水处理工程工业循环水处理试题及答案

水处理工程工业循环水处理试题及答案一、选择题1.工业循环水系统中，微生物生长会导致一系列问题，以下哪种物质可用于抑制微生物生长？（）A.缓蚀剂B.阻垢剂C.杀菌剂D.分散剂答案：C解析：杀菌剂的主要作用是杀灭或抑制循环水中的微生物，防止微生物在系统中大量繁殖形成生物粘泥，影响系统的正常运行。缓蚀剂主要是防止金属设备腐蚀；阻垢剂用于防止水中的钙、镁等离子形成水垢；分散剂则是使水中的悬浮颗粒等分散，防止其聚集沉淀。2.循环水的浓缩倍数是指（）。A.循环水的含盐量与补充水的含盐量之比B.补充水的含盐量与循环水的含盐量之比C.循环水的流量与补充水的流量之比D.补充水的流量与循环水的流量之比答案：A解析：浓缩倍数是衡量循环水浓缩程度的一个重要指标，通常用循环水中某种不易挥发物质（如含盐量）与补充水中该物质的含量之比来表示。浓缩倍数越高，说明循环水的重复利用程度越高，但也会带来一些问题，如结垢、腐蚀等。3.以下哪种水垢成分在循环水中较为常见？（）A.碳酸钙B.硫酸钡C.氢氧化镁D.硅酸钙答案：A解析：在工业循环水中，水中的钙离子（Ca²⁺）和碳酸根离子（CO₃²⁻）在一定条件下容易结合形成碳酸钙沉淀，这是循环水系统中最常见的水垢成分之一。硫酸钡的溶解度非常小，但在循环水中一般含量较低；氢氧化镁和硅酸钙也是可能形成的水垢成分，但相对碳酸钙来说，出现的频率较低。4.循环水系统中，采用旁滤处理的主要目的是（）。A.去除水中的悬浮物B.降低水的硬度C.去除水中的溶解氧D.调节水的pH值答案：A解析：旁滤处理是从循环水系统中引出一部分水进行过滤处理，其主要目的是去除水中的悬浮物，防止悬浮物在系统中积累，减少污垢的形成，提高循环水的水质。降低水的硬度通常采用软化处理方法；去除水中的溶解氧一般采用化学除氧或物理除氧方法；调节水的pH值则需要添加相应的酸碱调节剂。5.以下哪种缓蚀剂属于阳极型缓蚀剂？（）A.锌盐B.聚磷酸盐C.铬酸盐D.有机膦酸盐答案：C解析：阳极型缓蚀剂能在金属表面形成钝化膜，抑制金属的阳极溶解过程。铬酸盐是典型的阳极型缓蚀剂，它可以在金属表面形成一层致密的钝化膜，阻止金属进一步腐蚀。锌盐属于阴极型缓蚀剂，它在阴极区域形成沉淀膜，抑制阴极反应；聚磷酸盐和有机膦酸盐属于混合型缓蚀剂，它们既能抑制阳极反应，又能抑制阴极反应。二、填空题1.工业循环水系统主要由（冷却设备）、（循环水泵）、（管道）和（水池）等组成。解析：冷却设备用于降低循环水的温度，循环水泵为循环水的流动提供动力，管道用于输送循环水，水池则是储存循环水的地方，这些部分共同构成了工业循环水系统。2.循环水的水质指标主要包括（pH值）、（硬度）、（碱度）、（浊度）、（溶解氧）等。解析：pH值反映了水的酸碱性，对金属的腐蚀和水垢的形成有重要影响；硬度和碱度与水垢的形成密切相关；浊度表示水中悬浮物的含量；溶解氧会加速金属的腐蚀。3.常用的阻垢剂有（有机膦酸盐）、（聚羧酸盐）、（天然高分子聚合物）等。解析：有机膦酸盐能与水中的金属离子形成稳定的络合物，防止水垢的形成；聚羧酸盐具有良好的分散性能，能阻止水垢晶体的生长和聚集；天然高分子聚合物如淀粉、纤维素等也有一定的阻垢作用。4.循环水系统中微生物的危害主要有（形成生物粘泥）、（加速金属腐蚀）、（堵塞管道和设备）等。解析：微生物在循环水中生长繁殖会形成生物粘泥，覆盖在金属表面，影响传热效率，同时还会为腐蚀微生物提供生存环境，加速金属腐蚀；生物粘泥还可能堵塞管道和设备，影响系统的正常运行。5.循环水的补水水源主要有（地表水）、（地下水）、（自来水）等。解析：地表水如江河、湖泊水，地下水如井水，自来水是经过处理的城市供水，这些都可以作为循环水的补水水源，但不同的水源水质不同，需要进行相应的预处理。三、判断题1.循环水的浓缩倍数越高越好。（×）解析：虽然提高浓缩倍数可以提高循环水的重复利用率，节约水资源，但浓缩倍数过高会导致水中的盐分、悬浮物等浓度增加，从而加剧结垢、腐蚀和微生物滋生等问题，影响系统的正常运行和设备的使用寿命。因此，循环水的浓缩倍数需要控制在一个合适的范围内。2.缓蚀剂的用量越多，缓蚀效果越好。（×）解析：缓蚀剂的用量有一个最佳范围，在一定范围内，随着缓蚀剂用量的增加，缓蚀效果会提高，但当用量超过一定值后，不仅缓蚀效果不会继续提高，还可能会带来一些负面影响，如增加成本、导致水质恶化等。3.杀菌剂可以完全杀灭循环水中的所有微生物。（×）解析：虽然杀菌剂可以有效抑制和杀灭循环水中的大部分微生物，但由于微生物具有一定的抗药性和适应性，而且循环水系统的环境复杂，很难完全杀灭所有微生物。因此，需要定期更换杀菌剂的种类，并合理控制杀菌剂的用量和投加频率。4.循环水系统中，只要控制好水质，就不会出现腐蚀和结垢问题。（×）解析：虽然控制好水质是防止循环水系统出现腐蚀和结垢问题的重要措施，但循环水系统的运行条件如温度、流速、压力等也会对腐蚀和结垢产生影响。即使水质符合要求，如果运行条件不合适，仍然可能出现腐蚀和结垢问题。5.旁滤处理可以降低循环水的硬度。（×）解析：旁滤处理主要是去除循环水中的悬浮物，而降低循环水的硬度需要采用软化处理方法，如离子交换法、石灰软化法等。旁滤处理不能改变水中钙、镁等离子的含量，因此不能降低循环水的硬度。四、简答题1.简述工业循环水系统中结垢的危害。答：工业循环水系统中结垢会带来多方面的危害。首先，水垢的导热系数很低，会大大降低传热效率，导致冷却设备的冷却效果下降，增加能源消耗。例如，在换热器中，水垢会使热阻增大，需要消耗更多的能量来达到相同的冷却或加热效果。其次，结垢会使管道和设备的流通截面积减小，增加水流阻力，导致循环水泵的能耗增加，甚至可能影响系统的正常流量和压力，使设备无法正常运行。此外，水垢的存在还会加速金属的腐蚀，因为水垢会形成局部的浓差电池，导致金属表面的腐蚀加剧，缩短设备的使用寿命。2.说明循环水浓缩倍数的意义及控制方法。答：循环水浓缩倍数的意义在于它反映了循环水的重复利用程度。浓缩倍数越高，说明循环水系统中补充水的用量越少，水资源的利用率越高，从而可以节约大量的水资源和运行成本。但浓缩倍数过高也会带来一些问题，如结垢、腐蚀和微生物滋生等。控制循环水浓缩倍数的方法主要有以下几种：一是控制排污水量，通过调节排污水的流量，使循环水中的盐分等物质保持在一个合适的浓度范围内。二是调整补充水的水质和水量，根据循环水的水质要求和浓缩倍数的目标，合理选择补充水的水源，并控制补充水的流量。三是采用水质稳定技术，添加合适的阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂等，防止因浓缩倍数升高而导致的结垢、腐蚀和微生物问题。3.分析循环水系统中微生物滋生的原因及防治措施。答：循环水系统中微生物滋生的原因主要有以下几点：一是循环水的温度和pH值通常适合微生物的生长繁殖，一般循环水的温度在2040℃之间，pH值在69之间，这种环境为微生物提供了良好的生存条件。二是循环水中含有丰富的营养物质，如有机物、氮、磷等，这些物质是微生物生长的能量来源。三是循环水系统中的水流速度相对较慢，存在一些死角和低流速区域，容易使微生物附着和积累。防治措施主要包括物理方法和化学方法。物理方法有旁滤处理，去除水中的悬浮物和微生物；定期对循环水系统进行清洗和排污，减少微生物的滋生环境。化学方法是投加杀菌剂，如氧化性杀菌剂（如氯气、次氯酸钠等）和非氧化性杀菌剂（如异噻唑啉酮、季铵盐等），杀灭循环水中的微生物。同时，还可以通过调节循环水的pH值、控制营养物质的含量等方式，创造不利于微生物生长的环境。4.简述缓蚀剂的作用原理。答：缓蚀剂的作用原理主要有以下几种类型。阳极型缓蚀剂能在金属表面形成钝化膜，抑制金属的阳极溶解过程。例如，铬酸盐在金属表面形成一层致密的氧化膜，阻止金属离子的溶解，从而起到缓蚀作用。阴极型缓蚀剂则在金属的阴极区域形成沉淀膜，抑制阴极反应，如锌盐在阴极区域形成氢氧化锌沉淀膜，阻碍氧气的还原反应。混合型缓蚀剂既能抑制阳极反应，又能抑制阴极反应，如聚磷酸盐和有机膦酸盐，它们可以与金属离子形成络合物，在金属表面形成保护膜，同时还能分散水中的杂质，防止污垢的形成。此外，有些缓蚀剂还可以改变金属表面的电荷分布，降低金属的活性，从而减缓腐蚀速度。5.说明循环水系统中水质监测的重要性及主要监测指标。答：循环水系统中水质监测具有重要意义。首先，通过水质监测可以及时了解循环水的水质状况，判断系统是否存在结垢、腐蚀和微生物滋生等问题，以便采取相应的措施进行处理，保证系统的正常运行。其次，水质监测可以为水质稳定技术的应用提供依据，根据监测结果调整阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂等的投加量和种类，提高水处理效果。此外，水质监测还可以评估循环水系统的运行效率和水资源利用情况，为节能减排提供数据支持。主要监测指标包括pH值，它反映了水的酸碱性，对金属腐蚀和水垢形成有重要影响；硬度和碱度，与水垢的形成密切相关；浊度，用于衡量水中悬浮物的含量；溶解氧，会加速金属的腐蚀；电导率，反映水中离子的浓度；微生物指标，如细菌总数、真菌总数等，用于监测微生物的生长情况。此外，还可以监测水中的金属离子含量、化学需氧量（COD）等指标，以全面了解循环水的水质状况。五、计算题1.某工业循环水系统，补充水流量为50m³/h，排污水流量为5m³/h，求该系统的浓缩倍数。解：根据浓缩倍数的计算公式\(K=\frac{Q_{m}}{Q_{m}Q_{b}}\)（其中\(K\)为浓缩倍数，\(Q_{m}\)为补充水流量，\(Q_{b}\)为排污水流量）。已知\(Q_{m}=50m³/h\)，\(Q_{b}=5m³/h\)，则\(K=\frac{50}{505}=\frac{50}{45}\approx1.11\)。答：该系统的浓缩倍数约为1