给水工程课后思考题答案.docx

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给水工程课后思考题答案

第一章给水系统

1.由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？

水源方式属于地表水给水系统，按供水方式属于自流给水系统。

2.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。

输配水系统。

3.给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中一部分设施？

不是。

大城市通常不设调节构筑物；地下水水质好可以省略水处理构筑物；水源处于适当高程，可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去；城市附近山上有泉水时，可建泉室供水系统不设泵站。

4.什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？

统一给水：

用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。

分质给水：

水源经不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户。

分压给水：

根据水压要求不同而供水。

用得最多的是统一给水系统。

5.水源对给水系统布置有哪些影响？

当地有丰富的地下水，可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。

水源处于适当高程，能重力输水，可省去泵站；有泉水的，可建泉室。

地表水为水源时，上游取水，加以处理。

水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统。

枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时，采用跨流域、远距离取水方式。

6.工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？

循环给水系统，火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。

复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。

7.工业用水量平衡图如何测定和绘制？

水量平衡图起什么作用？

查明水源水质和取水量，各用水部门的工艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等，按厂区给水排水管网图核对，对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。

了解工厂用水现状，采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表，减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。

第二章设计用水量

1.设计城市给水系统时应考虑哪些用水量？

综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

工业企业生产用水和工作人员生活用水。

消防用水。

浇洒道路和绿地用水。

未预计水量及管网漏失水量。

2.居住区生活用水量定额是按哪些条件制定的？

城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率。

3.影响生活用水量的主要因素有哪些？

水资源、气候条件、生活习惯

4.城市大小和消防流量的关系如何？

中小城市消防流量所占比例较大

5.怎样估计工业生产用水量？

根据工业用水的以往资料，按历年产值用水增长率推算。

根据单位工业产值的用水量、工业用水量增长率与工业产值的关系，或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。

6.工业企业为什么要提高水的重复利用率？

降低工业用水单耗。

7.说明日变化系数Kd和时变化系数Kh的意义。

它们的大小对设计流量有何影响？

Kd;一年中最高日用水量与平均日用水量比值。

Kh:

最高一小时用水量与平均用水量比值。

数值越大，设计流量越大。

第三章给水系统的工作情况

1.如何确定有水塔和无水塔时的清水池调节容积？

有水塔时，清水池容积由一、二级泵站供水量曲线确定。

无水塔时，由一级泵站供水量和用水量曲线确定。

2.取用地表水源时，取水口、水处理构筑物、泵站和管网等按什么流量设计？

最高日平均时流量

3.已知用水量曲线时，怎样定出二级泵站工作线？

无水塔时，工作线等于用水量。

有水塔时，尽量接近用水量曲线，分三级供水。

4.清水池和水塔起什么作用？

哪些情况下应设置水塔？

调节泵站供水量和用水量流量差值。

小城市用水量不均匀时，可以设置水塔，工业用水按生产要求可以设置水塔。

5.有水塔和无水塔的管网，二级泵站的计算流量有何差别？

没有水塔时，流量按最高日最高时计算；

有水塔时，按用水量变化曲线拟合。

6.无水塔和网前水塔时，二级泵站的扬程如何计算？

Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn

7.写出消防时的二级泵站扬程计算式。

Hp’=Zc+Hf+hs’+hc’+hn’

8.对置水塔管网在最高用水时、消防时和转输时水压线是怎样的？

无能为力。

第十五章混凝

思考题

1、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最后一段。

2、混凝过程中，压缩双电层和吸附-电中和作用有何区别？

简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。

答：

压缩双电层机理：

由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。

当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。

该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。

由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。

另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。

从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主（排斥势能消失了），胶粒得以迅速凝聚。

吸附-电中和机理：

胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ξ电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。

此时静电引力常是这些作用的主要方面。

上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释。

因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。

硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系：

Ph<3时，压缩扩散双电层作用。

Ph>3时,吸附-电中和作用。

Ph>3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：

硫酸铝明矾聚合氯化铝（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

（PAC）

1应用范围广;2易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低;3、适宜的PH值范围较宽（在5～9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，效果显着

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。

6、为什么有时需将PAM在碱化条件下水解成HPAM？

PAM水解度是何涵义？

一般要求水解度为多少？

答：

PAM聚丙烯酰胺，混凝效果在于对胶体表面具有强烈的吸附作用，在胶粒之间形成桥联。

由于酰胺基之间的氢键作用，线性分子往往不能充分伸展开来，致使桥架作用消弱。

为此，通常将PAM在碱性条件下（pH>10）进行部分水解，生成阴离子型水解聚合物（HPAM）

PAM水解度：

由酰胺基转化为羟基的百分数称水解度。

一般控制水解度在30%--40%较好。

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。

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。

9.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。

10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。

11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的存在形态。

对三价铁盐混凝剂时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