河北科技大学水污染控制工程物化1011试题加答案.docx

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河北科技大学水污染控制工程物化1011试题加答案

河北科技大学2009——2010学年第一学期

《水污染物化控制工程》考试试卷

考场号：

座位号：

学院：

班级：

姓名：

学号：

题号

一

二

三

四

五

总分

得分

一、填空题（每空0.5分，共15分）

1、按废水处理的作用原理分类，废水处理方法可分成、、

和四大类。

2、调节池的主要作用是和。

3、根据废水中可沉物的浓度和特性不同，沉淀可分为__________、___________、

____________和____________四种基本类型。

4、今有一理想平流式沉淀池，处理水量为Q，体积为V，深度为H，则沉淀池的表面负荷q0=。

若将其分隔为n层浅池，整个沉淀池进水量保持不变，则每个浅池的表面负荷q0′=。

5、含油废水中的油品有三种存在状态：

、和。

6、在气浮过程中，水性颗粒易与气泡粘附。

7、胶体的稳定性可分为稳定性和稳定性。

混凝处理关键是要破坏胶体的稳定性。

8、混凝机理主要包括：

、、

和。

9、在过滤系统中，穿孔管配水系统属于阻力配水系统，穿孔板配水系统属于阻力配水系统。

10、根据作用机理不同，吸附可分为、和三种形式。

11、在常温、稀溶液中，离子交换树脂对Ca2+、Cr3+、Cu2+、Na+的离子交换势高低顺序依次为>>>。

上述四种离子同时进入离子交换柱进行离子交换时，最先发生交换的离子是。

二、名词解释（每小题3分，共15分）

1、水污染

2、自由沉淀

3、加压溶气气浮

4、吸附带

5、离子交换容量

三、简答题（每小题5分，共25分）

1、为什么竖流式沉淀池常作为二沉池？

2、影响混凝效果的因素有哪些？

3、简述过滤的机理。

4、什么是逆流再生，有何特点。

5、超滤和反渗透有何区别与联系？

四、计算题（共10分）

1、（4分）已知[Fe3+]=0.01mol/L，要使有Fe（OH）3沉淀析出，pH应多大？

（Fe（OH）3的溶度积常数LFe（OH）3=3.8×10-38）

2、（6分）絮凝沉降的等效曲线如下图所示：

（1）根据上图计算有效水深H=2.0m、沉降时间t=55min时悬浮物的总去除率E。

（2分）

（2）有一平流式沉淀池，废水处理量为120m3/h，停留时间1.5h，沉淀池有效水深为3.0m，池宽为4.0m，计算沉淀区的长度和沉淀池的表面负荷。

（4分）

五、综合题（共35分）

1、画出城市污水处理典型流程（至少包括一级处理、二级处理和污泥处理三部分），要求以不同线型分别表示出污水、污泥、空气及消化气等不同流程，并结合所作流程图说明处理流程中各操作单元的作用。

（15分）

2、（12分）用电渗析浓缩镀镍废水中的硫酸镍，如下图：

（1）简述用电渗析浓缩镀镍废水中的硫酸镍的工作原理。

（3分）

（2）在图中标出Ni2+、SO42-的迁移方向及淡水室、浓水室、极室。

（4分）

（3）写出有关的电极反应。

（2分）

（4）在电渗析工作过程中容易产生极化现象，简要说明其危害。

（3分）

3、从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换法和反渗透法。

当含盐浓度较高时，应该用离子交换法还是反渗透法，为什么？

（8分）

河北科技大学试卷标准答案

河北科技大学2009——20010学年第一学期

《水污染物化控制工程》考试试卷（A卷）标准答案

学院环境科学与工程学院年级2006级考试班级环境工程专业

一、填空题（每空0.5分，共15分）

1、物理法化学法物理化学法（或物化法）生物法（或生化法）

2、调节水量均和水质

3、自由沉淀絮凝沉淀拥挤沉淀（或成层沉淀、区域沉淀）压缩沉淀

4、QV/Hu0/n

5、悬浮状态乳化状态溶解状态

6、疏

7、动力学聚集聚集

8、压缩双电层机理吸附电中和机理吸附架桥机理沉淀物网捕机理

9、大小

10、物理吸附化学吸附离子交换吸附

11、Cr3+>Cu2+>Ca2+>Na+Cr3+

二、名词解释（每小题3分，共15分）

1、水污染：

指排入水体的污染物质超过了水体的自净能力使水的组成及性质发生变化，从而使动植物的生存条件恶化，鱼类生长受到损害、人类的生活和健康受到不良影响，水环境的生态平衡遭到破坏，从而形成水污染。

2、自由沉淀：

指水中悬浮物浓度不高，颗粒在沉淀过程中呈离散状态，而且不具有凝聚性能。

固体颗粒在下沉过程中不改变形状、尺寸、密度、互不干扰，各自完成沉淀过程。

3、加压溶气气浮：

空气在加压的条件下溶解于水，然后将压力骤减至常压而使过饱和的空气以微细气泡的形式释放出来，废水中的悬浮物与空气泡粘附在一起，靠气泡的浮力（视密度<1）一起上浮到水面，形成浮渣而加以去除，实现固液或液液分离的过程。

4、吸附带：

在吸附过程中，正在发生吸附作用的区域。

5、离子交换容量：

单位体积湿树脂（容量表示法）或单位重量干树脂（重量表示法）可发生交换的活性基团数量。

三、简答题（每小题5分，共25分）

1、为什么竖流式沉淀池常作为二沉池？

答：

竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。

（2分）

当颗粒发生自由沉淀时，其沉淀效果比平流式沉淀池中低得多；（1分）

当颗粒具有絮凝性时，则上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。

沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而沉降效率比平流沉淀池高。

因此，竖流沉淀池常用作处理带絮凝性的颗粒，如活性污泥等。

（2分）

2、影响混凝效果的因素有哪些？

答：

混凝是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：

①浊度；②水温；③pH值及碱度；④水中杂质的成分性质和浓度；⑤混凝剂：

包括：

混凝剂的种类、投加量和投加顺序；⑥水力条件。

（5分）

3、简述过滤的机理。

答：

过滤有三种机理包括：

①机械筛滤悬浮颗粒尺寸大于滤料孔隙尺寸的杂质被机械截留下来；（1分）

②重力沉淀滤料层类似多个浅层沉淀池，悬浮颗粒在滤料表面沉淀截留；（1分）

③接触吸附细小悬浮物迁移到滤料表面上，在范德华力、静电力相互作用下或某些特殊的化学吸附力作用下下，被粘附与滤料颗粒上。

（3分）

4、什么是逆流再生，有何特点。

答：

逆流再生：

指在进行离子交换树脂再生时，再生液流向与原水发生离子交换时水流方向相反的再生方式。

（2分）

优点：

避免了重复交换；再生剂用量少；树脂底层再生干净；工作交换容量较高。

（2分）

缺点：

设备较复杂；要求控制技术高。

（1分）

5、超滤和反渗透有何区别与联系？

答：

（1）相同点：

均是以膜为介质的分离过程，且膜的材质相同。

推动力均为静压差。

（2分）

（2）不同点（3分）

①膜结构和截留因素不同：

反渗透膜是分子扩散膜，截留因素是溶液浓度和渗透压；超滤膜是微孔膜，截留因素是膜表面孔隙的几何尺寸。

②处理对象不同：

反渗透只能透过水分子，截留其它物质；超滤可以透过水、离子和小分子有机物，截留分子量较大（M500～500000）的有机物。

③操作压力不同：

反渗透工作压力20～100kg/cm2；超滤工作压力0.7～7kg/cm2。

四、计算题（共10分）

1、已知[Fe3+]=0.01mol/L，要使有Fe（OH）3沉淀析出，pH至少应多大？

（4分）

（Fe（OH）3的溶度积常数为3.8×10-38）

解：

Fe3++3OH-→Fe（OH）3↓

根据溶度积原理：

要使Fe（OH）3沉淀析出，需使

[Fe3+][OH-]3>KspFe（OH）3

其中：

[Fe3+]=0.01mol/L

KspFe（OH）3=3.8×10-38

得：

[OH-]3>KspNi（OH）2/[Fe3+]（1分）

有：

pOH=-lg[OH-]<11.8，pH>2.2（1分）

即：

应维持废水得pH值大于2.2。

（2分）

2、（6分）絮凝沉降的等效曲线如下图所示：

（1）根据上图计算有效水深H=2.0m、沉降时间t=55min时悬浮物的总去除率E。

（2分）

（2）有一平流式沉淀池，废水处理量为120m3/h，停留时间1.5h，沉淀池有效水深为3.0m，池宽为4.0m，计算沉淀区的长度和沉淀池的表面负荷。

（4分）

解：

（1）（图中应体现计算过程，图解答案可以有误差）（2分）

沉降时间t=45min时悬浮物的总去除率：

=[0.26×（1-0.8）+0.70×（0.8-0.75）+1.48×（0.75-0.6）]/2.0+0.60

=0.7545=75.45%

（2）（4分）

①沉淀区的长度

沉淀池容积V=Q•t=120×1.5=180m3（1分）

由：

V=BLH

有：

L=V/（BH）=180/（3×4.0）=15m

即：

沉淀池的长度为15m。

（1分）

②沉淀池的表面负荷

由H=3.0m，t=1.5h

有：

沉速u0=H/t=2.0（m/h）（1分）

则：

表面负荷q0=u0=2.0（m3/m2•h）或=5.55×10-4（m3/m2•s）（1分）

五、综合题（共30分）

1、画出城市污水处理典型流程（至少包括一级处理、二级处理和污泥处理三部分），要求以不同线型分别表示出污水、污泥、空气及消化气等不同流程，并结合所作流程图说明处理流程中各操作单元的作用。

（15分）

答：

城市污水处理典型流程：

各操作单元的作用：

格栅：

去除城市污水中大的悬浮物和漂浮物；

沉砂池：

去除城市污水中的无机砂粒；

初次沉淀池：

去除城市污水中的部分细小悬浮物；

曝气池：

利用活性污泥法对城市污水中的大部分有机物进行去除；

沉淀池：

通过重力沉淀对曝气池出水进行泥水分离，部分污泥回流到曝气池，剩余污泥排入污泥浓缩池；

接触池：

对二级生化处理出水进行氯消毒，杀灭废水中的致病微生物和病毒。

污泥浓缩池：

对二沉池污泥进行浓缩，减少污泥脱水体积。

2、（12分）用电渗析浓缩镀镍废水中的硫酸镍，如下图：

（1）简述用电渗析浓缩镀镍废水中的硫酸镍的工作原理。

（3分）

（2）在图中标出Ni2+、SO42-的迁移方向及淡水室、浓水室、极室。

（3分）

（3）写出有关的电极反应。

（2分）

（4）在电渗析工作过程中容易产生极化现象，简要说明其危害。

（4分）

答：

（1）电渗析工作原理：

在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阴膜只允许阴离子通过，阳膜只允许阳离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。

（3分）

（2）（在图中标出离子的迁移方向及淡水室、浓水室、极室。

）（4分）

（3）有关的电极反应如下：

（2分）

阳极：

2H2O–4e→4H++O2↑

阴极：

Ni2++2e→Ni

2H2O+4e→2OH-+H2↑

（4）在电渗析工作过程中容易产生极化现象，其危害：

①电能损失；②对膜的酸碱腐蚀；③膜表面的结垢现象。

（3分）

3、从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换法和反渗透法。

当含盐浓度较高时，应该用离子交换法还是反渗透法，为什么？

（8分）

答：

（1）离子交换法脱盐的机理是利用阳离子交换树脂可与废水中的阳离子发生离子交换，达到废水脱盐的目的。

（2）反渗透法：

在外加压力的作用下，半透膜只能透过水分子，其它物质均能被截留，而达到去除废水离子的目的。

由于离子交换树脂有一定的交换容量，在处理含盐浓度高的废水时树脂容易饱和，再生频率高，工作强度大，因此不适宜采用离子交换法处理含盐浓度高的废水。

而反渗透法对离子浓度没有选择性，因此处理含盐浓度较高的废水适宜采用反渗透法。