淀池的污泥斗中及浓缩池中的浓

26、缩过程。三、计算题1、 现有一种直径、高均为1cm的圆柱体颗粒在静水中自由沉淀，已知该种颗粒密度s =cm3,水的密度 水=1g/cm3，则这种颗粒在水中自由沉淀时最小沉速为多少(重力加速度为980cm/S2，绕流阻力系数CD 2)；2提示：由题义可得，这种颗粒在水中自由沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗粒垂直方向投影 面积的大小。最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取得。2、 在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=求细菌被灭活时，所需消毒时间为多少分钟提示：由一级反应方程式可得：lgCA = lgCA0 -而 CA =%) Cao，k=-1得 t = (lgCA0 -

27、 lgCA) /=(min)3、 设物料i分别通过 CSTR型和PF型反应器进行反应，进水和出水中I浓度之比为C0 / Ce 10，且属于一级反应，k=2h-1水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间(注：C0 进水中i初始浓度；Ce 出水中i浓度)提示：1)由CSTR一级反应方程式可得：t=(C0/Ce-1)/k=(1O-1)/2=2)由PF一级反应方程式可得：t=( In C0- In Ce)/k=4、 题3中若采用4只CSTR型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少 提示：由CSTR二级反应方程式可得：C2/Co=(1+kt) 2 得 t=(h)所以 T=4t=(

28、h)5、 液体中物料i浓度为200mg/L,经过2个串联的CSTR型反应器后，i的浓度降至20mg/L。 液体流量为5000m 3/h ；反应级数为1;速率常数为。求每个反应器的体积和总反应时间。提示：由CSTR二级反应方程式可得：C2/C0=(1/(1+kt) 2 得 t=(h)所以 T=2t=(h)V=Qt=5000 X =13500血6、 河水总碱度L (按 CaO计)。硫酸铝(含AI2O3为16% )投加量为25mg/L，问是否需要投 加石灰以保证硫酸铝顺利水解设水厂日生产水量50000m3,试问水厂每天约需要多少千克石 灰(石灰纯度按 50%计)。提示：投入药剂量折合 AI2O3为25mg/l X 16%=4mg AI2O3的分子量为102。故投入药剂量 相当于 4/102=1 ,剩余碱度取 I，则得CaO=3X CaO的分子量为56，则石灰投量为X 56 X 50000/= *Xg1=x 103(kg)7、 设聚合铝Al2 (OH) nCl6 n在制备过程中，控制 m=5, n=4,试求该聚合铝的碱化度为多 少&某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制 3次，溶液浓度按10%计，试求溶解池和溶液池体积各为多少9、 隔板絮凝池设计流量75000m3/d。絮凝池有效容积为