北師大給水工程課后思考題答案

1、1 第十五章混凝.何謂膠體穩(wěn)定性？試用膠粒間互相作用勢能曲線說明膠體穩(wěn)定性的原因。答：膠體穩(wěn)定性是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。原因P255最后段。2 .簡要敘述硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pH值的關(guān)系。硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pH值的關(guān)系：Ph3時，吸附-電中和作用。Ph3時水中便出現(xiàn)聚合離子及多核羥基配合物，這些物質(zhì)會吸附在膠核表面，分子量越大，吸附作用越強(qiáng)。3 .高分子混凝劑投量過多時，為什么混凝效果反而不好？答：在廢水處理中，對高分子絮凝劑投加量及攪拌時間和強(qiáng)度都應(yīng)嚴(yán)格控制，如投加量過大時，一開始微粒就被若干高分子鏈包圍，而無空白部位去吸附其他的高分子鏈，結(jié)果造成膠粒

2、表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長時間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。4.目前我國常用的混凝劑有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？答：鋁系：硫酸鋁明磯聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）鐵系：三氯化鐵硫酸亞鐵聚合硫酸鐵（PFS）聚合氯化鐵（PFC）有機(jī)高分子混凝劑：聚丙烯酰胺（PAM）優(yōu)缺點：優(yōu)點缺點硫酸鋁價格較低，使用便利，混凝效果較好，不會給處理后的水質(zhì)帶來不良影響當(dāng)水溫低時硫酸鋁水解困難，形成的絮體較松散；不溶雜質(zhì)含量較多。聚合氯化鋁（PA。1應(yīng)用范圍廣；2易快速形成大的磯花，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低；3、適宜的PH

3、值范圍較寬（在59間）；4、水溫低時，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果；5、其堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高，因此藥液對設(shè)備的侵蝕作用小三氯化鐵極易溶于水；沉淀性好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽的好氯化鐵液體、晶體物或受潮的無水物腐蝕性極大，調(diào)制和加藥設(shè)備必須考慮用耐腐蝕材料硫酸亞鐵不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果；殘留在水中的Fe2+會使處理后的水帶色；聚合硫酸鐵投加劑量少；絮體生成快；對水質(zhì)的適應(yīng)范圍廣以及水解時消耗水中堿度少聚丙烯酰胺（PAM常作助凝劑以配合鋁鹽和鐵鹽作用，效果顯著5 .什么叫助凝劑？常用的助凝劑有哪幾種？在什么情況下需要投加助凝劑？答：在單獨使用混凝劑不能取得預(yù)期效果時，需投加某種輔

4、助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑稱為助凝劑。助凝劑通常是高分子物質(zhì)，作用機(jī)理是高分子物質(zhì)的吸附架橋。常用的助凝劑有：骨膠、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸鈉等。當(dāng)單獨使用混凝劑效果不佳時采用助凝劑，例如：對于低溫、低濁度水采用鋁鹽或鐵鹽混凝時，形成絮粒往往細(xì)小松散，不易沉淀。當(dāng)加如少量活化硅酸時，絮凝體的尺寸和密度就會增大，沉速加快。7 .何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者絮凝速率（或碰撞數(shù)率）與哪些因素有關(guān)？同向絮凝：由流體運動所造成的顆粒碰撞聚集稱為同向絮凝。其數(shù)率與顆粒直徑的三次方成正比，與顆粒數(shù)量濃度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。異向絮凝：由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集稱異向絮凝

5、。其數(shù)率與水溫成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成反比。8 .混凝控制指標(biāo)有哪幾種？為什么要重視混凝控制指標(biāo)的研究？你認(rèn)為合理的控制指標(biāo)應(yīng)如何確定？在絮凝階段通常以G和GT值作為控制指標(biāo)?？梢钥刂苹炷Ч?，即節(jié)省能源，取得好的混凝效果。.絮凝過程中，G值的真正涵義是什么？沿用依舊的G值和GT值的數(shù)值范圍存在什么缺陷？請寫出機(jī)械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。速度梯度，控制混凝效果的水力條件，反映能量消耗概念。G值和GT值變化幅度很大，從而失去控制意義。.根據(jù)反應(yīng)器原理，什么形式的絮凝池效果較好？折板絮凝池混凝效果為什么優(yōu)于隔板絮凝池？折板絮凝池的優(yōu)點是：水流在同波折板之間曲折流動或在異波折板之間間縮放

6、流動且連續(xù)不斷，以至形成眾多的小渦旋，提高了顆粒碰撞絮凝效果。與隔板絮凝池相比，水流條件大大改善，亦即在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝時間可以縮短，池子體積減小。9 .影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影響混凝效果的？影響混凝效果的主要因素有水溫，水的PH值和堿度及水中懸浮物濃度。水溫：a無機(jī)鹽的水解是吸熱反應(yīng)低溫水混凝劑水解困難。b低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒布朗運動強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)混凝c水溫低時膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙膠體混凝d水溫與水的PH值有關(guān)PH值：對于硫酸鋁而言，水的PH值直接影響鋁離子的水解聚合反應(yīng)，亦即影響鋁鹽水解產(chǎn)物

7、的存在形態(tài)。對三價鐵鹽?！凝劑時PH在6.0-8.4之間最好高分子混凝劑的混凝效果受水的PH值影響比較小懸浮物濃度：含量過低時，顆粒碰撞速率大大減小，混凝效果差。含量高時，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑量將大大增加。12.混凝劑有哪幾種投加方式？各有何優(yōu)缺點及其適用條件？常用的有：1）、泵前投加該投加方式安全可靠，一般適用于取水泵房距水廠較近者2）、高位溶液池重力投加該投加方式安全可靠，但溶液池位置較高。適用于取水泵房距水廠較遠(yuǎn)者3）、水射器投加該投加方式設(shè)備簡單，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率較低，且易磨損。4）、泵投加有兩種方式：一是采用計量泵，一是采用離心泵配上流量計。采用計量泵不

8、必另備計量設(shè)備，泵上有計量標(biāo)志，最適合用于混凝劑自動控制系統(tǒng)。13.何謂混凝劑“最佳劑量”？如何確定最佳劑量并實施自動控制？混凝劑“最佳劑量”，即混凝劑的最佳投加量，是指達(dá)到既定水質(zhì)目標(biāo)的最小混凝劑投加量。目前問過大多數(shù)水廠還是根據(jù)實驗室混凝攪拌試驗確定混凝劑最佳劑量，然后進(jìn)行人工調(diào)整。這種方法雖然簡單易行，但實驗結(jié)果到生產(chǎn)調(diào)節(jié)往往滯后，且試驗條件與生產(chǎn)條件也很難一致，故試驗所得最佳劑量未必是生產(chǎn)上的最佳劑量。P274-276.當(dāng)前水廠中常用的混合方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？在混合過程中，控制G值的作用是什么？1）、水泵混合混合效果好，不需另建混合設(shè)施，節(jié)省動力，大、中、小型水廠均可采用。但但

9、采用FeC%混凝劑時，若投量較大，藥劑對水泵葉輪可能有輕微腐蝕作用。適用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物的場合，兩者間距不宜大于150m。2）、管式混合簡單易行。無需另建混合設(shè)備，但混合效果不穩(wěn)定，管中流速低，混合不充分。3）、機(jī)械混合池混合效果好，且不受水量變化影響，缺點是增加機(jī)械設(shè)備并相應(yīng)增加維修工作?？刂艷值的作用是使混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩(wěn)。.當(dāng)前水廠中常用的絮凝設(shè)備有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？在絮凝過程中，為什么G值應(yīng)自進(jìn)口值出口逐漸減少？1）、隔板絮凝池包括往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種。優(yōu)點：構(gòu)造簡單，管理方便。缺點：流量變化大者，絮凝效果不穩(wěn)定，絮凝時間長，池子容積大。2）、折板絮凝池優(yōu)點：

10、與隔板絮凝池相比，提高了顆粒碰撞絮凝效果，水力條件大大改善，縮短了絮凝時間，池子體積減小。缺點：因板距笑，安裝維修較困難，折板費用較3）、機(jī)械絮凝池優(yōu)點：可隨水質(zhì)、水量變化而隨時改變轉(zhuǎn)速以保證絮凝效果，能應(yīng)用于任何規(guī)模水廠缺點：需機(jī)械設(shè)備因而增加機(jī)械維修工作。絮凝過程和那個中，為避免絮凝體破碎，絮凝設(shè)備內(nèi)的流速及水流轉(zhuǎn)彎處的流速應(yīng)沿程逐漸減少，從而G值也沿程逐漸減少。14 .采用機(jī)械絮凝池時，為什么要采用34檔攪拌機(jī)且各檔之間需用隔墻分開？因為單個機(jī)械絮凝池接近于CSTR型反應(yīng)器，故宜分格串聯(lián)。分格愈多，愈接近PF型反應(yīng)器，絮凝效果愈好，但分格過多，造價增高且增加維修工作量。各檔之間用隔墻分開

11、是為防止水流短路。16章沉淀和澄清1.什么叫自由沉淀，擁擠沉淀和絮凝沉淀？答：在沉淀過程中，彼此沒有收到干擾，只收到顆粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，稱為自由沉淀。顆粒在沉淀的過程中，彼此相互干擾，或者收到容器壁的干擾，雖然其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻較小，稱為擁擠沉淀。擁擠沉淀：顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有一個清晰的泥水界面。4 .理想沉淀池應(yīng)符合哪些條件？根據(jù)理想沉淀條件，沉淀效率與池子深度、長度和表面積關(guān)系如何？答：1）顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。2）水流沿著水平方向流動，流速不變。3）顆粒沉到池底即認(rèn)為已被去除，不再返

12、回水流中。去除率E=u-由式子可知：懸浮顆粒再理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的Q/A表面負(fù)荷有關(guān)，而與其他因素如水深，池長，水平流速和沉淀時間均無關(guān)。5 .影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？答1）沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響。（雷諾數(shù)Re和弗勞德數(shù)Fr）2）凝聚作用的影響。沉淀池縱向分格可以減小水力半徑R從而降低Re和提高Fr數(shù)，有利于沉淀和加強(qiáng)水的穩(wěn)定性，從而提高沉淀效果。6 .沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？兩者涵義有何區(qū)別？答：Uo=表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留沉速，但涵義不同。前者是指單位沉淀池表A面積的產(chǎn)水量，后者代表自池頂開始下沉所能全部去除的

13、顆粒中的最小顆粒的沉速。7 .設(shè)計平流沉淀池是根據(jù)沉淀時間、表面負(fù)荷還是水平流速？為什么？答：設(shè)計平流沉淀池是根據(jù)表面負(fù)荷.因為根據(jù)E=u可知，懸浮顆粒在理想沉淀池Q/A中的去除率只與沉淀池的表面負(fù)荷有關(guān)，而與其他因素如水深、池長、水平流速和沉淀時間均無關(guān).8 .平流沉淀池進(jìn)水為什么要采用穿孔隔墻？出水為什么往往采用出水支渠？答：平路沉淀池進(jìn)水采用穿孔隔墻的原因是使水流均勻地分布在整個進(jìn)水截面上，并盡量減少擾動.增加出水堰的長度，采用出水支渠是為了使出水均勻流出，緩和出水區(qū)附近的流線過于集中，降低堰口的流量負(fù)荷。9 .斜管沉淀池的理論根據(jù)是什么？為什么斜管傾角通常采用60度？答：斜管沉淀池的理

14、論根據(jù)：根據(jù)公式E=u,在沉淀池有效容積一定的條件下，Q/A增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。因為斜管傾角越小，沉淀面積越大，沉淀效率越高，但對排泥不利，根據(jù)生產(chǎn)實踐，故傾角宜為60度。十七章過濾10 直接過濾有哪兩種方式？采用原水直接過濾應(yīng)注意哪些問題？答：兩種方式：1、原水經(jīng)加藥后直接進(jìn)入濾池過濾，濾前不設(shè)任何絮凝設(shè)備，這種過濾方式一般稱“接觸過濾”2、濾池前設(shè)一簡易微絮凝池，原水加藥混合后先經(jīng)微絮凝池，形成粒徑相近的微絮凝池后(粒徑大致在4060皿左右)即刻進(jìn)入濾池過濾，這種過濾方式稱“微絮凝過濾”。注意問題：1、原水濁度和色度較低且水質(zhì)變化較小。2、通常采用雙層、三層或均質(zhì)材料，濾料粒

15、徑和厚度適當(dāng)增大，否則濾層表面孔隙易被堵塞。3、原水進(jìn)入濾池前，無論是接觸過濾或微絮凝過濾，均不應(yīng)形成大的絮凝體以免很快堵塞濾層表面孔隙。4、濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決定。清潔濾層水頭損失與哪些因素有關(guān)？過濾過程中水頭損失與過濾時間存在什么關(guān)系？可否用數(shù)學(xué)式表達(dá)？答：因素：濾料粒徑、形狀、濾層級配和厚度及水溫。隨著過濾時間的延長，濾層中截留的懸浮物量逐漸增多，濾層孔隙率逐漸減小，當(dāng)濾速保持不變的情況下，將引起水頭損2n失的增加。數(shù)學(xué)表達(dá)式：H0=5.5時，氧化速率與OH2成正比，故增大PH值可加快速率；PH5.5時，氧化速率是非常緩慢的。有催化劑如氫氧化鐵覆蓋膜可以加快氧化速率。3 .地下水除鐵時常

16、用什么工藝？為什么地下水除鎰比除鐵困難？答：地下水常采用曝氣氧化工藝。由于鐵的氧化還原電位低于鎰，容易被Q氧化，相同PH時二價鐵比二價鎰的氧化速率快，以致影響二價鎰的氧化，因此地下水除鎰比除鐵困難。4 .除鐵、除鎰濾料的成熟期是指什么？任何濾料是否需到成熟期后才出現(xiàn)催化氧化作用？答：濾料從開始使用到其表面覆蓋有氧化物，形成氫氧化物膜所需的時間稱為成熟期。濾料在形成氫氧化物膜后即有催化作用，故在達(dá)到成熟期之前已有催化氧化作用。8.活性炭柱的接觸時間和泄露時間指什么，兩者有什么關(guān)系？答：接觸時間的含義是活性炭床容積除以流量、或是炭床厚度除以流速所得出的時間。泄露時間是指流量一定時，從活性炭池開始進(jìn)

17、水到出水開始不符合水質(zhì)要求時所經(jīng)歷的時間。接觸時間和泄露時間有內(nèi)在的聯(lián)系，因為當(dāng)流速（或流量）一定時增減炭床厚度或炭床厚度一定時改變流速，都可以改變接觸時間，而接觸時間的變化可影響活性炭池的泄露時間和吸附容量。接觸時間短雖然可以減少所需的活性炭床容積，但是泄露時間提早以致再生周期較短；相反，則所需炭床容積增大，但可延緩泄露時間使再生周期延長，再生次數(shù)減少。10 .什么叫生物活性炭法，有什么特點？答：臭氧和活性炭吸附結(jié)合在一起的水處理方法。特點是：完成生物硝化作用；將溶解有機(jī)物進(jìn)行生物氧化；增加了水中的溶解氧，有利于好氧微生物的活動，促使活性炭部分再生，從而延長了再生周期；臭氧如投加在濾池之前還

18、可以防止藻類和浮游植物在濾池中生長繁殖。11 .目前應(yīng)用最廣的除氟方法是什么？原理如何？答：吸附過濾法，也就是活性氧化鋁法。原理：活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑，有較大的比表面積?；钚匝趸X是兩性物質(zhì)。在酸性溶液中活性氧化鋁為陰離子交換劑，對氟有極大的選擇性。第二十一章水的軟化4、試說明石灰軟化時水中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)石灰軟化過程包括下面幾個方面：CO2+Ca(OH)2-CaCO3J+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2-2CaCO3J+2H2OMa(HCO3)2+Ca(OH)2.CaCO3J+MgCO3+2H2OMaCO3+Ca(OH)2-CaCO3J+Ma(OH)2J6、與順流再生相比，

19、逆流再生為何能試離子交換出水質(zhì)顯著提高？順流再生固定床樹脂層上部再生程度高，而越是下部，再生程度越差，到軟化工作后期,由于樹脂下半部原先再生不好，出水剩余硬度提前超出規(guī)定指標(biāo)，導(dǎo)致交換器過早地失效，降低了設(shè)備工作效率。逆流再生固定床再生時，再生夜首先接觸飽和程度低的底層樹脂，然后再生飽和程度較高的中、上層樹脂。這樣，再生液被充分利用，再生劑用量顯著降低，并能保證底層樹脂得到充分再生。軟化時，處理水在經(jīng)過相當(dāng)軟化之后又與這一底層樹脂接觸，進(jìn)行充分交換，從而提高出水水質(zhì)。第二十二章水的除鹽與咸水淡化1、在一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)中如何從水質(zhì)變化情況來判斷強(qiáng)堿陰床和強(qiáng)酸陽床即將失效？答：（答案實在找不到，可以參考課本P42622.2.2復(fù)床除鹽部分相關(guān)內(nèi)容）2、試說明離子交換混合床工作原理，其除鹽效果好的原因何在？答：陰、陽離子交換樹脂填在同一個交換器內(nèi)，再生時使之分層再生，使用時先將其均勻混合，這種陰、陽樹脂混合一起的離子交換器稱為混合床?；旌洗驳姆磻?yīng)過程可寫成（以NaCl為例）：（請大家參見課本P427（22-9）和（22-10）式）其除鹽效果好的原因：由于混合床中陰、陽樹脂緊密交替接觸。好象有許多陽床和陰床串聯(lián)在一起，構(gòu)成無