给水工程课后思考题答案

十四章： 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。天然不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。 2、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点。(8’) 答：1）、我国水文地质条件比较复杂。各地区地下水中含盐量相差很大，但大部分地下水的含盐在200～500mg/L之间。一般情况下，多雨地区含盐量较低；干旱地区含盐量较高。 地下水硬度高于地表水，我国地下水总硬度通常在60～300mg/L（以CaO计）之间，少数地区有时高达300～700mg/L。 我国含铁地下水分布较广，比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区。黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水。含铁量通常为10 mg/L以下，个别可高达30mg/L。 地下水中的锰与铁共存，但含铁量比铁不。我国地下水含有锰量一般不超过2 mg/L ～3 mg/L。个别高达30 mg/L。 2）、我国是世界上高浊度水河众多的国家之一。西北及华北地区流经黄土高原的黄河水系、海河水系及长江中、上游等，河水含砂量很大，华北地区和东北和西南地区大部分河流，浊度较低。江河水的含盐量和硬度较低。总的来说，我国大部分河流，河水含流量和硬度一般均无碍于生活饮用。（作为给水水源，江河水水质具有哪些特点？答：水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地下水。江河水的含盐量和硬度较低。江河水最大的确定是：宜受工业废水、生活污水及其他各种人为污染，因而水的色、臭、味变化较大，有毒或有害物质易进入水体。水温不稳定，夏季常不能满足工业冷却用水的要求。）（2、作为给水水源，地下水水质具有哪些特点？ 答：地下水水质、水温较稳定。地下水硬度高于地表水，地下水中的铁常与锰共存，超过饮用水标准，需经处理方可使用，含盐量各硬度较高。） 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。 5、试举出3种质量传递机理的实例。(7’) 答：质量传递输可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。 1）、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。 2）、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。 3）、在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。 6、3种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。 答：3种理想反应器的假定条件如下 1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。 2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。 3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。 4）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，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。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。 7、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的单个CSTR型反应器效果好？(8’) 答：如果采用多个体积相等的CSTR型反应器串联使用，则第2只反应器的输入物料浓度即为第1只反应器的输出物料浓度，以此类推。 设为一级反应，每只反应器可写出如下 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ： = ； = ；…… = 所有公式左边和右边分别相乘： 式中 为单个反应器的反应时间。总反应时间 。 串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数 时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。 8、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？ 答：CMB和CSTR反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合，所有物料在反应器内停留时间相同；后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合，物料在反应器内停留时间各不相同，理论上，反应器内物料的停留时间由 。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混”。显然，在PF反应器内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。 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。 十五章： 1、微污染主要指水源水中 、 含量增加。 答：有机物，氨氮 2、聚丙烯酰胺既是 剂，也是 剂。 答：混凝，助凝 3、高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？ 答：当高分子物质投量过多时，将产生“胶体保护”作用。“胶体保护”可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集。这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。排斥里可能来源于“胶粒－胶粒”之间高分子受到压缩变形（象弹簧被压缩一样）而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电性斥力（对带电高分子而言）或水化膜。 4、目前我国自来水厂内常用的无机混凝剂有哪些？常用的助凝剂有哪些？ 答：目前，我国自来水厂内常用的无机混凝剂包括铝系和铁系。其中，铝系混凝剂包括硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝。铁系混凝剂包括三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁以及聚合氯化铁。水厂内常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。 5、什么是助凝剂？在什么情况下需投加助凝剂？ 答：当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常为高分子物质。其作用往往是为了改善絮体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实，作用机理是吸附架桥。例如：对于低温、低浊水，采用铝盐或铁盐混凝剂时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀。当投入少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。 6、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌的要求有何不同？为什么？ 混合的目的是使胶体颗粒凝聚脱稳，在混合过程中，必须要使混凝剂的有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触产生凝聚作用，所以混合过程要求强烈、快速、短时，在尽可能短的时间内使混凝剂均匀分散到原水中。 絮凝反映的目的就是要创造促使细小颗粒有效碰撞逐渐增长成大颗粒，最终使颗粒能重力沉降，实现固液分离。要完成有效的同向絮凝，需满足两个条件：1、要使细小颗粒产生速度梯度，，同时要求整个絮凝池中颗粒运动速度必须由快到慢逐级递减，才能保证已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒不会破碎，保证絮凝效果。2、要有足够的反应时间，使颗粒逐渐增长到可以重力沉降的尺寸。 9、在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小？ 答：为了适应絮体增长的需要，G值在进口处较大，此时，絮凝初期，絮凝体尺寸较小，无破碎之虑，采用较大的G值；絮凝后期，絮体尺寸较大，采用较小的G值，而且沿水流方向是逐渐递减的。 11、影响混凝效果的主要因素有哪些？ 答：影响混凝效果的主要因素有以下六类： 1.混凝剂的种类和投量 5.水中悬浮物浓度影响 2.水力条件和作用时间 6.水中杂质影响 3.水温影响 4.水的PH值和碱度影响 12、混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点及适用条件？ 答：混凝剂常见的投加方式有：（1）泵前投加。这种方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者不大于150m，当取水泵房距水厂处理构筑物较远时，不易采用泵前投加。2）高位水池重力投加。当取水泵房距水厂较远者，应建造高架溶液池利用重力将药液投入水泵压水管上，或者投加在混合池入口处。这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。（3）水射器投加。这种投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，易磨损。（4）泵投加。有利于药液与水的混合。采用计量泵最是和混凝剂自动控制系统。 16、采用机械絮凝池时，为什么采用3~4档搅拌器且各档之间需用隔墙分开？ 答：单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。分格越多，越接近于PF反应器，絮凝效果越好，但分格过多，造价增高且增加维修工作量，一般采用3－4挡分格，每格均安装一台搅拌机，各挡搅拌机之间用隔墙分开以防止水流短路。为适应絮凝体形成规律，第一格内搅拌强度最大，而后逐格减少，从而速度梯度G值也相应由大到小 十六章： 1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？(7’) 答：自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。 3、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。(8’) 答：肯奇沉淀理论：Ct=C0H0/Ht 其中高度为Ht、均匀浓度为Ct的沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含悬浮物量相等。这种理论使用于较短的沉淀管作实验，来推测实际沉淀效果。 1、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？(7’) 答：理想沉淀池应符合以下3个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态；2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。 5、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？ 答：实际平流沉淀池偏离理想沉淀池条件的主要原因有： （1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。由于如下原因引起水流短流：进水的惯性作用；出水堰产生的水流抽吸；较冷或较重的进水产生的异重流；风浪引起的短流；池内存在导流壁和刮泥设施等。（2）凝聚作用的影响 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？(7’) 答：颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A相等。但含义不同，表面负荷代表自池顶A开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速；而截留沉速u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。 7、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？(7’) 答：设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。 8、平流沉淀池进水为什么采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？ 答：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。为了缓和出水区附近的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的流量负荷，而采用出水支渠的形式。（或答：平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。） 9、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60°？ 答：由沉淀池颗粒的去处率公式E= 知：颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。但沉淀池容积一定时，池深浅些则表面积大些，去除率可以提高些，即“浅池理论”，斜板、斜管沉淀池的发展即基于此理论。为解决排泥问题，斜板和斜管沉淀池发展起来，浅池理论才得到实际应用。 斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，根据生产实践，倾角 宜为600。（或答：斜管沉淀池的理论依据是采用斜管沉淀池既可以增加沉淀面积，又可以利用斜管解决排泥问题。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，实践证明，倾角为60°最好。） 10、澄清池的基本原理和主要特点是什么？(7’) 答：澄清池是主要依靠活性泥渣层达到澄清的效果。当脱稳态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。澄清池最大特点是充分利用了活性泥渣的絮凝作用。澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。 十七章： 2、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。 答：双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。 三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。 均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上细下粗的级配滤层。。 3、直接过滤有哪几种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？ 答：直接过滤有接触过滤和微絮凝过滤两种方式，采用直接过滤应注意以下几点：1）原水浊度和白色较低且水质变化较小；2）通常采用双层、三层或均质滤料；3）原水进入滤池前，不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤料层表面孔隙；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”。 (8’) 答：等速过滤是指滤池滤速保持不变的过滤；变速过滤是指滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤。在滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温一定时，如果孔隙率减小，水头损失保持不变，则滤速将减小，利用这一原理产生了变速过滤；反之，滤速保持不变，则水头损失将增加，利用这一原理就可以形成等速过滤。变速过滤在过滤初期，滤速较大可以使悬游杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤不具备这种自然调节功能，并可能产生负水头现象。虹吸滤池和无阀滤池属于等速滤池。 6、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？ 答：负水头是指滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深。负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊。气囊对过滤有破坏作用，一是减少了过滤面积；二是气囊的上升可能将部分细滤料和轻质滤料带出，破坏滤层结构。避免出现负水头的方法可以采用增加砂面上的水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。 7、什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数”？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？(8’) 答：滤料有效粒径（d10）是指通过滤料重量10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K80）是指通过滤料重量80%的筛孔孔径。滤料不均匀系数过大，过滤时滤层含污能力减小；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒可能得不到很好的冲洗。均质滤料是指滤料均匀，K80等于1。 9、滤料承托层有何作用？粒径级配和厚度如何考虑？(8’) 答：滤料承托层的作用，主要是防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。单层或双层滤料滤池采用大阻力配水系统时，承托层采用天然卵石或砾石，其每层厚度都为100mm，粒径自上而下为2~4、4~8、8~16、16~32 mm。三层滤料滤池自上而下，1~4层采用重质矿石粒径由0.5~8mm依次增加，厚度1~4层为50 mm，第5、6层采用砾石粒径由8~32mm依次增加，厚度为100 mm或更大。 12、什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？(7’) 答：最小流态化冲洗流速是指反冲洗时滤料刚刚开始流态化的冲洗速度。当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。 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？ 答：“大阻力“一词的含义是指配水系统中孔口阻力较大。大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。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。 而“小阻力”一词的含义是指配水系统中孔口阻力较小。小阻力配水系统的优缺点刚好与大阻力配水系统相反。对于冲洗水头优先的虹吸滤池和无阀滤池适用。 15、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？(7’) 答：小阻力配水系统有穿孔滤板、滤砖、滤头等形式。选用时主要考虑流速和阻力等因素。 16、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。(7’) 答：滤池的冲洗排水槽设计应该符合以下几点：1）冲洗废水应自由跌入冲洗排水，以免槽内水面和滤池水面连成一片；2）冲洗排水槽内的废水应自由跌入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起雍水现象；3）每单位槽长的溢入流量应相等；4）冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的25%，否则，冲洗时，槽与槽之间水流上升速度过分增大，以至上升水流均匀性受到影响；5）槽与槽中心间距一般为1.5~2.0m，间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点流入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性；6）冲洗排水槽高度要适当，槽口太高，废水排除不净，槽口太低，会使滤料流失。 19、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？(8’) 答：快滤池管廊布置有如下几种形式： 1）、进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，这样布置的优点是，渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑。但管廊内管件较多，通行和检修不太方便； 2）、冲洗水和清水渠布置于管廊内，进水和排水以渠道形式布置于滤池另一侧，这种布置，可节省金属管件及阀门；管廊内管件简单；施工和检修方便；造价稍高； 3）、进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，这种布置，通常用于小水厂或滤池单行排列； 4）、对于较大型滤池，为节约阀门，可以虹吸管代替排水和进水支管；冲洗水管和清水管仍用阀门。 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？(8’) 答：无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是由于随着过滤时间的延续，滤料层水头损失逐渐增加，虹吸上升管中水位相应逐渐升高。管内原存空气受到压缩，一部分空气将从虹吸下降管出口端穿过水封进入大气。当水位上升到虹吸辅助管的管口时，水从辅助管流下，依靠下降水流在管中形成的真空和水流的挟气作用，抽气管不断将虹吸管中空气抽出，使虹吸管中真空逐渐增大。虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示期终允许水头损失H。 21、无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示什么？若有地形可以利用，降低水封井堰口标高有何作用？(7’) 答：无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内水位和排水水封井上堰口标高差表示冲洗水头；在有地形可利用的情况下，降低排水水封井堰口标高以增加可利用的冲洗水头，可以减小虹吸管管径以节省建设费用。 22、为什么无阀滤池通常采用2格或3格滤池合用1个冲洗水箱？合用冲洗水箱的滤池格数过多对反冲洗有何影响？(8’) 答：由水箱有效深度公式ΔH=0.06qt/n可知，合用一个冲洗水箱的滤池数愈多，冲洗水箱深度愈小，滤池总高度得以降低。这样，不仅降低造价，也有利于与滤前处理构筑物在高程上的衔接。冲洗强度的不均匀程度也可减小。一般，合用冲洗水箱的滤池数n=2～3，而以2格合用冲洗水箱者居多。因为合用冲洗水箱滤池数过多时，将会造成不正常冲洗现象。例如，某一格滤池的冲洗行将结束时，虹吸破坏管刚露出水面，由于其余数格滤池不断向冲洗水箱大量供水，管口很快又被水封，致使虹吸破坏不彻底，造成该格滤池时断时续地不停冲洗。 26、设计和建造移动罩滤池，必须注意哪些关键问题？(8’) 答：①移动罩移动、定位和密封是滤池正常运行的关键。设计中务求罩体定位准确、密封良好、控制设备安全可靠。②穿孔墙和消力栅的作用是均匀分散水流和消除进水动能，以防止集中水流的冲击力造成起端滤格中滤料移动，保持滤层平整。③出水虹吸中心管和钟罩的大小决定于滤速，一般采用0.6～1.0m/s。管径过大，会使针形阀进气量不足，调节水位欠敏感；管径过小，水头损失增大，相应地增大池深。④滤格数多，冲洗罩使用效率高。 27、为什么小水厂不宜采用移动罩滤池？它的主要优点和缺点是什么？(8’) 答：小水厂不能充分发挥冲洗罩使用效率,所以移动罩滤池适用于大、中型水厂。 优点：池体结构简单；无需冲洗水箱或水塔；无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅。 缺点：移动罩滤池比其它快滤池增加了机电及控制设备；自动控制和维修较复杂。 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。(8’) 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。其主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。（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。 普通快滤池运转效果良好，首先是冲洗效果得到保证。使用任何规模水厂。主要缺点是管配件及阀门较多，操作较其它滤池稍复杂。 无阀滤池多用于中小型给水工程。优点是：节省大型阀门，造价较低；冲洗完全自动，因而操作管理较方便。缺点是：池体结构较复杂：滤料处于封闭结构中，装、卸困难；冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应的抬高了滤前处理构筑物如沉淀池或澄清池的标高，从而给水厂处理构筑物的总体高程布置往往带来困难。 移动罩滤池适用于大、中型水厂。优点：池体结构简单；无需冲洗水箱或水塔；无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅。缺点：移动罩滤池比其它快滤池增加了机电及控制设备；自动控制和维修较复杂。 压力滤池常用于工业给水处理中，往往与离子交换器串联使用。其特点是：可省去清水泵站；运转管理较方便；可移动位置，临时性给水也很使用。但耗用钢材多，滤料的装卸不方便。 28、何谓V型滤池？其主要特点是什么？ 答：V型滤池是法国德格雷蒙公式设计的一种快滤池，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名。其主要特点是：（1）V型槽底设有一排小孔，既可作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用；（2）可用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。反冲洗时，由于“均质滤料”，不发生水力分级现象，提高滤层含污能力。（3）气水反冲洗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。 18章： 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。(8’) 答：主要方法和优缺点见下表： 方式 优点 缺点 氯 经济有效，有后续消毒效果，技术成熟 对某些病毒芽孢无效，产生臭味，受pH影响，有消毒副产物THMs 氯胺 当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯 杀菌能力弱，本身是致突变剂 ClO2 杀菌效果比氯好，不受PH影响，不产生有机卤代物 成本高，现场制备，使用，设备复杂，管理操作要求高，消毒副产物亚氯酸盐有一定的毒性 O3 除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯强，溶于水后使DO增加，无毒 投资运行成本高，无后续杀菌能力 紫外线 杀菌效果好，快速简洁 电耗大，紫外灯管和石英套管需要定期更换，对浊度要求高，有光复活现象 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。(8’) 答：各种物质介绍见下表： 名称 自由性氯 化合性氯 定义 以次氯酸，次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯 以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯的一部分 消毒机理 主要是次氯酸起作用，它为中性分子，能扩散到带负电的细菌表面，并通过细胞的细胞壁穿透到细胞内部，起到氧化作用破坏细胞的酶系统而杀死细胞 它使微生物的酶被氧化失效，破坏微生物正常的新陈代谢，从而使微生物死亡。 消毒效果 经济有效，有后续消毒效果，技术成熟；有消毒副产物 当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少THMs的生成，能较长时间保持水中余氯。但是，消毒作用缓慢。杀菌能力差 3、水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？(7’) 答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl起作用： Cl2+ H2O HOCl+HCl HOCl H+ + OCl— 因为起消毒作用的是HOCl，而pH值HOCl与OCl—的相对比例取决于温度和PH值。pH值较高时，OCl—居多，pH>9时，OCl—接近100%；pH值较低时，HOCl 较多，当PH<6时，HOCl接近100%，当pH=7.54时，HOCl与OCl—的量相当。所以，要保持好的的消毒效果，需要调整pH值。 4、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？ 答：（1）当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时，水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。 1区：无余氯，消毒效果不可靠； 2区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl； 3区：2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B； 4区：胺与HOCl反应完，自由性余氯增加。 （2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物 （3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成THMs后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。 5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？(7’) 答：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚须维持少量剩余氯，这部分剩余氯称做余氯。即加氯量超过需氯量时，剩余的那部分氯称做余氯。 作用：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。 6、制取ClO2有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述ClO2消毒原理和主要特点。 答：1）、主要的制取方法： a、用亚氯酸钠NaClO2和氯Cl2制取，反应如下 Cl2+H2O HOCl+HCl HOCl+HCl+2 NaClO2 2ClO2+2NaCl+H2O 总反应式 Cl2+2 NaClO2 2ClO2+2NaCl b、用酸和亚氯酸钠NaClO2制取，反应如下 5NaClO2+4HCl4 ClO2 +2H2O 10NaClO2+5H2SO48 ClO2+5Na2SO4+ 4H2O 2）、消毒机理：它与微生物接触时，对细胞壁有较强的吸附力和穿透能力，可有效的氧化细胞内的酶以损伤细胞或抑制蛋白质的合成来破坏微生物。 3）、主要特点： A、物理和化学性质—— 易溶于水，室温下溶解度是Cl2的5倍。在水中以水合分子的形式存在，不易发生水解作用，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中发生歧化反应。生成亚氯酸盐和氯酸盐，氧化能力是Cl2的2.63倍，易爆炸。 B、消毒特点—ClO2消毒是利用了其强氧化作用，它可降解农药和多芳香烃的难降解的物质，当pH=9时，可以很快的将水中的S和P氧化除去。当pH =4～9时，可将水中的有致癌作用的THMs氧化除去。消毒效果好，且不生成有机卤代物。 7、用什么方法制取O3和NaOCl？简述其消毒原理和优缺点。(8’) 答：详细见下表： 名称 制取方法 消毒机理的优缺点 O3 在现场用空气和纯氧发生器放电产生的 优点：除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯强，溶于水后使DO增加，无毒缺点：投资运行成本高，无后续杀菌能力 NaOCl 用发生器的钛阳极电解食盐水制得NaCl+ H2O NaOCl+ H2 NaOCl+ H2O HOCl+NaOH即NaOCl的消毒机理同氯气。优点：经济有效，有后续杀毒能力，技术成熟。缺点：对某些芽孢病毒无效，有臭味，有消毒副产物THMs 19章： 1、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害？(8’) 答：1）、含铁量高时，有铁腥味，影响水的口感；作为造纸，纺织，印染，化工和皮革精制等生产用水，会降低产品质量；含铁水会使家庭用具发生锈斑，洗涤衣物出现黄色或棕色的斑迹；铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌，堵塞管道，有时自来水会出现红水。 2）、含锰量高的水所产生的问题铁的情况相似，例如使水有色，味，臭，损坏纺织，造纸，酿酒，食品等工业产品的质量，家具器具会被污染成棕色或者黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑迹。 3）、长期饮用含氟量高的水会引起慢性氟中毒，特别是对牙齿和骨骼产生严重危害，轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落，重者则骨关节疼痛，甚者骨骼变形，完全丧失劳动力。 2、为了加快铁的氧化速度，可以采取什么措施并说明理由。(7’) 答：措施：设法升高氧化还原电位和PH值。 原因：a当氧化剂的氧化电位远远大于铁时，则Fe2+被更快的氧化为Fe3+； b根据反应动力学有，铁的氧化速率为 dln[Fe2+]/dt=-k [OH-]2 即氧化速率和[OH-]2成正比，所以高的PH值可以加快铁的氧化。 3、地下水除铁时常用什么工艺？为什么地下水出锰比除铁困难？(7’) 答：除铁常用工艺为 O2 含铁地下水 曝气 接触过滤 消毒 出水 铁和锰的性质相似，但是铁的氧化还原电位比锰低，所以容易被O2氧化，相同pH值时Fe2+比Mn2+的氧化速率快，以致影响Mn2+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？(8’) 答：成熟期：滤池刚使用时，出水的含铁量一般达不到饮用水水质标准，直到滤料表面形成黄色或黄褐色的铁质氧化物薄膜时，由于它的催化氧化作用，除铁效果才表现出来，在不长的处理时间内即将水的含铁量降到饮用水标准，无论哪种滤料都会有这种过程，完成这个过程所需要的时间即为成熟期； 不同的滤料的成熟期时间长短不一样，只要形成铁质氧化物薄膜就有催化氧化作用，不一定要等到成熟期后才出现催化氧化作用，但是，催化氧化作用一但形成即恒定不变。 8、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，两者有什么关系？(7’) 答：（1）、接触时间：活性炭床容积除以流量，或者炭床厚度除以流速所得的时间； （2）、泄露时间：流量一定时，从活性炭池开始进水到出水开始不符合水质要求时所经历的时间； 两者关系：接触时间和泄露时间有内在的联系，因为当流速或流量一定时增减炭床厚度或炭床厚度一定时改变流速，都可以改变接触时间，而接触时间的改变可影响活性炭的泄露时间和吸附容量。 10、什么叫生物活性炭法，有什么特点？(8’) 答：生物活性炭法：臭氧和活性炭去除饮用水中有机物时，活性炭滤料表面有大量微生物，出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长，于是发展成为一种有效的给水深度处理方法，即生物活性炭（BAC）法。 去除mg/L级浓度的溶解有机碳（DOC）和三氯甲烷前体物（THMFP），以及ng/L到 g/L级的有机物；增加水中溶解氧，利于好氧微生物的活动，促使活性炭部分再生，从而延长了再生时间。 11、目前应用最广的除氟方法是什么？原理如何？(8’) 答：目前应用最广的除氟方法是活性氧化铝法。活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5，当水的PH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时可去除阳离子，因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。 活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下： （Al2O3）n•2H2O＋SO42-→(Al2O3)n•2H2SO4+2OH- 除氟时的反应为： (Al2O3)n•2H2SO4+2F-→(Al2O3)n•2HF+SO42- 活性氧化铝失去除氟能力后，可用1％～2％浓度的硫酸铝溶液再生： (Al2O3)n•2HF+SO42-→(Al2O3)n•2H2SO4+2F-。 21章： 4、试说明石灰软化时水中发生的化学反应。(7’) 答：石灰软化过程包括下面几个反应： CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O Mg（HCO3）2+ Ca(OH)2→2CaCO3↓+MgCO3+2H20 MgCO3+Ca（OH）2→2CaCO3↓+Mg（OH）2↓ 5、石灰软化处理后水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？(8’) 答：经石灰处理后，水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.25～0.5mmol/L，剩余碱度约0.8～1.2mmol/L，硅化合物可去除30%～35%，有机物可去除25%，铁残留量约0.1mg/L。 熟石灰虽然能与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成氢氧化镁，但同时又产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度： MgSO4+ Ca(OH)2→Mg（OH）2↓+CaSO4 MgCl2+ Ca(OH)2→Mg（OH）2↓+CaCl2 所以，单纯的石灰软化是不能降低水的非碳酸盐硬度的。 6、与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？(7’) 答：逆流再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度较高的中、上层树脂。这样，再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化之后又与这一底层树脂接触，进行充分交换，从而提高了出水水质。 7、实现逆流再生的关键是什么？(7’) 答：逆流再生固定床运行若干周期后要进行一次大反洗，以便去除树脂层里的污物与碎粒。大反洗后第一次再生时，再生剂耗量适当增加。逆流再生要用软化水清洗，否则底层已再生好的树脂在清洗过程中又被消耗，导致出水质量下降，失去了逆流再生的优点。另外，关于再生液分配均匀以及中间排水装置加固等问题亦应给予足够的重视。