给水工程课后思考题答案1519章.docx

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给水工程课后思考题答案1519章

十四章:

1、水中杂质按尺寸大小可分成几类了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。

答:

水中杂质按尺寸大小可分成三类:

1)悬浮物和胶体杂质:

悬浮物尺寸较大,易于在水中下沉或上浮。

但胶体颗粒尺寸很小,在水中长期静置也难下沉,水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。

有机高分子物质通常也属于胶体一类。

天然水中的胶体一般带有负电荷,有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。

粒径大于0.1mm的泥砂去除较易,通常在水中很快下沉。

而粒径较小的悬浮物和胶体物质,须投加混凝剂方可去除。

2)溶解杂质,分为有机物和无机物两类。

它们与水所构成的均相体系,外观透明,属于真溶液。

但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。

无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象,但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。

有机溶解物主要来源于水源污染,也有天然存在的。

3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。

(7’)

答:

在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。

一类属于感官性状方面的要求,如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。

第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。

第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。

第四类有毒物质。

第五类细菌学指标,目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。

4、反应器原理用于水处理有何作用和特点(7’)

答:

反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。

在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。

在化工生产过程中,反应器只作为化学反应设备来独立研究,但在水处理中,含义较广泛。

许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究,包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。

例如,不的氯化消毒池,除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等,甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。

9、PF型和CMB型反应器为什么效果相同两者优缺点比较。

答:

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。

介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’)

答:

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。

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。

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,效果显著

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。

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。

15.当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种各有何优缺点在絮凝过程中,为什么G值应自进口值出口逐渐减少

1)、隔板絮凝池包括往复式和回转式两种。

优点:

构造简单,管理方便。

缺点:

流量变化大者,絮凝效果不稳定,絮凝时间长,池子容积大。

2)、折板絮凝池优点:

与隔板絮凝池相比,提高了颗粒碰撞絮凝效果,水力条件大大改善,缩短了絮凝时间,池子体积减小。

缺点:

因板距笑,安装维修较困难,折板费用较高。

3)、机械絮凝池优点:

可随水质、水量变化而随时改变转速以保证絮凝效果,能应用于任何规模水厂缺点:

需机械设备因而增加机械维修工作。

絮凝过程和那个中,为避免絮凝体破碎,絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐减少,从而G值也沿程逐渐减少。

16.采用机械絮凝池时,为什么要采用3~4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开

因为单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器,故宜分格串联。

分格愈多,愈接近PF型反应器,絮凝效果愈好,但分格过多,造价增高且增加维修工作量。

各档之间用隔墙分开是为防止水流短路。

16章沉淀和澄清

1.什么叫自由沉淀,拥挤沉淀和絮凝沉淀

答:

在沉淀过程中,彼此没有收到干扰,只收到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用,称为自由沉淀。

颗粒在沉淀的过程中,彼此相互干扰,或者收到容器壁的干扰,虽然其粒度和第一种相同,但沉淀速度却较小,称为絮凝沉淀。

拥挤沉淀:

颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉,与澄清水之间有一个清晰的泥水界面。

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

答:

1)颗粒处于自由沉淀状态。

2)水流沿着水平方向流动,流速不变。

3)颗粒沉到池底即认为已被去除,不再返回水流中。

由式子可知:

悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关,而与其他因素如水深,池长,水平流速和沉淀时间均无关。

5.影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些沉淀池纵向分格有何作用

答1)沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。

(雷诺数Re和弗劳德数Fr)

2)凝聚作用的影响。

沉淀池纵向分格可以减小水力半径R从而降低Re和提高Fr数,有利于沉淀和加强水的稳定性,从而提高沉淀效果。

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

答:

表面负荷在数值上等于截留沉速,但涵义不同。

前者是指单位沉淀池表面积的产水量,后者代表自池顶开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。

10.澄清池的基本原理和主要特点是什么

答:

基本原理:

原水加药后进入澄清池,使水中的脱稳杂质与澄清池中的高浓度泥渣颗粒充分接触碰撞凝聚,并被泥渣层拦截下来,水得到澄清。

主要特点:

澄清池将絮凝和沉淀两个过程综合与一个构筑物内完成,主要利用活性泥渣层达到澄清的目的。

当脱稳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。

十七章过滤

1、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来

答:

颗粒较小时,布朗运动较剧烈,然后会扩散至滤粒表面而被拦截下来。

3、直接过滤有哪两种方式采用原水直接过滤应注意哪些问题

答:

两种方式:

1、原水经加药后直接进入滤池过滤,滤前不设任何絮凝设备,这种过滤方式一般称“接触过滤”2、滤池前设一简易微絮凝池,原水加药混合后先经微絮凝池,形成粒径相近的微絮凝池后(粒径大致在40~60μm左右)即刻进入滤池过滤,这种过滤方式称“微絮凝过滤”。

注意问题:

1、原水浊度和色度较低且水质变化较小。

2、通常采用双层、三层或均质材料,滤料粒径和厚度适当增大,否则滤层表面孔隙易被堵塞。

3、原水进入滤池前,无论是接触过滤或微絮凝过滤,均不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤层表面孔隙。

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”。

答:

当滤池过滤速度保持不变,亦即滤池流量保持不变时,称“等速过滤”。

滤速随过滤时间而逐渐减小的过滤称“变速过滤”

随着过滤时间的延长,滤层中截留的悬浮物量逐渐增多,滤层孔隙率逐渐减小,由公式可知道,当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温已定时,如果孔隙率减小,则在水头损失保持不变的条件下,将引起滤速的减小;反之,当滤速保持不变的情况下,将引起水头损失的增加。

这样就产生了等速过滤和变速过滤两种基本过滤方式。

虹吸滤池和无阀滤池即属等速过滤的滤池。

移动罩滤池属变速过滤的滤池,普通快滤池可以设计成变速过滤也可设计成等速过滤

8.双层和多层虑料混杂与否与那些因素有关虑料混杂对过滤有何影响

主要决定于虑料的密度差,粒径差及虑料的粒径级配,虑料形状,水温及反冲洗强度等因素.

虑料混杂对过滤影响如何,有两种不同的观点.一种意见认为,虑料交界面上适度混杂,可避免交界面上积聚过多杂质而是水头损失增加较快,故适度混杂是有益的;另一种意见认为虑料交界面不应有混杂现象.因为上层虑料起截留大量杂质作用,下层则起精虑作用,而界面分层清晰,起始水头损失将较小.实际上,虑料交界面不同程度的混杂是很难避免的.生产经验表明,虑料交界混杂厚度在一定时,对虑料有益无害.

10.虑池反冲洗强度和虑层膨胀度之间关系如何当虑层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过虑层的水头损失是否同时增大为什么

当冲洗流速超过mf以后,虑层中水头损失不变,但虑层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大.

不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速mf时,增大冲洗流速只是使虑层膨胀度增大,而水头损失保持不变.

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掌握大阻力配水系统的基本原理和公式(17-32)的推导过程。

答:

一般规定:

配水系统开孔比为

=%~%为大阻力配水系统;

=%~%为中阻力配水系统;

=%~%为小阻力配水系统。

大阻力配水系统的优点是配水均匀性好,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,此外,对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池,大阻力配水系统不能采用。

小阻力配水系统可以克服上述缺点。

原理和推导过长,见书P337-339。

15、小阻力配水系有哪些形式各有何优缺点

答:

小阻力配水系的形式有:

钢筋混凝土穿孔(或缝隙)滤板;穿孔滤砖;滤头。

用时主要考虑的因素有:

造价、配水均匀性、孔口易堵塞性、强度、耐腐蚀性

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

答:

虹吸辅助管中落水使上升管中水位上升,一直到达最高位;到达最高位后,下落水流伴随下降管的水流一起下落,导致真空度陡增,产生连续虹吸水流;水箱水位降至虹吸破坏口时,水位开始下降。

虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示终期允许水头损失值H。

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,池底设有一排小孔,既可以作过滤时进水用,冲洗时又可供横向扫洗布水用,这是V型滤池的一个特点。

V型滤池的主要特点是:

(1)可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。

由于反冲洗时滤层不膨胀,故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀,不发生水力分级现象。

即所谓“均质滤料”,使滤层含污能力提高。

一般采用砂滤料,有效粒径,不均匀系数

(1),滤层厚约。

(2)气、水反冲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。

第十八章消毒

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。

目前水的消毒方法主要有:

氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒、紫外线消毒。

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。

ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。

ClO2的最大优点是不会与水中有机物作用生成三氯甲烷。

ClO2消毒还有以下优点:

消毒能力比氯强,故在相同条件下,投加量比cl2少;ClO2余量能在管网中保持很长时间。

消毒效果受水的ph值影响极小。

作为氧化剂,ClO2能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。

它与酚起氧化反应,不会生成氯酚。

缺点是:

ClO2本身和ClO2-对人体红细胞有损坏,有报导认为,还对人的神经系统及生殖系统有损害。

氯胺消毒的优点是:

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;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。

次氯酸钠消毒优点是:

用海水或浓盐水作为原料,产生次氯酸钠,可以现场配置,就地投加,适用方便,投量容易控制。

缺点是需要有次氯酸钠发生器与投加设备。

臭氧消毒优点:

不会产生三卤甲烷等副产物,其杀菌和氧化能力均比氯强。

缺点是:

中间产物可能存在毒性物质或致突变物。

漂白粉的优缺点没找到。

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。

水中所含的氯以氯胺存在时,称为化合性氯。

自由性氯的消毒效能比化合性氯高得多。

19章水的其他处理方法

思考题

1、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害

答:

含铁、锰会使水有色、臭、味,水质影响工业产品质量,使用具染色,洗涤染渍。

含高氟水会引起慢性氟中毒。

2、为了加快铁的氧化速率,可以采取什么措施并说明理由。

答:

措施①PH>时,氧化速率与『OH-』2成正比,故增大PH值可加快速率;

PH<时,氧化速率是非常缓慢的。

②有催化剂如氢氧化铁覆盖膜可以加快氧化速率。

3.地下水除铁时常用什么工艺为什么地下水除锰比除铁困难

答:

地下水常采用曝气氧化工艺。

由于铁的氧化还原电位低于锰,容易被O2氧化,相同PH时二价铁比二价锰的氧化速率快,以致影响二价锰的氧化,因此地下水除锰比除铁困难。

5.除铁、除锰滤料的成熟期是指什么任何滤料是否需到成熟期后才出现催化氧化作用

答:

滤料从开始使用到其表面覆盖有氧化物,形成氢氧化物膜所需的时间称为成熟期。

滤料在形成氢氧化物膜后即有催化作用,故在达到成熟期之前已有催化氧化作用。

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