生态环境研究中心环境工程A考研真题真题答案Word文档格式.docx
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化学稳定性主要指水体不发生腐蚀和结垢，是基于水中碳酸盐平衡原理控制的。
生物稳定性指水中的致病微生物数量不增加，不构成致病性，以及引起的水的化学变化。
由于水管一般是用铸铁管，在呈酸性有溶解氧的条件下，易发生电化学反应生成二价铁离子，又在化能自养菌铁细菌的作用下，将其氧化成三价铁离子，并且排出体外生成红色氢氧化铁胶体，所以会出现红水。
也有可能是余氯过多，氧化了由于电化学反应产生的二价铁，生成红色氢氧化铁胶体。
4.管网内，微生物的主要危害及控制措施（2011年简答2）
管网内的微生物大体可分为藻类、细菌和真菌三大类。
微生物在管网内大量繁殖，就会形成生物污垢，此垢会隔断化学药剂与金属的接触，使化学处理效果不能很好的发挥，同时会带来管网的垢下腐蚀。
控制措施：
添加杀生剂。
5.概述常规给水处理主要工艺流程，原理及各单元的作用。
如水源受到有机物和重金属的微污染时，应增加哪些其他工艺技术？
（1999年论述2）
地面水常规处理工艺，主要是指在以天然地面水为原水的城市自来水厂中采用最广的一种工艺系统，是以去除水中的悬浮物和杀灭致病细菌为目标而设计的，主要由混凝、沉淀和过滤三个单元处理方法组成。
工艺流程图：
原水→→混合装置→絮凝池→沉淀池→过滤池→→清水池→出水
原水中的悬浮物，与投入水中的混凝剂混合接触脱稳后，在絮凝池中生成足够大的絮凝体，进而在沉淀池中被沉淀除去，剩余的细小絮凝体进一步在滤池中被过滤除去。
而原水中的致病细菌，作为水中悬浮物的一种，大部分可被混凝、沉淀、过滤的常规工艺所去除，剩余的病菌再经投加消毒剂（常用Cl2）杀菌，从而得到符合要求的处理水。
如水源受到有机物和重金属的微污染时，应分别在加氯气前增加活性炭吸附工艺和离子交换工艺。
Ps：
若有机物含量高时，可以采取强化工艺的方法，特别是强化混凝的方法。
6.微污染水源的特征，处理工艺，以及所依据的原理？
（2009年简述7）
原水微污染，是指水环境污染造成的饮用水原水水质下降，主要是受有机物和重金属微量污染及传统给水处理工艺的缺陷导致饮用水中含有微量THMｓ等可疑致癌物或致癌物及其它有机物，严重威胁人体健康。
主要表现为氨氮，浊度，重金属超标，以及Ames试验反应呈阳性。
解决方法主要有：
1.强化常规工艺，比如混凝，沉淀，过滤等；
2.增加预处理工艺，比如化学氧化，吸附和生物法；
3.深度处理技术，比如活性炭吸附代替过滤，生物接触氧化，O3和砂滤联用，生物活性炭技术等。
它们的原理基于常规的原理，只不过改善了原有工艺的条件。
7.无机絮凝剂和天然絮凝剂的区别？
（2009年简答1）
首先来源不同，无机絮凝剂属于矿物，而天然絮凝剂属于生物分泌物或提取物，属于有机类。
其次作用机理不同，无机絮凝剂主要是通过水解生成配合物，起作用的是铁铝离子，机理主要是吸附电中和起作用；
而天然絮凝剂多属糖类，螯合物，粘附性强，起作用的基团很多，机理主要是吸附电中和和高分子架桥作用，以后者起主要作用，分为阴离子，阳离子，两性和非离子型。
再次，效果方面差异较大，无机絮凝剂的投放量大，易受pH和温度影响，效率非常低，限制了其应用，且价格不菲；
而天然絮凝剂由于来源于生物，其原料丰富，价格低廉，选择性大，投药量小，絮凝速度更快，且不容易受共存盐类、pH和温度影响，污泥量少，安全无毒，容易处理，且无二次污染。
若将其适当改性，其效果更佳。
8．无机絮凝剂和有机絮凝剂的作用原理区别（2012年简述4）
9．胶体颗粒的基本特性及带电原因。
（1998年简答2）
性质：
光学：
丁铎尔效应；
动力学性质：
布朗运动以及导致的扩散，沉降平衡；
电化学性质：
电动现象：
电泳，电渗，流动电势，沉降电势。
带电原因：
1.
固体表面从分散介质中选择性的吸收某种离子而带电；
2.分散相固体表面上的物质发生电离或者是分散介质发生化学反应，其中一种离子仍然留在固体表面而带电。
10.试论述混凝过程的GT值的实用意义，阐述混凝过程中使用无机高分子絮凝剂与传统凝聚剂处理效能与作用机制的差别。
（2001年论述3）
G值表示速度梯度，间接表示单位时间碰撞次数和消耗的能量。
在絮凝过程中，以同向絮凝为主。
同向絮凝不仅与G值有关，还与絮凝时间T有关。
TN0即整个絮凝时间内单位体积流体中颗粒碰撞次数，因N0与G成正比，因此以GT值作为控制指标，用以表示在一定时间内，絮凝体和胶体的碰撞次数，越大表示碰撞次数越多，则越易脱稳沉降。
通过控制在不同阶段的G或GT值可以获得密实的大颗粒絮凝体，节省能源，取得较好的混凝效果。
通常无机高分子在水解之前已经形成较长的链状结构，且形态比较固定，水解后，受pH和温度影响较小，主要依靠高分子架桥作用，以及网捕卷扫作用；
而传统凝聚剂在水解后才形成各种不同物质，以一般以单核为主，受pH，温度影响较大，产生的物质结构不稳定，易变化，主要依靠其吸附电中和，以及压缩双电层作用，只有在较高浓度时才会发生网捕卷扫。
11.简述混凝机理（2000年简述1）
混凝机理：
由于动力学和聚集稳定性造成了胶体颗粒的稳定。
前者主要是小分子的布朗运动对抗重力而形成的稳定，后者是由于粒子表面同性电荷的斥力作用，或者水化膜的阻碍使自发聚集不能发生的稳定，其中后者在给水处理水中起主要作用。
要破坏稳定，关键是破坏聚集稳定，可以采取投加异性电荷离子，通过压缩双电层（次要）和吸附电性中和（直接吸附过多的异号电荷变号），降低动电位；
或者使用高分子絮凝剂，通过其吸附架桥（高分子一端吸附一胶粒，另一端吸附另一胶粒，形成“胶-高-胶”絮凝体）以及去除水化膜的作用，还可以使用铁盐或者铝盐，通过网捕卷扫作用，使杂质沉淀分离，是机械作用。
在胶体破稳的同时，要让其发生絮凝，则必须使其碰撞，包括了同向和异向絮凝，其中异向絮凝在开始阶段起主要作用，当形成较大质量的絮凝体的时候，则同向絮凝起主要作用，也就是水力引起的，随着碰撞次数的增多，颗粒聚集变大而下沉，从而实现了胶体和水的物理分离。
12.论述（简述）混凝机理，并说明GT在混凝中实际应用意义。
（2006年论述1）
13.分析投加高分子混凝剂过量时混凝效果不好的原因。
如投加量过大时，胶体颗粒表面被高分子所覆盖，两胶粒接近时，受到胶粒与胶粒之间因高分子压缩变形产生的反弹力和带电高分子之间的静电排斥力，使胶体不能聚集。
最佳投量应是既能把胶粒快速絮凝起来，又可使絮凝起来的最大胶粒不易脱落。
14.简述G值对混凝效果的影响。
（2012年简述1）
通过控制在不同阶段的可以获得密实的大颗粒絮凝体，节省能源，取得较好的混凝效果。
在絮凝过程中，所施功率或G值愈大，颗粒碰撞速率愈大，絮凝效果愈好，但实际絮凝过程中，G值增大时，水流的剪切力也随之增大，已形成的絮体有破碎的可能，如何计算或控制一个最佳G值，使达到最佳的絮凝效果又不致使絮凝体破裂的G值仍有待研究。
由于大的絮凝体容易破碎，故自絮凝开始至絮凝结束，G值应渐次减小。
15.论述水中胶体稳定的主要原因，以及使胶体杂质脱稳所采取的工艺措施和原理。
胶体稳定的主要原因：
使胶体脱稳所采取的工艺措施是混凝工艺。
原理：
16.简述水的pH值对硫酸铝混凝效果的影响。
（2001年简述2）
主要在不同PH条件下，Al的具体形态不同，导致其效果不同：
pH<
3时，简单水和铝离子[Al（H2O）6]3+可起压缩双电层作用，效果不好，在给水处理中情况较少见;
pH=4.5-6.0范围内时,主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用,凝聚体比较密实，效果较好；
pH=7-7.5范围内，电中性氢氧化铝聚合物[Al（OH）3]n可起吸附架桥作用，同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用，效果好。
天然水的pH一般在6.5-7.8之间，铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和。
当铝盐投加量过大，可起网捕和卷扫作用。
在一定的PH值下，几种作用都可能同时存在，只是程度不同。
如果水中胶粒含量过低，往往需要投加大量铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝作用。
17.混凝工艺的主要阶段，各阶段要求
答:
混凝工艺阶段：
包括混凝剂的配制、计量、投加、混合、絮凝反应等环节。
主要阶段:
1.混合阶段，基本要求：
药剂与水的混合必须快速、均匀。
强度以速度梯度计，G在700到1000S-1到之间。
2.絮凝阶段，基本要求：
原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
一般G在20-70S-1之间，随着时间的增加而逐渐减小，防止破坏已生成的絮凝体。
18.简述温度、pH及悬浮物浓度对铝铁盐混凝剂的混凝效果影响。
（2012年论述2）
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，不利于胶粒脱稳凝聚；
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：
水的PH对混凝效果的影响很大。
一方面，不同的PH值下胶体颗粒的表面电荷和电位不同，所需要的混凝剂量也不同；
另一方面，水的pH对混凝剂的水解反应有显著影响。
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。
水中有机污染物的影响：
水中中有机物对胶体有保护稳定作用，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍混凝剂与胶体颗粒之间的脱稳凝聚作用。
19.
试述理想沉淀池与浅池理论，并以此理论说明为什么斜板沉淀池能提高沉淀效率。
（2001年论述1、2010年论述2）
池长为L，池深为H，池中水平流速为v，颗粒沉速为u0的沉淀池中，在理想状态下，L/H=v/u0可见，L与V值不变时，池深H越浅，可被沉淀去除的悬浮物颗粒也越小。
若用水平隔板，将H分为3等层，每层深H/3，在u0与v不变的条件下，则只需L/3，就可将沉速为u0的颗粒去除，也即总容积可减小到1/3。
如果池长L不变，由于池深为3/H，则水平流速可增加到3v,仍能将沉速为u0的颗粒沉淀掉，也即处理能力可提高3倍。
把沉淀池分成n层就可把处理能力提高n倍。
因为斜管/板倾角越小，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°
21.试论述四种沉淀类型的特征及其在水处理工艺中的应用。
（2003年简答3、2000年论述1、2007年论述2）
由阿基米德浮力原理可知，当比重大于1时，颗粒将下沉从而将污染物与水分离。
自由沉淀
Discretearticle
settling
悬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。
砂粒在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。
絮凝沉淀
flocculentsettling
当悬浮物浓度约为50～500mg/L时，在沉淀过程中，颗粒与颗粒之间互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉淀速度不断加快。
初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀
初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀
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，与澄清水之间形成清晰的液-固界面，沉淀显示为界面下沉。
高浊水给水处理、污泥浓缩池开始,二沉池下部的沉淀。
压缩沉淀
颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。
浓缩池浓缩阶段,二层池污泥斗中
活性污泥在二次沉淀池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。
在某种工艺中的沉淀并不是单一的某种沉淀，而是多种的复合，只是产生各类沉淀的时间长短不同而已，一般是按照从上往下的顺序进行的，也可以跨越其中某个阶段。
22.
试述采用气浮（浮选）法处理污水时，
（1）水中含表面活性物对疏水性乳化油和亲水性胶粒表面性质的改变对气－粒附着效果的影响
（2）.混凝剂与表面活性剂在浮选中的作用。
（2003年论述2）
按照乳化油的表面性质来说，其是完全疏水的，而且由于比重小于水，按道理来说应该可以相互附聚，兼并成大的油珠，并且比重差自行浮到水面，但是由于水中由两亲分子组成的表面活性物质，它的非极性端吸附在油粒内，而极性端则伸向水中，并且进一步电离，从而导致油珠界面被包裹了一层负电荷，形成了双电层结构，提高了粒子表面电位。
使其成为稳定体系。
（还有固化乳化剂）降低了其附着效果。
形成了界面电现象。
对于亲水性物质来说，当加入了活性物质后，活性物质的极性端被吸附在了亲水性物质的表面，而其非极性端则朝向水中，物质表面与气泡的结合能力取决于非极性端碳链的长度。
经过这个变化后，亲水性物质变成了疏水性物质，增强了与气泡的吸附能力。
混凝剂用于气浮时，通过其对乳化油压缩双电层，降低动电位，使其达到电中和。
以脱稳破乳，提高气－粒附着效果表面活性剂通过上述讨论可知，在处理乳化油等疏水性物质时投加量一定要适量，而对于亲水性颗粒而言，则其有助于它的改性，以达到利用气浮去除的效果。
23.
氯消毒的原理及特点，折点加氯的原理，氯消毒的主要副产物。
（2007年论述1）
氯消毒作用的机理：
氯气溶于水后生成HOCl和OCl-，都有氧化能力。
一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用。
HOCl为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部，当HOCl分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。
当水中含有氨氮，加入氯时，产生如下反应：
Cl2+H2O→HOCl+HClNH3+HOCl→NH2Cl+H2ONH2Cl+HOCl→NHCl2+H2ONHCl2+HOCl→NCl3+H2O
从消毒效果而言，水中有氯胺时，仍然可理解为依靠次氯酸起消毒作用。
只有当水中的HOCl因消毒而消耗后，反应才向左进行，继续产生消毒所需的HOCl。
因此当水中存在氯胺时，消毒作用比较缓慢，需要较长的接触时间。
水中有机物主要为氨和氮化物，其实际需氯量满足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者增长缓慢，一段时间后，加氯量增加，余氯量反而下降，此后加氯量增加，余氯量又上升，此折点后自由性余氯出现，继续加氯消毒效果最好，即折点加氯。
出现折点的原因：
当余氯为化合性氯时，发生反应，使氯胺被氧化为不起消毒作用的化合物，余氯会逐渐减小，但一段时间后，消耗氯的杂质消失，出现自由性余氯时，随加氯量增加，余氯又会上升。
主要副产物：
三卤甲烷（THM）和卤乙酸（HAA）。
控制水中氯化消毒副产物的技术有3种，即强化混凝、粒状活性炭吸附及膜过滤。
24.当水中有氨类存在时，氯消毒的余氯曲线如何变化，绘图说明各部分的意义。
（2002年简答2、2006年简答9）
当起始的需氯量OA满足以后，随着加氯量增加，剩余氯也增加。
超过H点加氯量后，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，如HB段，H点称为峰点。
此后随着加氯量的增加，余氯量又上升，如BC段，B点称为折点。
AHBC与斜虚线间的纵坐标值b表示需氧量；
曲线AHBC的纵坐标值a表示余氯量。
曲线可分为4个区域：
在第一区域，即OA段，表示水中杂质把氯耗尽，余氯量为零，需氯量为b1,这时由于氯被杂质消耗，因此消毒效果不能保证。
在第二区域，即曲线AH。
加氯后，氯与氨发生反应，有余氯存在，所以有一定消毒效果，但余氯为化合性氯，其主要成分为一氯胺。
在第三区域，即HB段，仍然产生化合性余氯，加氯量继续增加，开始发生下列氧化还原反应：
2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O,反应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐渐减少，最后到达折点B。
第四区域,即曲线BC段。
至此，消耗氯的物质已经基本反应完全，余氯基本为游离性余氯。
该区消毒效果最好。
26.氯气、氯胺、臭氧消毒的原理、特点？
（2009年论述1）
氯气消毒原理：
pH值越低则消毒作用越强。
氯消毒优点是经济有效，使用方便。
缺点是受污染水经氯消毒后往往产生一些有害健康的副产物，例如三氯甲烷。
氯胺消毒原理：
Cl2+H2O→HOCl+HClNH3+HOCl→NH2Cl+H2ONH2Cl+HOCl→NHCl2+H2ONHCl2+HOCl→NCl3+H2O
氯胺消毒的优点：
1）当水中含有有机物和酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时大大减少THMs产生的可能；
2）能保持水中余氯较久，适用与供水管网较长的情况。
缺点是：
杀菌力弱。
O3消毒原理：
在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器高压放电产生的.臭氧所氧化作用分直接作用和间接作用两种。
臭氧直接与水中物质反应称直接作用。
间接作用是指臭氧在水中可分解产生二级氧化剂---氢氧自由基·
OH。
它是一种非选择性的强氧化剂,可以使许多有机物彻底降解矿化,且反应速度很快。
臭氧消毒机理实际上仍然是氧化作用。
臭氧氧化可迅速杀灭细菌﹑病菌等。
不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。
中间产物可能存在毒性物质或致突变物；
臭氧生产设备较复杂，投资较大，电耗也较高。
27.离子交换法适用于处理什么样废水？
列举两例。
并且说明与给水处理相比，对废水处理有什么特点？
（2006年论述2、2011年简述4）
28.离子交换法适用于处理什么样废水？
提高离子交换法效率的方法有哪些？
（2009年论述4）
主要去除含重金属和稀贵金属以及放射性的废水，并回收。
比如除铬和除镍。
除铬一般采用三阴柱串联，全饱和除盐水循环的流程，不适于除镀黑铬和含氟铬。
除镍一般采用双阳柱串联，全饱和除盐水循环的流程。
同给水相比：
具有以下区别：
1.对水质预处理要求相当高，尽量减少其他成分，控制包括了悬浮物，有机物，高价金属离子，PH，水温，氧化剂等浓度，这是由于工业废水的特点所决定的；
2.去除成分单一，因为每种金属的吸附能力不同，为了避免不必要的竞争吸附，在某段水中之去除某种特定的金属；
3.自身要求高，高强度，大交联度，且多串联，并且要求对PH有较强的适应性，这是由于工业废水的特点所决定的；
4.去除成分一般回收再利用，再生剂也可回收利用。
主要是改善进水水质，包括了通过沉淀过滤和吸附去除悬浮物质油脂等，尽量避免非去除金属的高价形态的物质进入树脂，用低交联度的树脂预处理去除有机物，控制合适的PH和水温，用还原剂去除氧化性物质，同时控制金属浓度。
选择较好的树脂比如，合适的交联度，采用较高的抗氧化性，高机械强度，提高树脂层高度，串联使用，失效后及时采用先进的无顶压逆流再生。
28.强酸性氢离子交换树脂软化系统出水全过程图，并分析说明？
（2008年题1）
由强酸树脂对水中离子的选择性顺序Ca2+>
Mg2+>
Na+,所以出水中离子出现的次序为H+、Na+、Mg2+和Ca2+，且此顺序与原水中这些离子的浓度无关；
OA段：
所有阳离子被交换了，出水保持酸性状态，且C（H+）=C（1/2SO42-+Cl-）
从A段开始，钠离子开始泄露，随着钠离子浓度上升，氢离子浓度下降（阳离子总浓度恒定）。
当钠离子浓度超过进水钠离子浓度，表明钙镁离子已经开始把钠离子置换出来了，当钠离子=总阴离子浓度，出水酸度为0，然后开始呈现碱性，直到C。
CB段：
钠离子浓度稳定，其已转化为钠柱工作，只对钙镁离子起吸附作用（即除硬度），
当到达B时，钠离子浓度下降，硬度上升，表明交换带已经抵达交换柱底部，交换能力耗竭。
最后出水硬度=原水硬度。
29.从滤池配水系统的设计原理出发，说明大阻力和小阻力配水系统的设计思想.（2003年简述4）
配水系统的作用是使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布，均匀性只同构造尺寸有关，与冲洗强度，滤池面积无关。
如果孔口内压头差相差最大的两孔Qa，Qc出流量相等，则可以认为滤池布水均匀。
理论上是小于0.05的差距。
尽管流量不可能
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