水质工程学1课后题.docx

1、水质工程学1课后题 1.水体富营养化：富含磷酸盐和某些形式氮素的水在阳光和其他环境条件适宜情况下水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异氧微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象2水质标准：用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值3反应器：发生化学反应的容器4停留时间分布函数用一个函数E(t)来描述物料的停留时间分布情况的函数5水处理工艺流程：通常将多种基本单元过程相互配合组成一个水处理工艺过程6凝聚：指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程絮凝：脱稳的胶体或微小的悬浮物结成大的絮凝体的过程混凝：通过某种方法（投加

2、化学药剂）使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集过程7水中造粒：在利用有机高分子絮凝剂的混凝过程中，由体系外部供给一定能量，在某些条件下就会产生密实的颗粒状絮凝体的现象8气浮：气泡的密度比水小得多，所以气泡能在水中上浮，将水中的杂质颗粒粘附与气泡上，就能加快分离速度，在较短的时间里实现固，液分离。9表面负荷：单位沉淀面积上承受的水流量10过滤：使固-液混合物通过多孔材料（过滤介质），从而截留固体并使液体通过的过程。11滤料的比表面积：单位体积滤层中滤料的表面积12滤速：单位过滤面积在单位时间内的滤过水量，计量单位常以m/h表示。13等速过滤：滤池在整个过滤周期中滤速保持不变等水头过滤：过滤时池内滤上水

3、位不变。14吸附：是指在两相界面上，物质的浓度自动发生富集的现象。吸附平衡：当吸附质的吸附速率=解吸速率（V吸附=V解吸）即单位时间内吸附数量等于解吸数量则吸附质在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变化达到吸附平衡吸附等温线：在恒温吸附平衡状态下单位吸附剂的吸附容量q和平衡液平衡浓度C间的关系曲线。15消毒：将水体中的病原微生物灭活，使之减少到可以接受的程度。消毒评价指标：主要以大肠杆菌作指标和以余留消毒剂浓度作指标。16自由性氯：水中HOCL和OCL-中所含的氯总量。化合性氯：水中所含的氯以氯胺形式存在。17离子交换及其平衡：当溶液中离子扩散进入树脂内部的速率与交换的离子扩散进入溶液

4、速率相等时达到了离子交换平衡，符合质量作用定律。18离子交换树脂的选择性及交换容量：由于离子交换树脂对于水中各种离子吸着或吸附的能力不相同，对于其中一些离子很容易被吸着而对另一些离子却很难吸着。被树脂吸着的离子在再生的时候有的离子很容易被置换下来而有的却很难被置换。离子交换树脂的上述这种性能称之为选择性树脂的交换量又称作交换容量，是指单位质量或体积（g或mL）的离子交换树脂所能够交换出离子的物质的量（mol）。19水的软化和除盐：软化是指降低硬度。除盐是指降低含盐量。20膜滤：以选择性透过膜为分离介质在其两侧施加某种推动力，使原料侧组分选择性地透过膜，达到分离或提纯目的。膜污染：是指膜在过滤过

5、程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理化学作用或机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞等作用，使膜产生透过通量与分离特性不可逆变化的现象21截留率：溶液经超滤处理后被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。22渗透通量：膜分离过程中单位时间内单位膜面积上物质透过量，渗透通量=渗透系数推动力23水的冷却：在循环冷却水系统中使用从换热设备流来的冷却水降低温度的水处理方法。24干球湿球温度：干球温度是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温。湿球温度是指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线

6、下降至100%相对湿度线上，对应点的干球温度。25浓缩倍数：在循环冷却水中由于蒸发而浓缩的溶解固体与补充水中溶解固体的比值，或指补充水流量对排污水流量的比值。在实际测量中，通常为循环冷却水的电导率值与补充水的电导率之比。26腐蚀：由于与周围介质相互作用，材料-金属遭受破坏或材料性能恶化的过程27钝化：某些金属或合金在特殊环境条件下失去化学活性，由活化态转为钝态1天然水体中的杂质和污染水体中的污染物主要有哪些？按化学性质分类天然水体：无机杂质，有机杂质，微生物杂质污染水体：可生物降解的有机污染物、难生物降解的有机污染物、无直接毒害作用的无机污染物、有直接毒害作用的无机污染物2水体富营养化产生的原

7、因和危害？答:产生原因：水体受到氮，磷污染的结果危害：a使水体变得腥臭难闻b降低水的透明度c消耗水中的溶解氧d向水体中释放有毒物质e影响供水水质，增加供水成本f对水生生态的影响3我国饮用水水质标准（GB5749-2006）包括哪四类指标？A微生物学指标B水的感官性状指标和一般化学指标C毒理学指标D放射性指标4水的物理化学处理方法主要有啥？混凝.沉淀和澄清.浮选.过滤.膜分离.吸附.离子交换.中和.氧化和还原5饮用水的生物处理方法主要有哪些？答:处理方法：好氧处理，厌氧处理6常规处理工艺流程的组成及去除目标？答：A典型地表水处理流程：原水-混凝-沉淀-过滤-消毒-饮用水B典型除污染给水处理流程：

8、原水-预氧化-混凝-沉淀-过滤-活性炭吸附-消毒-饮用水C一般冷却水过程：（自然沉淀）原水-自然沉淀-冷却用水（混凝沉淀）自然沉淀-混凝-沉淀-冷却用水7受污染水源水净化处理的主要对策？强化常规处理、预处理、深度处理、水源水质改善。8反应器理论在水处理中有何应用？应用能够确定水处理装置的最佳形式，估算所需尺寸确定最佳操作条件9胶体的双电层结构(图)、胶体稳定性(3个)？胶体稳定性：胶体在水中长期保持分散状态的特性。A动力学稳定性：强烈、无规则的布朗运动对抗重力作用而不下沉，强弱与分散度和分散介质粘度有关。B带电稳定性：带同号电荷的胶粒之间存在静电斥力对抗范德华引力而稳定，强弱取决于电荷量和颗粒

9、之间距离。C溶剂化作用稳定性：胶粒与水作用形成水化层，阻碍胶粒相互接近而稳定。10混凝机理（凝聚4个、絮凝2个）？凝聚：压缩双电层、吸附-电中和、吸附-架桥、网捕-卷扫A压缩双电层：原理：根据DLVO理论，比较薄的双电层能降低胶粒之间的排斥能，两胶粒之间的作用力由排斥力为主变为吸引力为主时，胶粒会互相接近发生凝聚。方法：向水中加入高价正电荷会置换胶粒表面上的反离子（原有的低价正离子），正离子的数量减少导致双电层厚度变薄，胶粒表面电位降低，当或max=0，胶粒即可发生凝聚。B吸附电中和：原理：胶粒表面吸附异号离子，异号胶粒或带异号电荷的高分子，中和胶粒本身所带的部分或全部电荷，从而降低电位，减少

10、胶粒之间的静电斥力，使胶粒互相接近发生凝聚。但过量吸附使胶粒表面电性发生反转而再稳定。主要驱动力：包括静电引力、范德华引力、氢键和配位键等。C吸附架桥：原理：胶粒通过吸附有机或无机高分子混凝剂助凝剂而架桥连接，使胶粒相互凝聚成大的絮凝体而脱稳。方法：与不带电荷、带异号电荷、带同号电荷的高分子物质架桥（范德华引力、氢键、配位键、电中和等）高分子物质投加量：过少不架桥，过多覆盖保护。D网捕卷扫：原理：向水中投加金属盐混凝剂后，金属离子水解和聚合后形成较大量的具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀物，当此沉淀物体积收缩沉降时，网捕卷扫胶粒。絮凝：同向絮凝，异向絮凝A异向絮凝：由布朗运动引起的脱稳胶粒碰

11、撞聚集。不规则运动/碰撞、强度随胶粒粒径增大而减弱，当絮体增加到一定尺寸，不再起作用。B同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成流体运动引起的脱稳胶粒碰撞聚集。11影响混凝效果的因素？答：水温，水的PH，水的碱度，水中浊度颗粒浓度，水中有机污染物，混凝剂种类和投加量，混凝剂投加方式，水力条件12混凝过程的控制指标和要求？混合（凝聚）过程：对水流进行剧烈搅拌，主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳。平均G7001000s-1，时间T1030s，一般2min。此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。絮凝过程：主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果

12、G、T有关，常以G值和GT值作为控制指标。平均G2070s-1，GT1104105随着絮凝的进行，G值应逐渐减小14沉淀的类型及特点？A自由沉淀-悬浮物质浓度不高，颗粒之间互不碰撞，呈离散状态；沉速不变，各自独立完成沉淀过程B絮凝沉淀-悬浮物质浓度为50-500mg/L；颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用；颗粒粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快C区域沉淀-悬浮物质浓度500mg/L；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；颗粒群结合成一个整体向下沉淀，形成清晰的液固界面，沉淀显示为界面下沉D压缩沉淀-颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的

13、间隙水，使污泥得到浓缩15理想沉淀池及斜板沉淀池理论？理想沉淀池理论：在保持截留沉速u.和水平流速v都不变的条件下，减小沉淀池的深度就能相应的减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度斜板沉淀池理论：在原体不变时增加沉淀面积可使颗粒去除率提高，斜板沉淀池与水面呈一定的角度水流可从上而下或从下而上流动，颗粒沉于斜板底部而后自动滑下，其沉淀面可提高单位面积的产水率或沉淀效率16影响沉淀效率的主要因素？答：影响因素:有A雷诺数B弗罗德数C水深D沉淀时间E浑水异重流17澄清池的工作原理？答;基本原理：如果能在池内形成一个絮体体积浓度足够高的区域，使投药后的原水进入该区域与具有很高体积浓度的粗粒絮体接触，就能大大提

14、高原水中的细粒悬浮物的絮凝速率18水中造粒的原理条件控制？1底部进水区：脱稳颗粒与高分子絮凝剂充分混合2造粒区：在机械、水力剪切作用下微小颗粒在大粒径高密度的成熟结团体表面实现逐一附着模式进行平衡造粒3分离区：上升流速降低进行固液分离4集泥区：落入的泥粒进行浓缩排出底部5集水装置：分离区上方收集处理水。19过滤去除悬浮物的机理及提高滤池截污能力（过滤效果）的措施？过滤去悬机理：在滤层的孔隙中，悬浮颗粒从水中运动到滤料表面，并附着在上面，悬浮颗粒必须经过迁移和附着两个过程才能实现去除过程提高过17澄清池的工作原理？答;基本原理：如果能在池内形成一个絮体体积浓度足够高的区域，使投药后的原水进入该区

15、域与具有很高体积浓度的粗粒絮体接触，就能大大提高原水中的细粒悬浮物的絮凝速率18水中造粒的原理条件控制？1底部进水区：脱稳颗粒与高分子絮凝剂充分混合2造粒区：在机械、水力剪切作用下微小颗粒在大粒径高密度的成熟结团体表面实现逐一附着模式进行平衡造粒3分离区：上升流速降低进行固液分离4集泥区：落入的泥粒进行浓缩排出底部5集水装置：分离区上方收集处理水。19过滤去除悬浮物的机理及提高滤池截污能力（过滤效果）的措施？过滤去悬机理：在滤层的孔隙中，悬浮颗粒从水中运动到滤料表面，并附着在上面，悬浮颗粒必须经过迁移和附着两个过程才能实现去除过程提高过滤效果：反力度过滤，均质滤料21分析大、小阻力配水系统能够

16、配水均匀的原因？答：孔口水头损失远高于配水系统中各孔口处沿损失的差别，由此相对消除了滤池中各孔口位置不同对配水均匀性的影响，实现了配水均匀。24影响活性炭吸附的主要因素？活性炭的性质、吸附质的性质、其他因素（溶液pH值无机离子组成以及含量无机沉淀等活性炭与水处理化学药剂的反应）25分析活性炭吸附过程？答：1.吸附质在主体溶液中传质（液膜扩散、颗粒外部扩散）：混合分子扩散2.吸附质在活性炭表面水膜中的传质（颗粒内部扩散）：FICK定律：浓度梯度、水膜厚度3.吸附质在活性炭孔内的扩散及表面吸附反应：吸附质被吸附在细孔内表面上。26活性炭的净水功能及在饮用水处理中的应用？答功能1去除嗅味2总有机碳T

17、OC的去除3消毒副产物DBPs前驱物质的去除4挥发性有机物VOCs的去除5人工合成有机物SOCs的去除用途：主要除臭其次助凝28主要的消毒方法及消毒机理？答：消毒方法：化学药剂氯氯胺臭氧二氧化氯；高锰酸钾等氧化剂金银汞等某些重金属离子物理法；热光和辐射波长254-265nm紫外线；阳离子表面活性剂季胺类、吡啶鎓消毒机理：1.破坏细胞壁2.改变细胞通透性3.改变微生物的DNA或RNA4.抑制酶的活性。29比较氯、氯胺、二氧化氯、臭氧消毒的优缺点？答：氯优点：杀菌能力强缺点：消毒同时会与水中有机物进行取代反应，生成一些对人体健康具有潜在危害的卤代副产物；受温度和pH值的影响。氯胺优点：优点：水中含

18、有有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时可大大减小THMS的可能性；能保持水中余氯较久，适用于供水管网较长的情况。缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独使用的情况较少。二氧化氯优点：灭菌能力强、具有广谱杀菌性；副产物少，几乎不与水中的有机物作用而生成有害的卤代有机物；成本高于氯却低于臭氧。缺点：易挥发、以爆炸。臭氧优点：杀菌除藻除臭；控制氯化消毒副产物；缺点：臭氧氧化副产物会导致管网细菌的二次繁殖。30臭氧对有机物的氧化特性、臭氧化对水处理效果的影响、臭氧化-生物活性炭的除污染技术原理？答：臭氧对有机物的氧化特性：1.臭氧分子直接反应2.-OH自由基间接反应。臭氧化对水处理效果的影

19、响1.杀菌除藻除臭2.控制氯化消毒副产物3.氧化助凝作用4.臭氧氧化副产物。臭氧化-生物活性炭的除污染技术原理：臭氧化氧化、分解有机物成小分子有机物，BAC吸附和生物降解31如何有效控制饮用水中的氯化消毒副产物？答去除前驱物质、改进消毒方法。35微滤、超滤、钠滤、反渗透、电渗析的推动力、分离机理及截留物？答：微滤和超滤都是在压力差推动下进行的筛孔分离过程。微滤属于精密过滤，可滤除粒径为0.0110m的微粒。超滤属于分子级分离，可截留溶液中溶解的大分子溶质（分子量1千-30万）。反渗透需要使用流体阻力大的较致密性膜需要较高的压力；纳滤需要压力介于反渗透于超滤之间；他们都是用于将低分子量的溶质从溶

20、剂中分离出来。电渗析指在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，使水中阴、阳离子作定向迁移，实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。阴膜只让阴离子通过；阳膜只让阳离子通过36超滤过程中浓差极化的产生原因及危害？产生原因溶质在膜界面处的浓度Cm高于主体溶液中浓度Cb此浓度梯度导致溶质由膜表面向主体溶液反向扩散形成边界层，增加流体阻力与局部渗透压，降低水的透过通量从而形成浓差极化危害：使超滤和微滤的渗透通量下降解决措施A预先除去溶液中大颗粒B增加料液流速以提高传质系数C选择适当的操作压力D对膜的表面进行改性E定期对膜进行清洗37水的冷却原理？在冷却构筑物中以空气为冷却介质,由蒸发传

21、热接触传热和辐射传热过程共同作用。38电化学和微生物腐蚀的过程和机理。答：电化学腐蚀过程就是原电池的工作过程，阳极是受到腐蚀的电极，阴极是产生沉淀物的电极。由于微生物的生命活动直接或间接对材料产生腐蚀，微生物包括细菌、较大的藻类和及原生动物。如出现在冷却、热交换、给水/污水系统。本质原因：微生物参与了引起腐蚀的电化学反应。33水的钠离子、氢离子、H-Na离子软化原理及反应？答：软化原理：水中Ca2+.Mg2+被RNa型树脂中Na+置换出来以后，就存留在树脂中，使离子交换树脂由RNa型变成R2Ca或R2Mg型树脂。20分析过滤过程中水头损失变化规律、负水头的产生原因及预防措施（结合图示）？清洁水头损失H0h：配水系统、承托层及灌渠水头损失之和Ht：滤层的头损失增值；Ht与时间的关系反映了滤层截留杂质与过滤时间的关系。Hmax为最大过滤水头损失，一般为2.53.0m当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负水头避免滤池中出现负水头的方法a增加砂面上的水深1.5-2米,b令滤池出口位置等于或高于滤层表面