水质工程学复试.docx

1、水质工程学复试第一章 水质与水处理概论1、天然水体中的杂质分类按水中杂质的尺寸,可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物。从化学结构上可分为无机物、有机物和生物.按杂质的来源可分为天然杂质和污染性杂质。2、水体富营养化:富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在藻类过量生长3、两个相关的水质指标描述水体的自净过程：生化需氧量BOD:该值越高说明有机物含量越高，水体受污染程度越严重。水中溶解氧D:是维持水生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件，D值越高说明水中有机污染物越少。 4、生活饮用水水质常规检验项目和限制:项目限值色度不超过15度,并不得呈现其他颜色浑浊度不超过1度（TU），特殊情况下不超过5度(NT

2、U)砷0。0mL氟化物。0mg细菌总数1（Fm)总大肠杆菌群每100m水样中不得检出游离余氯在与水接触30分钟后应不低于0。3mgL，管网末梢水不应低于0。g/L(适用于加氯消毒）第三章 凝聚与絮凝1、胶体的稳定性：指交替颗粒在水中长期保持分散状态的特性。动力稳定性。布朗运动；带电稳定性.静电斥力；溶剂化作用稳定性2、胶体稳定存在的原因：胶体的双电层结构:胶体粒子可以通过吸附而带有电荷,同种胶粒带同种电荷,而同种电荷会相互排斥，要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷.胶体粒子在不停的做布朗运动。、胶体的凝聚机理：压缩双电层作用:水处理所去除的胶体主要为带负电的胶体，常用的铝盐、铁盐混凝

3、剂产生的带正电和的高价金属羟基聚合离子可以起到压缩双电层的作用。高价电解质压缩双电层的能力优于低电解质离子,所以，一般选作混凝剂的多为高价电解质。如：F3、L3吸附电中和作用：指胶体号离子微粒表面吸附异、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷,减少了胶体颗粒间的静电斥力,使胶体颗粒更易于聚沉.吸附架桥作用：指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机物或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶粒间并不直接接触，高分子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥一样将它们连接起来。网捕卷扫作用:指投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的具有三维立体结构的水合金属氧

4、化物沉淀,当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时,会像多孔的网一样,将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来.4、絮凝机理:异向絮凝:有布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。同向絮凝:由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝5、影响絮凝效果的主要因素：客观因素：水温（适宜2030）、P值、碱度、水中浊质颗粒浓度。主观因素：混凝剂的种类及投加方式，水力条件。混凝剂有干投和湿投两种投加方式(硫酸铝以稀溶液形式投加较好，而三氯化铁则以干投或浓溶液投加较好)6、混凝剂的种类及其优缺点:无机盐类混凝剂:硫酸铝:三氯化铝硫酸亚铁高分子混凝剂:聚合氯化铝(PA）聚合硫酸铁（FS）:合成有

5、机高分子混凝剂:聚丙烯酰胺PM、聚氧化乙烯PO。、混凝过程:混凝剂的配制、计量、投加、快速混合、絮凝反应。8、混合设施及方法：水泵混合:混合效果好,不需另建混合设施,节省动力，各种类型的水厂均可采用。以下情况不宜采用水泵混合：当所用混凝剂具有较强的腐蚀性时,长期运行可能对水泵叶轮有腐蚀作用；当取水泵房距离净水厂较远时不宜采用，因为原水在长距离的输送中,可能过早地在管中形成絮凝体，一经破碎难于重新聚集。通常水泵混合用于取水泵房与净水厂之间的距离小于150时。水力混合:构造简单,但难以适应水质、水量等条件的变化,占地面积大,目前已很少采用。管式混合:构造简单,无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。

6、其缺点是水头损失稍大，流量过小时混合效果下降。机械混合:优点是混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规模的水厂；缺点是增加机械设备并相应增加维修工作量。9、絮凝设施:隔板絮凝池:通常用于大中型水厂,具有结构简单,管理方便的优点；缺点是流量变化大时絮凝效果不稳定，絮凝时间长,池子容积较大。机械絮凝池:优点是可随水质、水量变化而随时间改变转速以保证絮凝效果；缺点是因增加了机械设备而增加了机械维修工作量。折板絮凝池:优点是水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断，形成众多的小涡旋,提高了克里碰撞絮凝效果;缺点是安装维修较困难,且费用较高。栅条絮凝池：效果好,水头损失小,絮凝

7、时间短,但存在末端池底积泥现象,或在网格上滋生藻类,堵塞网眼。第四章 沉淀、沉淀的分类：自由沉淀:适用于低浓度的离散颗粒，颗粒在沉降过程中,其形状、尺寸、质量均不变，颗粒之间无相互干扰，因此在沉降过程中颗粒沉降速度不变。絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用，颗粒絮凝长大，沉降速度逐渐增大。拥挤沉淀(受阻沉淀)：因颗粒的浓度过高,颗粒在沉淀的过程中相互干扰,不同颗粒以相同的速度成层下降,并形成明显的固液界面。压缩沉淀:在颗粒浓度极高的情况下，颗粒在相互支撑的条件下受重力的作用被进一步挤压。压缩沉淀主要用于污泥浓缩池的设计。2、理想沉淀池:一般平流沉淀池前部为进水区，后部为出水区,下部为沉泥区，

8、中部为沉淀区,中部沉淀区若符合以下规定,称为理想沉淀区：进水均匀地分布于沉淀区的始端,并以相同的速度水平地流向末端;进水中颗粒杂质均匀地分布于沉淀区始端,并在沉淀区进行着等速自由沉降；凡能沉降至沉淀区底的颗粒杂质便认为已被除去，不再重新悬浮进入水中。3、表面负荷:单位沉淀面积上承受的水流量流量计算：Q=V（水平)、斜管（板）沉淀池：在城市自来水的混凝沉淀池中,斜板、斜管的倾角多采用0。斜管（板)沉淀池对原水浊度适应性较平流沉淀池差;斜管(板）沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管(板)中的水流方向,斜管(板)沉淀池分为异向流、同向流和侧向流三种。斜管(板)沉淀池具有停炉时间短、沉淀效率高

9、、节省占地、适用范围广(在大、中、小型水厂均可用)等优点，但存在斜管费用较高，且需要定期更新等问题。5、澄清池：颗粒在某时刻的浓度值与水中絮体的体积浓度有关，在给定t值的条件下，随水中絮体体积浓度的增大而减小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,就能大大提高原水中细粒悬浮物的絮凝速率。澄清池就是按这个原理设计的。第五章 过滤1、滤速：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量。水在慢滤池中的过滤速度一般为0.10。3/h快滤池的虑速可达50/。快滤池：主要用来过滤经过混凝以后的水。快滤池工作过程：主要包括过滤和反冲洗。配水系统:作用：1

10、反冲洗时，均匀分布反冲洗水；2过滤时收集过滤水。承托层:作用：支持滤料,防止滤料层从配水系统流失;均匀布置反冲洗水。滤层:由滤料构成冲洗排水槽：用以均匀排除反冲洗水。过滤过程:过滤时,由进水管向池内滤层上不引入滤前水，水由上向下经过滤层过滤,滤后水由下部配水系统汇集后,经出水管流出持外。过滤持续进行到滤层被堵塞，停止进水和排水，由反冲洗管向池内送入反冲洗水,经配水系统均匀分配后,由下向上对滤层进行冲洗,冲洗后的废水溢流入上部排水槽,再经排水管引出池外排入废水渠道。反冲洗结束后,停止供应反冲洗水并关闭排水阀，恢复出水和进水，重新开始过滤过程。 为了控制过滤和反冲洗的进行，在进水管、出水管、反冲洗

11、管、排水管上都设有阀门。此外在下部出水管处还接出一个短管。3、滤料：滤料应满足的要求:具有足够高的机械强度；具有良好的化学稳定性；具有用户要求的颗粒尺寸和粒度组成.滤料的规格：包括滤料颗粒的大小和滤料的级配分布两个方面。滤料的有效料径0：滤料中小于该粒径的颗粒的质量占滤料总质量的0。滤料的不均匀系数K0：d80与d10的比值。K0=d80/d0K8代表了材料的不均匀程度。K80越大,表示粗细颗粒分布越大,对于过滤和反冲洗越不利。K80越接近,滤料的大小越均匀,过滤和反冲洗的效果越好.为使滤料较均匀些,希望K80不大于表示滤料规格的参数：最小粒径和最大粒径。常用的滤料是:石英砂和无烟煤。比表面积

12、：单位重量或体积的滤料所具有的变面积.单位cm2/或c2cm3。4、快滤池的运行:滤池的过滤作用水头:是指滤前水的最高水位与滤后水水位（常为清水池水位)之差普通快滤池常取过滤作用水头为。3。负水头现象：当过滤进行到一定时刻时,从滤料表面到某一深度处失超的滤层的水头损失高过该深度处的水深，该深度处就出现负水头.负水头的危害:增加滤层局部阻力,增加了水头损失;空气泡会闯过滤料层,上升到滤池表面,甚至把煤粒这种轻质滤料带走.避免率池中出现负水头的方法:一是增加砂面上的水深；二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量。单位g.cm或k/m、配水系统:大阻力配水系统、

13、中阻力系统、小阻力系统。反冲洗时配水不均匀的危害：滤池中砂层厚度分布不同；过滤时,产生短流现象，使出水水质下降；可能导致局部承托层发生移动,造成漏砂现象.大阻力配水系统:基本原理:由于承托层与滤料层的阻力系数之和S2不能改变,只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数S,才能增大S1S。增大孔口阻力系数S1就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口的出流量影响。特点:a配水均匀性好；b.结构复杂；c。但管道容易结垢；d.孔口水头损失大,因而要求反冲洗水压高.普通快滤池一般采用大阻力配水系统（穿孔管配水系统)小阻力配水系统:特点:.反冲洗水头小;b。配水均匀性较差;c。滤池面积较

14、大时,不易采用小阻力配水系统。虹吸滤池、无阀滤池和移动冲洗罩滤池常采用小阻力配水系统(格栅、孔板、穿孔渠、滤头)6、滤池冲洗：冲洗的目的是清除滤层中截留的污物，恢复滤池过滤能力。常用的方法有:高速水流反冲洗气、水联合反冲洗：该方法既能提高冲洗效果，又可节省冲洗水量。对滤层进行气水反冲的形式:先气后水;先气水后水；先气后气水再水.表面助冲加高速水流反冲洗7、过滤方式:恒速过滤：在恒速过滤状态,由于滤层逐渐被都堵塞，水头损失随时间逐渐增加,滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水位时,过滤停止以待冲洗。无阀滤池和虹吸滤池是典型的恒速过滤池。递降速过滤:移动冲洗罩滤池是典型的递降速过滤滤池。8、直接过

15、滤:定义:原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤。方式：a。原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤,称为“接触过滤”;b。原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为“微絮凝过滤。特点：。采用双层或三层滤料滤池;b采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。要求：a。原水浊度和色度较低且水质变化小,常年原水浊度低于0度;b.滤速应根据原水水质决定,浊度偏高时应采用较低滤速。、滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称为“滤层含污能力”,单位g/cm3或kg/m3。0、普通快滤池每一格上具有个阀门:进水阀、清水出水阀、反冲洗进水阀、反冲洗出水阀；三阀滤池少一个进水阀。、型滤池:定义：是一种快滤池，采用气、水联

16、合反冲,因进水槽设计成V字形而得名,其主要特点是采用较粗滤料或较厚滤层以增加过滤周期。优点：采用均质滤料过滤；滤料层含污容量大,出水水质较好，过滤周期较长,过滤速度较高;采用气水联合反冲洗,冲洗水量小，冲洗效果好；容易实现自动过滤和冲洗.缺点:对冲洗操作要求严格，需要鼓风机等机械。12、无阀滤池:(重力式无阀滤池）:一般用于单位面积不大于6平米的小型水厂优点：不需大型阀门，冲洗完全自动,造价较低，操作管理较为方便，过滤过程中不会出现负水头现象.缺点:池体结构复杂,滤料装卸困难,冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高。1、移动冲洗罩滤池：适用于大、中型水厂优点:池体结构简单,无需冲洗水箱（塔),无大

17、型阀门,管件小,采用泵吸式冲洗罩时池深较浅，与同规模的普通快滤池相比造价较低.缺点：不能排放初滤水，机电及控设备较多，自动控制与维修较复杂；虹吸滤池：通常由6格滤池组成，双排对称布置，一般设计成矩形或圆形,每一滤格进水和排水采用虹吸管,省去普通快滤池所需的阀门。采用小阻力配水系统。因过滤时进水量恒定，属等速过滤。滤池冲洗用水由其余各格过滤水提供，因此可不设冲洗水箱或冲洗水泵.虹吸滤池比普通快滤池高2m左右。设计要求:最少分格数应按滤池在低负荷运行时,仍能满足一格滤池冲洗水量的要求确定;冲洗时的压力损失可采用.5;冲洗压力应计算确定,宜采用.01。2m，并应有调整冲洗压力的措施;进水管和虹吸排水

18、管的断面面积根据流速计算确定:进水管6.0m/s;排水管1。41。6m/s。第六章 吸附1、吸附：在两相界面层中，某物质浓度能够自动地发生富集的现象。吸附剂:通常具有吸附能力的物质，如活性炭.吸附质:被吸附在吸附剂表面的物质。2、活性炭；应用方法:粉末炭PAC、粒状炭GAC功能: 臭和味的去除; 总有机碳的去除；消毒副产物前驱物的去除; 挥发性有有机物的去除；人工合成有机物的去除。3、粒状活性炭的再生方法有:热再生法、化学再生法、化学氧化再生法、生物再生法、超声波再生法、湿式氧化再生法。4、常用的吸附剂：活性炭、沸石、硅藻土、活性氧化铝、粉煤灰.5、影响吸附性能的因素: 吸附剂的性质;极性;

19、吸附质分子和不饱和度; 吸附质的性质; 吸附质浓度较低时，提高浓度可增加吸附量。第七章 氧化还原与消毒、水处理中常见的氧化剂：氯、臭氧、二氧化氯、过氧化氢、高锰酸盐、高铁酸盐。2、氯消毒机理:一般认为,氯消毒过程中主要通过次氯酸HOCL起消毒作用，当HOC分子到达细菌内部时,与有机体发生氧化作用而使细菌死亡。3、臭氧预氧化对水处理效果的影响：除藻除臭；控制氯化消毒副产物; 氧化助凝以及生成其他一些氧化副产物。4、目前主要控制水中氯化消毒副产物的技术有三种:强化混凝、粒状活性炭吸附、膜过滤。、折点加氯法:水中加氯量可分为需氯量和余氯量两部分需氯量指用于灭火水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消

20、耗的部分;余氯则是为了抑制水中残留病源微生物的再度繁殖。折点加氯法因游离氯的氧化能力强,具有消毒效果好,可以同时去除水中的部分臭、味、有机物等优点,被广泛采用，不足之处是:在对受到污染的水进行消毒时，因游离性氯的氧化能力强，会与水中有机物反应，生成三卤甲烷、卤乙酸等具有“三致作用”的消毒副产物.此外,折点氯化的水的氯味较大。对于一些受到较严重污染的水源,原水氨氮浓度较高,如采用折点氯化法则加氯量极大，费用过高且产生大量副产物.生活饮用水水源水标准规定:水源水中氨氮的最大允许浓度为0。mg。6、折点氯化:加氯量超过折点需要量时成为折点氯化。7、消毒效果：臭氧 二氧化氯 氯 氯胺 从消毒后的致突变

21、活性看，则:氯 氯胺 二氧化氯 臭氧8、CO2在给水处理中的制取方法有两种:用亚铝酸钠和氯制取： CL+H2OHOCLHLCL+2aL2LO2aCL+H2O CL2+2aCLO22CO+2NaCL用酸与亚铝酸钠反应制取:5NaLO24HCLCL+NCL2H2O10NCL2+5H2S48CLO5N2SHCL+4H2O9、值：消毒剂的浓度C，消毒剂与水接触的时间T，这两者的乘积即为CT值。0、臭氧消毒:臭氧能将大部分无机物氧化,在预臭氧化中，臭氧可以有效地将水中溶解性铁、锰等无机离子转化成难溶解性氧化物质而从水中沉淀出来,从而在混凝沉淀与过滤中得到有效去除。第九章 膜滤技术1、膜滤：膜实质上是一种

22、分离介质,是两相分离的手段和物质选择性传递的屏障，膜滤过程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，从而达到分离或提纯的目的。、膜滤的分类:按膜的来源分有：天然膜和人工合成膜按膜的组件分有：管式、毛细管式、中空纤维式、板框式和卷式按分离机理分有：多孔膜、无孔膜和载体莫3、微滤和超滤的基本原理： 微滤和超滤都是在静压差的推动力作用下进行的液相分离过程，从原理上说并没有本质上的差别,同为筛孔分离过程。在一定的压力差作用下,原料液中水喝小的溶质粒子从高压侧透过膜到低压侧,产生透过液,而原料液中大粒子组分被膜截留，使剩余滤液中的浓度增大成浓缩液。通常，能截留分子量在

23、05000分子的膜分离过程成为超滤,只能截留更大分子的膜分离过程成为微滤.第十章 水的冷却1、水的冷却系统：常见的有直流式和循环式两种2、冷却构筑物有：水面冷却池、喷水冷却池和冷却塔3、循环冷却水处理：主要从沉积物控制、腐蚀控制和微生物控制三方面入手第十二章 其他处理方法化学沉淀法：是指向水中投加某些化学物质，使之和水中某些溶解性物质发生直接的化学反应,生成难溶的沉淀物,然后进行固液分离,从而主要除去水中溶解性物质的一种处理方法。电解:电解质溶液在电流的作用下,发生电化学反应的过程。吹脱、汽提法:用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质,即将气体(载气)通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和

24、挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移，从而达到脱除目标物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提第十八章 典型给水处理系统给水处理任务:是将不符合用户要求的原水加以处理，使之符合用户对水质的要求。藻类的危害:藻类的大量繁殖使水的感官性状不良,因为藻类会产生许多臭味物质，使水产生异臭、异味;某些藻类在一定环境下会产生藻毒素，对人体健康有害；藻类及其分泌物与氯作用，还会生成氯化消毒副产物；藻类的密度小,不易沉淀出去,进入滤池后会堵塞滤池，使运行周期缩短，反冲洗水量增加,严重时甚至会导致水厂停运;藻类及其分泌物不利于混凝,使混凝剂等投药量增加；未被去除的藻类进入输配管网,称为可被细菌

25、利用的可同化有机物,从而降低了水的生物稳定性。除藻的原因:为了使水环境、水生态系统不遭破坏。除藻的方法：向水体投加硫酸铜或柠檬酸铜; 混凝; 气浮; 在常规工艺前设置生物处理构筑物；在常规工艺前设置微滤机除藻; 向水中投加粉末活性炭或采用颗粒活性炭过滤吸附除藻。第十九章 特种水源水处理工艺系统地下水除铁的方法:曝气氧化法:利用空气中的氧将二价铁氧化成三价铁使之析出,然后经沉淀、过滤去除;氯氧化法:氯是比氧更强的氧化剂,可在广泛的PH值范围内将二价铁氧化成三价铁，反应瞬间即可完成;接触过滤氧化法:以溶解氧为氧化剂，以固体催化剂为滤料，来加速二价铁氧化的除铁方法。 我国生活饮用水卫生标准规定含铁量

26、不超过0。3mg/L饮用水含氟高的危害:高于。gL时会引起氟斑牙;6mg/L时会发生骨氟中毒；超过0mg/L时会发展为致残性氟骨症。 我国生活饮用水卫生标准规定，水中氟浓度应保持在.51。mg/以内。3、我国生活饮用水卫生标准规定水中砷含量应不超过50ug/L(以As计)补充:斜板(管)沉淀池的特点与工艺设计原理：由沉淀效率 =u/u0=ui/(Q/A)公式可知:在原体积不变时,增加沉淀面积,可使颗粒去除率提高。斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度(一般6左右）的板（管)状组件置于沉淀池中构成,水流可从上向下或从下向上流动,颗粒沉于斜管底部,而后自动下滑。 斜板（管)沉淀池的沉淀面积明显大于平

27、流沉淀池,因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。优点:沉淀面积增大;2。沉淀效率高,产水量大;3。水力条件好，Re小，F大,有利于沉淀 缺点:1。由于停留时间短，其缓冲能力差；2。对混凝要求高;3。维护管理较难，使用一段时间后需要更换斜板（管)澄清池 分泥渣悬浮型和泥渣循环型两种脉冲澄清池:特点是澄清池的上升流速发生周期性的变化，这种变化是由脉冲发生器引起的靠脉冲方式进水,悬浮层发生周期性的收缩和膨胀. 有利于颗粒和悬浮层接触; 悬浮层污泥趋于均匀； 还可以防止颗粒在池底沉积;处理效果受水量、水质、水温影响较大;构造复杂。机械搅拌澄清池优点:处理效果好,稳定；适用于大、中水厂缺点：维修维护工作量较大；启动时有时需人工加土和加大药量。水力循环澄清池优点:不需机械搅拌,结构简单缺点:反应时间短,运行不稳定，泥渣回流控制较难,不能适应水温、水质、水量的变化，只能用于小水厂沉砂池主要作用:分离比重较大的无机颗粒；减轻磨损;减轻沉淀池的负荷。主要类型：平流式沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池、钟式沉砂池。平流式沉砂池优点：截留无机颗粒效果较好,工作稳定，结构简单，排沉砂方便。