北师大给水工程课后思考题答案

1、1 第十五章混凝.何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。答：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。原因P255最后段。2 .简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系：Ph3时，吸附-电中和作用。Ph3时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表面，分子量越大，吸附作用越强。3 .高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？答：在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制，如投加量过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其他的高分子链，结果造成胶粒

2、表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒，如受到剧烈的长时间的搅拌，架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒表面，造成再稳定状态。4.目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？答：铝系：硫酸铝明矶聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）铁系：三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁（PFC）有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）优缺点：优点缺点硫酸铝价格较低，使用便利，混凝效果较好，不会给处理后的水质带来不良影响当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体较松散；不溶杂质含量较多。聚合氯化铝（PA。1应用范围广；2易快速形成大的矶花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低；3、适宜的PH

3、值范围较宽（在59间）；4、水温低时，仍可保持稳定的混凝效果；5、其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小三氯化铁极易溶于水；沉淀性好，处理低温水或低浊水效果比铝盐的好氯化铁液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料硫酸亚铁不如三价铁盐那样有良好的混凝效果；残留在水中的Fe2+会使处理后的水带色；聚合硫酸铁投加剂量少；絮体生成快；对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少聚丙烯酰胺（PAM常作助凝剂以配合铝盐和铁盐作用，效果显著5 .什么叫助凝剂？常用的助凝剂有哪几种？在什么情况下需要投加助凝剂？答：在单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅

4、助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥。常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸钠等。当单独使用混凝剂效果不佳时采用助凝剂，例如：对于低温、低浊度水采用铝盐或铁盐混凝时，形成絮粒往往细小松散，不易沉淀。当加如少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。7 .何谓同向絮凝和异向絮凝？两者絮凝速率（或碰撞数率）与哪些因素有关？同向絮凝：由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。其数率与颗粒直径的三次方成正比，与颗粒数量浓度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝

5、。其数率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成反比。8 .混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？在絮凝阶段通常以G和GT值作为控制指标。可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。.絮凝过程中，G值的真正涵义是什么？沿用依旧的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？请写出机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条件，反映能量消耗概念。G值和GT值变化幅度很大，从而失去控制意义。.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？折板絮凝池的优点是：水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间间缩放

6、流动且连续不断，以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。9 .影响混凝效果的主要因素有哪几种？这些因素是如何影响混凝效果的？影响混凝效果的主要因素有水温，水的PH值和碱度及水中悬浮物浓度。水温：a无机盐的水解是吸热反应低温水混凝剂水解困难。b低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳混凝c水温低时胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体混凝d水温与水的PH值有关PH值：对于硫酸铝而言，水的PH值直接影响铝离子的水解聚合反应，亦即影响铝盐水解产物

7、的存在形态。对三价铁盐?！凝剂时PH在6.0-8.4之间最好高分子混凝剂的混凝效果受水的PH值影响比较小悬浮物浓度：含量过低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差。含量高时，所需铝盐或铁盐混凝剂量将大大增加。12.混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点及其适用条件？常用的有：1）、泵前投加该投加方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者2）、高位溶液池重力投加该投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。适用于取水泵房距水厂较远者3）、水射器投加该投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。4）、泵投加有两种方式：一是采用计量泵，一是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不

8、必另备计量设备，泵上有计量标志，最适合用于混凝剂自动控制系统。13.何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？混凝剂“最佳剂量”，即混凝剂的最佳投加量，是指达到既定水质目标的最小混凝剂投加量。目前问过大多数水厂还是根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最佳剂量，然后进行人工调整。这种方法虽然简单易行，但实验结果到生产调节往往滞后，且试验条件与生产条件也很难一致，故试验所得最佳剂量未必是生产上的最佳剂量。P274-276.当前水厂中常用的混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制G值的作用是什么？1）、水泵混合混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，大、中、小型水厂均可采用。但但

9、采用FeC%混凝剂时，若投量较大，药剂对水泵叶轮可能有轻微腐蚀作用。适用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不宜大于150m。2）、管式混合简单易行。无需另建混合设备，但混合效果不稳定，管中流速低，混合不充分。3）、机械混合池混合效果好，且不受水量变化影响，缺点是增加机械设备并相应增加维修工作。控制G值的作用是使混凝剂快速水解、聚合及颗粒脱稳。.当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种？各有何优缺点？在絮凝过程中，为什么G值应自进口值出口逐渐减少？1）、隔板絮凝池包括往复式和回转式两种。优点：构造简单，管理方便。缺点：流量变化大者，絮凝效果不稳定，絮凝时间长，池子容积大。2）、折板絮凝池优点：

10、与隔板絮凝池相比，提高了颗粒碰撞絮凝效果，水力条件大大改善，缩短了絮凝时间，池子体积减小。缺点：因板距笑，安装维修较困难，折板费用较3）、机械絮凝池优点：可随水质、水量变化而随时改变转速以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂缺点：需机械设备因而增加机械维修工作。絮凝过程和那个中，为避免絮凝体破碎，絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐减少，从而G值也沿程逐渐减少。14 .采用机械絮凝池时，为什么要采用34档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？因为单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。分格愈多，愈接近PF型反应器，絮凝效果愈好，但分格过多，造价增高且增加维修工作量。各档之间用隔墙分开

11、是为防止水流短路。16章沉淀和澄清1.什么叫自由沉淀，拥挤沉淀和絮凝沉淀？答：在沉淀过程中，彼此没有收到干扰，只收到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，称为自由沉淀。颗粒在沉淀的过程中，彼此相互干扰，或者收到容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉淀速度却较小，称为拥挤沉淀。拥挤沉淀：颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有一个清晰的泥水界面。4 .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？答：1）颗粒处于自由沉淀状态。2）水流沿着水平方向流动，流速不变。3）颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返

12、回水流中。去除率E=u-由式子可知：悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的Q/A表面负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关。5 .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？答1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。（雷诺数Re和弗劳德数Fr）2）凝聚作用的影响。沉淀池纵向分格可以减小水力半径R从而降低Re和提高Fr数，有利于沉淀和加强水的稳定性，从而提高沉淀效果。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：Uo=表面负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。前者是指单位沉淀池表A面积的产水量，后者代表自池顶开始下沉所能全部去除的

13、颗粒中的最小颗粒的沉速。7 .设计平流沉淀池是根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？答：设计平流沉淀池是根据表面负荷.因为根据E=u可知，悬浮颗粒在理想沉淀池Q/A中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关.8 .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？答：平路沉淀池进水采用穿孔隔墙的原因是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动.增加出水堰的长度，采用出水支渠是为了使出水均匀流出，缓和出水区附近的流线过于集中，降低堰口的流量负荷。9 .斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60度？答：斜管沉淀池的理

14、论根据：根据公式E=u,在沉淀池有效容积一定的条件下，Q/A增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。因为斜管倾角越小，沉淀面积越大，沉淀效率越高，但对排泥不利，根据生产实践，故倾角宜为60度。十七章过滤10 直接过滤有哪两种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？答：两种方式：1、原水经加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备，这种过滤方式一般称“接触过滤”2、滤池前设一简易微絮凝池，原水加药混合后先经微絮凝池，形成粒径相近的微絮凝池后(粒径大致在4060皿左右)即刻进入滤池过滤，这种过滤方式称“微絮凝过滤”。注意问题：1、原水浊度和色度较低且水质变化较小。2、通常采用双层、三层或均质材料，滤料粒

15、径和厚度适当增大，否则滤层表面孔隙易被堵塞。3、原水进入滤池前，无论是接触过滤或微絮凝过滤，均不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤层表面孔隙。4、滤速应根据原水水质决定。清洁滤层水头损失与哪些因素有关？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？答：因素：滤料粒径、形状、滤层级配和厚度及水温。随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损2n失的增加。数学表达式：H0=5.5时，氧化速率与OH2成正比，故增大PH值可加快速率；PH5.5时，氧化速率是非常缓慢的。有催化剂如氢氧化铁覆盖膜可以加快氧化速率。3 .地下水除铁时常

16、用什么工艺？为什么地下水除镒比除铁困难？答：地下水常采用曝气氧化工艺。由于铁的氧化还原电位低于镒，容易被Q氧化，相同PH时二价铁比二价镒的氧化速率快，以致影响二价镒的氧化，因此地下水除镒比除铁困难。4 .除铁、除镒滤料的成熟期是指什么？任何滤料是否需到成熟期后才出现催化氧化作用？答：滤料从开始使用到其表面覆盖有氧化物，形成氢氧化物膜所需的时间称为成熟期。滤料在形成氢氧化物膜后即有催化作用，故在达到成熟期之前已有催化氧化作用。8.活性炭柱的接触时间和泄露时间指什么，两者有什么关系？答：接触时间的含义是活性炭床容积除以流量、或是炭床厚度除以流速所得出的时间。泄露时间是指流量一定时，从活性炭池开始进

17、水到出水开始不符合水质要求时所经历的时间。接触时间和泄露时间有内在的联系，因为当流速（或流量）一定时增减炭床厚度或炭床厚度一定时改变流速，都可以改变接触时间，而接触时间的变化可影响活性炭池的泄露时间和吸附容量。接触时间短虽然可以减少所需的活性炭床容积，但是泄露时间提早以致再生周期较短；相反，则所需炭床容积增大，但可延缓泄露时间使再生周期延长，再生次数减少。10 .什么叫生物活性炭法，有什么特点？答：臭氧和活性炭吸附结合在一起的水处理方法。特点是：完成生物硝化作用；将溶解有机物进行生物氧化；增加了水中的溶解氧，有利于好氧微生物的活动，促使活性炭部分再生，从而延长了再生周期；臭氧如投加在滤池之前还

18、可以防止藻类和浮游植物在滤池中生长繁殖。11 .目前应用最广的除氟方法是什么？原理如何？答：吸附过滤法，也就是活性氧化铝法。原理：活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积。活性氧化铝是两性物质。在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。第二十一章水的软化4、试说明石灰软化时水中发生的化学反应石灰软化过程包括下面几个方面：CO2+Ca(OH)2-CaCO3J+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2-2CaCO3J+2H2OMa(HCO3)2+Ca(OH)2.CaCO3J+MgCO3+2H2OMaCO3+Ca(OH)2-CaCO3J+Ma(OH)2J6、与顺流再生相比，

19、逆流再生为何能试离子交换出水质显著提高？顺流再生固定床树脂层上部再生程度高，而越是下部，再生程度越差，到软化工作后期,由于树脂下半部原先再生不好，出水剩余硬度提前超出规定指标，导致交换器过早地失效，降低了设备工作效率。逆流再生固定床再生时，再生夜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，从而提高出水水质。第二十二章水的除盐与咸水淡化1、在一级复床除盐系统中如何从水质变化情况来判断强碱阴床和强酸阳床即将失效？答：（答案实在找不到，可以参考课本P42622.2.2复床除盐部分相关内容）2、试说明离子交换混合床工作原理，其除盐效果好的原因何在？答：阴、阳离子交换树脂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）：（请大家参见课本P427（22-9）和（22-10）式）其除盐效果好的原因：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在一起，构成无