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1、水质工程a考试水质：是指水和水中所含杂质共同构成水的物理、化学和生物学的综合性质。三水中杂质来源：自然过程，例如地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥砂和腐殖质等；人为因素，即工业废水、农业污水和生活污水的污染。这些杂质分类：按其化学结构等分为无机物、有机物和水生物；按尺寸大小可分成悬浮物、胶体和溶解物。悬浮物和胶体是使水产生浑浊现象的根源。水源水质特点：地下水，含盐量和硬度较高，水质清澈，且水源不易受外界污染和气温影响，因水质、水温稳定，一般作为饮用水和工业冷却水的水源；江河水，含盐量和硬度较低，水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浑浊度高于水，易受工

2、业废水、生活污水及其他各种人为污染，自然条件影响较大，水温不稳定。水质标准：是用水对象（包括饮用和工业用水等）所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。生活饮用水水质标准的四大类指标：微生物指标；毒理指标；感官性状和一般化学指标；放射性指标。水中消毒剂余量（余氯）：消毒剂加入水中与水接触一定时间后尚余的消毒剂量，它是保证在供水过程中继续维持消毒效果，抑制水中残余病毒微生物再度繁殖的信号；生活饮用水卫生标准检测项目为106项。中水：是因其水质介于上水（自来水）和下水（污水）之间而言的，是指城市污水或生活污水经过适当处理后达到某一规定的水质标准，可以在一定范围内作为非饮用的杂用水使用。地表水环境质量

3、标准依据地表水水域环境功能和保护目标，分五类：主要适用于源头水、国家自然保护区；主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。四自来水厂所去除的杂质主要是悬浮物和胶体颗粒。混凝：通过投加电解质可以使水中胶体颗粒及细小的悬浮颗粒相互聚结的过程。包括凝聚、絮凝两个过程，凝聚是把混凝剂水解后和胶体颗粒碰撞、改变胶体颗粒的性质，使其脱稳的过程；絮凝是在外

4、界水力扰动条件下，脱稳后颗粒相互聚结的过程。胶体颗粒的动力学稳定性：是指胶体颗粒长期处于分散悬浮状态而不聚结沉淀的性能。胶体颗粒和水组成的分散系的性质取决于胶体颗粒粒度分布。因胶体颗粒本身的质量很小，在水中的重力不足以抵抗布朗运动的影响，故而能长期悬浮在水中，称为动力学稳定。D5m时，胶体颗粒在水中的重力能够克服布朗运动及水流运动的影响，容易下沉，则称为动力学不稳定。在布朗运动下，如果胶体颗粒相互碰撞、聚结成大颗粒，其动力学稳定性随之消失而沉淀下来，则称为聚集不稳定性。胶体稳定性包括动力稳定和聚集稳定两种。其中聚集稳定性是决定胶体稳定性的关键因素。反粒子吸附层紧靠胶核表面，随胶核一起运动，称为

5、胶粒。混凝剂对胶粒的混凝作用有：压缩双电层；电性中和；吸附架桥；网捕卷扫。推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌下所造成的水体运动。由布朗运动所引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝；由水体运动所引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。由布朗运动引起胶粒碰撞聚结成大颗粒的速度，就是原有胶粒个数减少的速率，与水温成正比，与颗粒数量浓度的平方成正比，与颗粒尺寸无关。速度梯度：是相邻两层水流的速度增量与垂直于水流方向的两流层之间距离的比值。混凝机理：混合阶段，主要发挥压缩扩散层、电中和脱稳作用；絮凝阶段，主要发挥吸附架桥、网捕卷扫作用。在混合阶段，搅拌的目的主要是使药剂快速均匀

6、的分散于水中，以利于混凝剂快速溶解、聚合及颗粒脱稳。在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌，促使颗粒碰撞聚集。混凝剂的基本要求：混凝效果良好，对人体健康无害，使用方便，货源充足，价格低廉。常见的无机混凝剂：聚合氯化铝（PAC），聚合硫酸铝（PAS），聚合氯化铁（PFC），聚合硫酸铁（PFS），聚硅氯化铝（PASiC），聚硅氯化铁（PFSiC），聚硅硫酸铝（PSiAS），聚合氯化铝铁（PAFC）。非离子型高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）。助凝剂：广义上指凡是能提高混凝效果或改善混凝剂作用的化学剂。主要有骨胶、聚丙烯酰胺及其水解聚合物、活化硅酸、海藻酸钠等。影响混凝效果的主要因素

7、有：水温、水化学特性（pH值和碱度）、水中杂质性质和浓度以及水力条件等。水温对混凝效果影响明显，原因有：无极混凝剂水解反应是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；低温水黏度较大，是布朗运动强度减弱，不利于胶粒脱稳凝聚；水温低时，胶粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；水温低时，水的pH值提高，相应的混凝最佳pH值也将提高。可增加混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。水的碱度：天然水体中能中和H+的碱性物质。混凝剂投加：泵前投加；高位溶液池重力投加；水射器投加；泵投加。混合设备：水泵混合、管式混合、机械混合、水力混合池。絮凝设备：隔板絮凝池，分为往复式、回流式、竖流式；折板絮凝池，分异波折板、同波折板；机械搅板絮凝

8、池，分水平轴、垂直轴；网格栅条絮凝池。五沉淀：指水中悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离出来的过程。根据悬浮颗粒的浓度和颗粒特性，沉淀分：分散颗粒自由沉淀；絮凝颗粒自由沉淀；拥挤沉淀；压缩沉淀。气浮分离：指产生大量微细气泡黏附于杂质、絮粒之上，将悬浮颗粒浮出水面而去除的工艺。气浮特点：对混凝要求可适当降低，有助于节约混凝剂投加量；排除的泥渣含固率高，便于后续污泥处理；池深较浅、构造简单、操作方便，可间歇运行；溶气罐溶气率和释放器释放率在0.95以上，可去除水中0.9以上藻类以及细小悬浮颗粒；要求配套供气、溶气装置和气体释放器。沉淀池分类：按出水方向，分竖流式、平流式和辐流式；按悬浮颗粒沉降距离，分

9、斜管、斜板沉淀池，属浅池沉淀。理想沉淀池基本假定条件：颗粒处于自由沉淀状态，互不干扰；水流沿水平方向等速流动；颗粒沉到池底即认为被去除。表面负荷率/溢流率：代表沉淀池的沉淀能力，或者单位面积的产水量，数值上等于从最不利点进入沉淀池全部去除的颗粒中最小的颗粒沉速。悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率：与沉速和表面负荷率有关，与池深、池长、水平流速、沉淀时间无关。提高去除率：增大颗粒沉速、增大沉淀面积。影响沉淀效果的因素：短流影响；水流状态影响；絮凝作用影响。引起沉淀池短流的主要原因：进水惯性作用，是一部分水流速度变快；出水堰口负荷较大，堰口上产生水流抽吸，进出水区处出现快速水流；风吹沉淀池表层水体，是

10、水平流速加快或减慢；温差或过水断面上悬浮颗粒浓度差，产生异重流；刮吸泥机的扰动。平流式沉淀池可分为进水区、沉淀区、存泥区和出水区。浅池沉淀原理：悬浮颗粒的沉淀去除率只与沉淀池沉淀面积有关，与池深无关，沉淀池容积一定时，池深越浅，沉淀面积越大，悬浮颗粒去除率越高。沉砂池：指主要去除水中粒径较大的泥砂颗粒的沉淀构筑物。设计沉砂池应注意：给水处理一般采用平流式沉砂池或水力旋流沉砂池，不采用曝气沉砂池；用于给水、污水处理的沉淀池沉淀时间等有所不同，一般说来，给水处理的沉淀池体积大于污水处理中的沉砂池体积，用于高浊度水的沉淀池可与预沉池合在一起。澄清池的澄清原理：利用构筑物内已形成的絮凝颗粒和新进入的颗

11、粒碰撞黏附、聚结成较大的颗粒，从而提高颗粒的沉淀速度。其不同于沉淀池的主要特点就是集絮凝与沉淀功能与一体的水处理单元。澄清池分类：泥渣悬浮型澄清池，分悬浮型和脉冲澄清池；机械搅拌澄清池。六过滤：水中悬浮颗粒经过有孔隙的介质被截留分离出来的过程。包括迁移和黏附两个过程。迁移：悬浮于水中的颗粒被输送到贴近滤料表面，即水中微小颗粒脱离水流流线向滤料颗粒表面靠近的输送过程。黏附：接近或到达滤料颗粒表面的微小颗粒截留在滤料表面的附着过程。直接过滤：原水不经沉淀或澄清处理而直接进入滤池的过滤。分接触过滤和微絮凝过滤。等速过滤和变速过滤：滤池过滤速度保持不变，或单格滤池进水量不变的过滤，称为等速过滤，有虹吸

12、滤池和无阀滤池；过滤水头损失不变，或保持砂面上水位和滤后清水出水水位高差不变，因截留杂质的滤层孔隙率减小，必然使滤速逐渐减小，称为等水头变速过滤。负水头现象：滤层中截留了大量杂质后，孔隙率减小，滤速增大，过滤水头损失增加，使某一深度处的水头损失超过水深的现象。危害：水中溶解的气体会释放出来形成气囊，减少过滤面积，增大孔隙流速，增大水头损失，同时气囊可能穿过滤层上升，带出轻质滤料和部分细滤料，破坏滤层结构，反冲洗时，气囊容易黏附滤料顺水带出滤池。避免负水头：增加砂面上水深，或控制滤层水头损失不超过最大允许值，或将滤后水出水口位置提高至滤层砂面以上。滤料选用基本要求：具有足够的机械强度，防止冲洗时

13、产生磨损和破碎现象；化学性质稳定，与水不反应，不恶化水质；具有一定的颗粒级配和适当的孔隙率；尽量就地取材，货源充沛，价格便宜。反冲洗方式：高速水流反冲洗；气、水反冲洗；表面辅助冲洗、高速水流冲洗。利用较大流速的水流反向冲洗滤层，是整个滤层处于膨胀状态，相互碰撞摩擦，通过水流冲刷，附着在滤层表面的污泥脱落，随水排出池外；利用高速气流反冲洗滤层，使滤层发生移动，碰撞摩擦，使污泥脱落，再用低速水流冲洗排出池外；在高速水流冲洗时，对滤层表面增加一道冲洗工序。反冲洗强度：滤料层反冲洗时单位面积上的冲洗水量。气水反冲洗方式：先用空气高速冲洗，然后再用水中速冲洗；先用高速空气、低速水流同时冲洗，然后再用低速

14、水流冲洗；先用空气高速冲洗，再用高速空气、低速水流同时冲洗，然后再用低速水流冲洗。均质滤料滤池工艺特点：滤层含污量增加；等水头过滤；滤料反复摩擦，污泥及时排出；配水布气均匀。七致病微生物包括病菌、病毒及原生动物孢囊等。消毒方法：氯及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外线消毒机某些重金属离子消毒。氯消毒作用机理：一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用，HOCl是很小的中性分子，能扩散到带负电的细菌表面并通过细胞壁进入细菌内部，起氧化作用而使细菌死亡，OCl-虽具有杀菌能力，但难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力远不如HOCl，pH越低则消毒能力越强。需氯量：指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗

15、的部分加氯量，余氯量：指出水厂和管网中用来抑制水中残余病原微生物的再度繁殖剩余加氯量。折点氯化：与氯消毒相比，臭氧消毒的主要优点：消毒能力强；不会产生THMs和HAAs等副产物；消毒后的水口感好，不会产生氯及氯酚等臭味。缺点：臭氧在水中很不稳定，易分解，无余量；臭氧消毒系统设备复杂，电耗高，投资大。八吸附容量：是指在恒温下，单位质量活性炭在达到吸附平衡时所能吸附的物质量。臭氧-生物活性炭法（O3-BAC）：主要机理，在水处理中，O3-BAC滤床对水中污染物有双重作用，运行初期，有机物的去除主要以颗粒活性炭（GAC）吸附为主，当炭粒表面形成生物膜后，有机物的去除一般以生物降解为主，同时也具有吸附

16、作用。处理后水质很好，且活性炭再生周期明显延长，有效去除水中有机物和氨氮。九膜分离法：指在某种推动力作用下，利用特定膜的透过性能，达到分离水中离子或分子以及某些微粒的目的，是电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤的统称。其推动力有压力差、电位差或浓度差。具有高效、低能耗、占地面积小等特点。膜组件有板框式、管式、卷式和中空纤维式。截留分子量：是用一种已知分子量的物质来测定膜的孔径，当90%的该物质为膜所截留，则此物质的分子量即为该物质的截留分子量。当分子量和截留率的曲线越平坦，则孔径与不均一，当曲线越陡峭，则孔径越均一。超滤过程的浓差极化：在膜分离过程中，水连同小分子透过膜，大分子溶质则被膜所截留并不

17、断积累在膜表面上，使溶质在膜面处的浓度Cm高于溶质在主体溶液中的浓度Cb，在膜附近边界层内形成浓度差Cm-Cb，并促使溶质从膜表面向着主体溶液反向扩散，这种现象称为浓度极差。而超滤膜截留的主要是大分子，在水中的扩散系数很小，导致浓差极化现象极为严重。膜生物反应器（MBR）的优点：污染物处理效率高，出水水质好，剩余污泥量少，结构紧凑，容易实现自动化控制。电渗析法：是在外加直流电场作用下利用离子交换膜的选择透过性，是水中的阴阳离子定向迁移，从而达到离子从水中分离的一种物理化学过程。十曝气的作用主要是向水中充氧，快滤池的作用是截留三价铁的絮凝体。十一硬度：水中钙镁离子的总含量称为水的总硬度Ht。又分

18、为碳酸盐硬度Hc和非碳酸盐硬度Hn。前者在加热时易沉淀析出，又叫暂时硬度，后者在加热时不沉淀析出，又叫永久硬度。水的软化处理方法：基于溶度积原理，加入某些药剂，将水中钙镁离子转变成难溶化合物使之沉淀析出，这一方法称为水的药剂软化法；基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的阳离子与水中钙镁离子进行交换反应，达到软化目的，称为水的离子交换软化法；基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场的作用下，通过离子的迁移，达到软化的目的。水的纯度：淡化水，一般指将高含盐量的水经过除盐处理后，便成为生产生活用的淡水；脱盐水，水中大部分强电解质已去除，相当于普通蒸馏水；纯水，水中绝大部分强电

19、解质已去除，弱电解质如硅酸和碳酸也去除到一定程度也称为去离子水；高纯水，水中导电介质几乎已全部去除，水中胶体颗粒、微生物、溶解气体和有机物也都去除到最低程度，又称超纯水。十二冷却塔分类：按通风方式分，有自然通风冷却塔和机械通风冷却塔；按热水和空气的接触方式分，有湿式、干式和干湿式冷却塔；按热水和空气的流动方向分，有逆流式和横流式冷却塔。循环冷却水的危害：结垢；腐蚀；污垢和粘垢。水中碳酸钙等溶解盐类在换热器及管道的表面形成的沉积物称为结垢，结垢使传热效率下降，过水断面减小，影响循环冷却系统的正常运行，甚至发生事故；水中的溶解氧会造成金属的电化学腐蚀；冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥砂

20、、微生物等，使系统的污泥增加，在换热器和管道表面沉淀形成污垢，细菌和藻类的大量繁殖会产生许多代谢产物，使污垢具有粘性，形成粘垢。十三给水处理工艺系统：常规处理工艺，水源水加混凝剂，混凝沉淀过滤消毒，过清水池入管网；微絮凝过滤工艺，水源水加混凝剂，进入微絮凝池，过滤消毒，过清水池入管网；高浊度水二级沉淀工艺，水源水经过沉砂池预沉，加混凝剂，混凝沉淀过滤消毒，过清水池入管网；生物预氧化工艺，水源水经过生物预氧化，加混凝剂，混凝沉淀过滤消毒，过清水池入管网；化学预氧化工艺，水源水加化学氧化剂，经过化学预氧化，加混凝剂，混凝沉淀过滤消毒，过清水池入管网；预加粉末活性炭工艺，水源水预加粉末活性炭和混凝剂，混凝沉淀过滤消毒，过清水池入管网；加设臭氧-活性炭吸附工艺，水源水经过混凝沉淀过滤，加臭氧过臭氧接触氧化池，入活性炭滤池，再消毒，过清水池入管网；双膜深度处理工艺，水源水先混凝，经超滤和纳滤深度处理，再消毒，过清水池入管网；预处理-常规处理-深度处理工艺，水源水经生物预处理，混凝沉淀，石英砂过滤，臭氧氧化，活性炭吸附过滤，消毒，过清水池入管网；排泥水处理工艺，排泥水截流、浓缩，污泥调理和污泥脱水。