给水工程课后思考题答案文档格式.docx

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（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。

水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。

6、3种理想反应器的假定条件是什么？

研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。

3种理想反应器的假定条件如下

1）完全混合间歇式反应器中的反应：

不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出，且假定是在恒温下操作。

2）完全混合连续式反应器：

反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同，且是在恒温下操作。

3）推流型反应器：

反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。

4）在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。

介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。

7、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的单个CSTR型反应器效果好？

如果采用多个体积相等的CSTR型反应器串联使用，则第2只反应器的输入物料浓度即为第1只反应器的输出物料浓度。

设为一级反应，每只反应器可写出如下公式：

=

；

=

……

所有公式左边和右边分别相乘：

式中

为单个反应器的反应时间。

总反应时间

。

串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数

时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。

8、混合与返混合在概念上有何区别？

返混合是如何造成的？

CMB和CSTR反应器内的混合是两种不同的混合。

前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合，所有物料在反应器内停留时间相同；

后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合，物料在反应器内停留时间各不相同。

这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混”。

显然，在PF反应器内，是不存在返混现象的。

造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等。

9、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？

两者优缺点比较。

在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。

沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。

这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。

而它优于间歇式反应器的在于：

间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。

11、何谓“纵向分散模型”？

纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？

（7’）

纵向分散模型就是在推流型基础上加上一个纵向的混合，而这种混合又可设想为一种扩散所引起的，其中既包括分子扩散、紊流扩散，又包括短流、环流、流速不均匀等。

这种模型与实际所研究的对象基本等效，不必去深究扩散机理及其它细节，所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更简单方便。

十五章

2、聚丙烯酰胺既是剂，也是剂。

混凝，助凝

3、高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？

当高分子物质投量过多时，将产生“胶体保护”作用，即当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集。

这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。

排斥里可能来源于“胶粒－胶粒”之间高分子受到压缩变形（象弹簧被压缩一样）而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电性斥力（对带电高分子而言）或水化膜。

4、目前我国自来水厂内常用的无机混凝剂有哪些？

常用的助凝剂有哪些？

目前，我国自来水厂内常用的无机混凝剂包括铝系和铁系。

其中，铝系混凝剂包括硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝；

铁系混凝剂包括三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁以及聚合氯化铁。

水厂内常用的助凝剂有：

骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。

5、什么是助凝剂？

在什么情况下需投加助凝剂？

当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。

助凝剂通常为高分子物质。

其作用往往是为了改善絮体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实，作用机理是吸附架桥。

6、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌的要求有何不同？

为什么？

混合的目的是使胶体颗粒凝聚脱稳，在混合过程中，必须要使混凝剂的有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触产生凝聚作用，所以混合过程要求强烈、快速、短时，在尽可能短的时间内使混凝剂均匀分散到原水中。

絮凝反映的目的就是要创造促使细小颗粒有效碰撞逐渐增长成大颗粒，最终使颗粒能重力沉降，实现固液分离。

要完成有效的同向絮凝，需满足两个条件：

1、要使细小颗粒产生速度梯度，，同时要求整个絮凝池中颗粒运动速度必须由快到慢逐级递减，才能保证已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒不会破碎，保证絮凝效果。

2、要有足够的反应时间，使颗粒逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。

9、在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小？

为了适应絮体增长的需要，G值在进口处较大，此时，絮凝初期，絮凝体尺寸较小，无破碎之虑，可采用较大的G值；

在絮凝后期，絮体尺寸较大，应采用较小的G值，且沿水流方向逐渐递减。

11、影响混凝效果的主要因素有哪些？

影响混凝效果的主要因素有以下六类：

1.混凝剂的种类和投量

2.水力条件和作用时间

3.水温影响

4.水的PH值和碱度影响

5.水中悬浮物浓度影响

6.水中杂质影响

12、混凝剂有哪几种投加方式？

各有何优缺点及适用条件？

混凝剂常见的投加方式有：

（1）泵前投加。

这种方式安全可靠，适用于取水泵房距水厂较近的情况。

当取水泵房距水厂处理构筑物超过150m时，不宜采用泵前投加。

（2）高位水池重力投加。

当取水泵房距水厂较远者，应建造高架溶液池，利用重力将药液投入水泵压水管上，或者投加在混合池入口处。

这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。

（3）水射器投加。

这种投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，易磨损。

（4）泵投加。

有利于药液与水的混合。

采用计量泵最适合混凝剂自动控制系统。

16、采用机械絮凝池时，为什么采用3~4档搅拌器且各档之间需用隔墙分开？

单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。

分格越多，越接近于PF反应器，絮凝效果越好，但分格过多，造价增高且增加维修工作量，一般采用3－4个分格，每格均安装一台搅拌机，各搅拌机之间用隔墙分开以防止水流短路。

为适应絮凝体形成规律，第一格内搅拌强度最大，而后逐格减少，从而速度梯度G值也相应由大到小。

十六章

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。

3、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。

（8’）

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。

这种理论适用于较短的沉淀管作实验，来推测实际沉淀效果。

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？

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。

5、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？

（1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。

由于如下原因引起水流短流：

进水的惯性作用；

出水堰产生的水流抽吸；

较冷或较重的进水产生的异重流；

风浪引起的短流；

池内存在导流壁和刮泥设施等。

（2）凝聚作用的影响。

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？

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。

7、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？

设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。

在实际设计中应两者兼顾。

水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。

8、平流沉淀池进水为什么采用穿孔隔墙？

出水为什么往往采用出水支渠？

平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动，防止絮凝体破碎。

一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。

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°

？

由沉淀池颗粒的去处率公式E=

知：

颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。

但沉淀池容积一定时，池深浅则表面积大，可提高去除率，称为“浅池理论”。

斜板、斜管沉淀池的发展即基于此理论。

为解决排泥问题，斜板和斜管沉淀池发展起来，浅池理论才得到实际应用。

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，根据生产实践，倾角

宜为600。

10、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。

十七章

3、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。

5、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。

6、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。

7、什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数”？

不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？

“均质滤料”的涵义是什么？

滤料有效粒径（d10）是指通过滤料重量10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K80）是指通过滤料重量80%的筛孔孔径。

滤料不均匀系数过大，过滤时滤层含污能力减小；

反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒可能得不到很好的冲洗。

均质滤料是指滤料均匀，K80等于1。

9、滤料承托层有何作用？

粒径级配和厚度如何考虑？

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、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。

14、大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？

各有何优缺点？

“大阻力”一词的含义是指配水系统中孔口阻力较大。

大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好；

但结构复杂；

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。

而“小阻力”一词的含义是指配水系统中孔口阻力较小。

小阻力配水系统的优缺点刚好与大阻力配水系统相反。

对于冲洗水头优先的虹吸滤池和无阀滤池适用。

15、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。

16、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1.5~2.0m，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。

19、快滤池管廊布置有哪几种形式？

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；

20、无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是如何引起的？

虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示什么？

无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是由于随着过滤时间的延续，滤料层水头损失逐渐增加，虹吸上升管中水位相应逐渐升高。

管内原存空气受到压缩，一部分空气将从虹吸下降管出口端穿过水封进入大气。

当水位上升到虹吸辅助管的管口时，水从辅助管流下，依靠下降水流在管中形成的真空和水流的挟气作用，抽气管不断将虹吸管中空气抽出，使虹吸管中真空逐渐增大。

虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示期终允许水头损失H。

21、无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示什么？

若有地形可以利用，降低水封井堰口标高有何作用？

无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示冲洗水头；

在有地形可利用的情况下，降低排水水封井堰口标高以增加可利用的冲洗水头，可以减小虹吸管管径以节省建设费用。

22、为什么无阀滤池通常采用2格或3格滤池合用1个冲洗水箱？

合用冲洗水箱的滤池格数过多对反冲洗有何影响？

由水箱有效深度公式ΔH=0.06qt/n可知，合用一个冲洗水箱的滤池数愈多，冲洗水箱深度愈小，滤池总高度得以降低。

这样，不仅降低造价，也有利于与滤前处理构筑物在高程上的衔接。

冲洗强度的不均匀程度也可减小。

一般，合用冲洗水箱的滤池数n=2～3，而以2格合用冲洗水箱者居多。

因为合用冲洗水箱滤池数过多时，将会造成不正常冲洗现象。

例如，某一格滤池的冲洗行将结束时，虹吸破坏管刚露出水面，由于其余数格滤池不断向冲洗水箱大量供水，管口很快又被水封，致使虹吸破坏不彻底，造成该格滤池时断时续地不停冲洗。

26、设计和建造移动罩滤池，必须注意哪些关键问题？

（1）移动罩移动、定位和密封是滤池正常运行的关键。

设计中务求罩体定位准确、密封良好、控制设备安全可靠；

（2）穿孔墙和消力栅的作用是均匀分散水流和消除进水动能，以防止集中水流的冲击力造成起端滤格中滤料移动，保持滤层平整；

（3）出水虹吸中心管和钟罩的大小决定于滤速，一般采用0.6～1.0m/s。

管径过大，会使针形阀进气量不足，调节水位欠敏感；

管径过小，水头损失增大，相应地增大池深。

（4）滤格数多，冲洗罩使用效率高。

27、为什么小水厂不宜采用移动罩滤池？

它的主要优点和缺点是什么？

小水厂不能充分发挥冲洗罩使用效率,所以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。

28、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、水反冲洗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，适用于任何规模水厂。

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。

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。

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。

第18章

1、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。

主要方法和优缺点见下表：

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；

需现场制备、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

2、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。

各种物质介绍见下表：

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

3、水的pH值对氯消毒作用有何影响？

氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl起作用：

Cl2+H2O

HOCl+HCl

HOCl

H++OCl—

因为起消毒作用的是HOCl，而pH值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。

4、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？

（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。

（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；

但水中有机物能与氯生成THMs。

5、什么叫余氯？

余氯的作用是什么？

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。

6、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