水質(zhì)工程學(xué)題庫(kù)及答案給水部分

水質(zhì)工程學(xué)（一）復(fù)習(xí)思考題名詞解釋水體自凈污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過(guò)物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分地或完全地恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象稱為水體自凈。反應(yīng)器在化工生產(chǎn)過(guò)程中，都有一個(gè)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)核心部分，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的容器稱為反應(yīng)器?；钊鞣磻?yīng)器和恒流攪拌反應(yīng)器活塞流反應(yīng)器：也稱管式反應(yīng)器，流體是以隊(duì)列形式通過(guò)反應(yīng)器，液體元素在流動(dòng)的方向上絕無(wú)混合想象，每一流體元素停留時(shí)間都是相等的，各點(diǎn)上的反應(yīng)物濃度和反應(yīng)速度有確定值。恒流攪拌反應(yīng)器：也稱連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器，物料不斷進(jìn)出，連續(xù)流動(dòng)。反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)濃度完全均勻，反應(yīng)速度不隨時(shí)間變化，有返混作用。膠體穩(wěn)定性指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。分為1、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性2、聚集穩(wěn)定性。凝聚和絮凝凝聚指膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過(guò)程；絮凝指脫穩(wěn)的膠體或微小的懸浮物聚結(jié)成大的絮凝體的過(guò)程。四個(gè)混凝作用機(jī)理1、壓縮雙電層作用機(jī)理2、吸附—電性中和作用機(jī)理3、吸附架橋作用機(jī)理4、沉淀物的網(wǎng)捕、卷掃作用機(jī)理膠體保護(hù)當(dāng)膠粒表面被高分子物質(zhì)全部覆蓋后，量膠粒接近時(shí)，由于“膠粒－膠?！敝g所吸附的高分子受到壓縮變形而具有排斥勢(shì)能，或者由于帶電高分子的相互排斥，使膠粒不能凝聚。異向絮凝和同向絮凝異向絮凝：指脫穩(wěn)膠體由于布朗運(yùn)動(dòng)相碰撞而凝聚的現(xiàn)象。同向絮凝：指借助于水力或機(jī)械攪拌使膠體顆粒相碰撞而凝聚的現(xiàn)象。自由沉淀和擁擠沉淀顆粒在沉降過(guò)程中不受顆粒彼此間影響的沉淀，稱為自由沉淀。顆粒在沉淀過(guò)程中相互干擾，使懸浮顆粒以接近或相同的沉速擁擠下沉，呈界面式沉降，出現(xiàn)清、渾水層間的明顯界面(渾液面)的沉淀，稱為擁擠沉淀。截留沉速和表面負(fù)荷截留沉速u0指能夠全部被去除的顆粒中的最小顆粒的沉降速度。表面負(fù)荷q是指單位沉淀面積上承受的水流量，其中接觸絮凝在池內(nèi)形成一個(gè)絮體濃度足夠高的區(qū)域，使投藥后的原水與具有很高體積濃度的粗粒絮體接觸，可以大大提高原水中細(xì)粒懸浮物的絮凝速率，這種方式稱為接觸絮凝。均質(zhì)濾料均質(zhì)濾料指沿著整個(gè)濾層深度方向的任一橫斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致的濾料。反粒度過(guò)濾反粒度過(guò)濾指過(guò)濾時(shí)，濾料層中濾料粒徑順?biāo)鞣较蛴纱笞冃?，以提高濾層含污能力的過(guò)濾方式。直接過(guò)濾直接過(guò)濾指原水沒(méi)有經(jīng)過(guò)絮凝直接進(jìn)入過(guò)濾池進(jìn)行過(guò)濾的方式。負(fù)水頭負(fù)水頭指在過(guò)濾過(guò)程中，濾層截留了大量的雜質(zhì)，以致于砂面以下某一深度處的水頭損失超過(guò)該處水深的現(xiàn)象。濾層膨脹率濾層膨脹度指反沖洗時(shí)，濾層膨脹后所增加的厚度與膨脹前厚度之比。公式為。沖洗強(qiáng)度沖洗強(qiáng)度q指單位面積濾料層上所通過(guò)的沖洗水量，單位為L(zhǎng)/s·m2。吸附容量單位體積或單位質(zhì)量所能吸附的吸附質(zhì)的量?；钚蕴吭偕诨钚蕴勘旧斫Y(jié)構(gòu)不發(fā)生成極少發(fā)生變化的情況下，用某種方法將被吸附的物質(zhì)，將吸附在活性炭表面的吸附質(zhì)除去，恢復(fù)活性炭的吸附能力。需氯量和余氯量需氯量：指殺死細(xì)菌、氧化有機(jī)物及還原性物質(zhì)所消耗的氯量。余氯量：指抑制水中殘余細(xì)菌的再度繁殖，管網(wǎng)中需維持的少量剩余氯。折點(diǎn)加氯加氯量超過(guò)折點(diǎn)需要量的加氯方式。高級(jí)氧化任何以產(chǎn)生羥基自由基作為氧化劑的氧化過(guò)程。溶脹性干樹(shù)脂浸泡水中時(shí)，體積脹大，成為濕樹(shù)脂；濕樹(shù)脂轉(zhuǎn)型，體積也發(fā)生變化，這種體積發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為溶脹性。全交換容量和工作交換容量全交換容量Et：指單位質(zhì)量樹(shù)脂所具有可交換離子的總數(shù)量。工作交換容量Eop：指在給定條件下，單位質(zhì)量樹(shù)脂實(shí)際可利用的可交換離子的數(shù)量。Eop＝（60～80）％Et?；齑不齑彩腔旌想x子交換柱的簡(jiǎn)稱，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備，就是把一定比例的陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂混合裝填于同一交換裝置中，對(duì)流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。膜濾膜濾過(guò)程是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在兩側(cè)加以某種推動(dòng)力時(shí)，原料一側(cè)的組分選擇性地透過(guò)膜，從而達(dá)到分離或提純的目的。反滲透當(dāng)一個(gè)半透性膜的兩側(cè)裝有不同濃度的溶液時(shí)，在濃溶液側(cè)加上大于其滲透壓的壓力，水分子從咸水一側(cè)反向地通過(guò)膜透過(guò)到純水一側(cè)的現(xiàn)象。超濾濃差極化在超濾過(guò)程中，水連同小分子透過(guò)膜，而大分子溶質(zhì)則被膜所阻攔并不斷累積在膜表面上，使溶質(zhì)在膜面處的濃度Cm高于溶質(zhì)在主體溶液中的濃度Cb，從而在膜附近邊界層內(nèi)形成濃度差Cm－Cb，并促使溶質(zhì)從膜表面向著主體溶液進(jìn)行反向擴(kuò)散，這種現(xiàn)象稱為濃差極化。極限電流密度在電滲析過(guò)程中使水分子產(chǎn)生離解反應(yīng)時(shí)的操作電流密度。含濕量1kg干空氣所含水蒸氣的重量稱為濕空氣的含濕量，也稱比濕。濕球溫度即極限冷卻溫度，在水冷卻過(guò)程中的極限冷卻溫度常用濕球溫度計(jì)來(lái)測(cè)量。問(wèn)答題天然水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成幾類？了解各類雜質(zhì)主要來(lái)源、特點(diǎn)、及一般去除方法。1、懸浮物泥砂類無(wú)機(jī)物質(zhì)和動(dòng)植物生存過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)或死亡后腐敗產(chǎn)物等有機(jī)物尺寸較大，在水中不穩(wěn)定，常常懸浮于水流中重力沉降2、膠體細(xì)小的泥砂、礦物質(zhì)等無(wú)機(jī)物和腐殖質(zhì)等有機(jī)物比表面積很大，有明顯表面活性，常帶電，穩(wěn)定的存在于水中物理化學(xué)方法3、溶解物氣體、礦物質(zhì)等溶解呈真溶液狀態(tài)存在，難以除去離子交換與膜技術(shù)什么叫水體的富營(yíng)養(yǎng)化？水體富營(yíng)養(yǎng)化有何危害？指富含磷酸鹽和氮素的水，在光照和其他環(huán)境適宜的情況下，水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使水中的藻類過(guò)量生長(zhǎng)，在隨后藻類死亡和異養(yǎng)微生物代謝活動(dòng)中，水中溶解氧被耗盡，造成水體質(zhì)量惡化和水生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象。危害：1、使水味變得腥臭難聞2、降低水的透明度3、消耗水中的溶解氧4、向水中釋放有毒物質(zhì)5、影響供水水質(zhì)并增加供水成本6、對(duì)水生生態(tài)的影響理想反應(yīng)器有哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？1、完全混合間歇式反應(yīng)器（CMB型）：在CMB型反應(yīng)器中，攪拌使物質(zhì)均勻混合，同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，直到反應(yīng)產(chǎn)物達(dá)到預(yù)期要求時(shí)停止反應(yīng)，并排出產(chǎn)物。整個(gè)反應(yīng)器為一個(gè)封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)在反應(yīng)過(guò)程中不存在由物質(zhì)遷移（質(zhì)量傳遞）而導(dǎo)致的物質(zhì)輸入和輸出2、完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（CSTR型）：在CSTR型反應(yīng)器中，反應(yīng)物投入后，經(jīng)攪拌立即與反應(yīng)器內(nèi)液體達(dá)到完全均勻混合，新反應(yīng)物連續(xù)輸入，反應(yīng)產(chǎn)物也連續(xù)輸出。CSTR型反應(yīng)器所用消毒時(shí)間較長(zhǎng)，如果采用多個(gè)體積相等的CSTR型反應(yīng)器串聯(lián)使用，將會(huì)大大縮短反應(yīng)時(shí)間。3、活塞流反應(yīng)器（PF型）：物料以相同流速平行流動(dòng)，無(wú)擴(kuò)散作用，物料濃度在垂直于液流方向完全均勻，而沿著液流方向?qū)l(fā)生變化。唯一的質(zhì)量傳遞是平行流動(dòng)的主流傳遞。為什么串聯(lián)的CSTR型反應(yīng)器比同容積的單個(gè)CSTR型反應(yīng)器效果好？既可以使反應(yīng)過(guò)程有一個(gè)確定不變的反應(yīng)速度，又可以分段控制反應(yīng)，還可以使物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)地比較集中。典型給水處理工藝流程和典型污水處理工藝流程有哪些？給水處理：地表水常規(guī)處理、地表水直接過(guò)濾、高濁度水處理、受污染水源處理污水處理：城市污水處理、回用水處理、焦化廢水處理、洗浴廢水處理何謂膠體穩(wěn)定性？試用膠粒間相互作用勢(shì)能曲線說(shuō)明膠體穩(wěn)定性的原因。膠體穩(wěn)定性指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。分為1、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性2、聚集穩(wěn)定性。將排斥勢(shì)能ER與吸引勢(shì)能EA相加可得到總勢(shì)能E。在E～x曲線上，當(dāng)x＝ob時(shí)存在最大值Emax，即為排斥能峰；當(dāng)x＜o(jì)a或x＞oc時(shí)，吸引勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)，兩膠?？上嗷ノ?；當(dāng)oa＜x＜o(jì)b時(shí)，排斥勢(shì)能占優(yōu)勢(shì)，且存在排斥能峰，兩膠粒相互排斥。因此，只有x＜o(jì)a時(shí)，吸引勢(shì)能EA隨x減小而急劇增大，兩膠粒才會(huì)發(fā)生凝聚。如果布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EB＞Emax，兩膠粒之間就可通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)克服排斥能峰而碰撞凝聚。但是天然水中膠體布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EB＜＜Emax，于是膠體長(zhǎng)期處于分散穩(wěn)定狀態(tài)。漸上升，當(dāng)水位上升至最高允許水位時(shí)，過(guò)濾停止以待沖洗。在變速過(guò)濾過(guò)程中，濾池內(nèi)水位保持不變，濾速隨時(shí)間逐漸較小，但濾池進(jìn)水總流量基本不變，等速過(guò)濾的濾池有虹吸濾池和無(wú)閥濾池。什么叫負(fù)水頭？它對(duì)過(guò)濾和沖洗有何影響？如何避免濾料層中產(chǎn)生負(fù)水頭？負(fù)水頭指在過(guò)濾過(guò)程中，濾層截留了大量的雜質(zhì)，以致于砂面以下某一深度處的水頭損失超過(guò)該處水深的現(xiàn)象。影響：負(fù)水頭使水中溶解氣體釋放出來(lái)形成氣囊，因而占有濾料孔隙中的一定空間而縮小過(guò)水?dāng)嗝?，從而增大阻力，水頭損失增大而使過(guò)濾周期縮短。在沖洗時(shí)，氣囊與濾料顆粒吸附在一起，會(huì)上浮帶出濾料，破壞濾層結(jié)構(gòu)。避免措施：增加砂面以上水深。使濾池出水口位置等于或高于濾層表面。反沖洗時(shí)的濾層水頭損失與反沖洗強(qiáng)度是否有關(guān)？反沖洗過(guò)程中最大水頭損失如何表達(dá)？無(wú)關(guān)。其中：濾料密度水的密度濾層膨脹前的孔隙度濾層膨脹前的厚度氣水反沖洗有哪幾種操作方式？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？1、先用空氣反沖洗，然后用水反沖洗。2、先用氣－水同時(shí)反沖洗，然后再用水反沖洗。3、先用空氣反沖洗，然后用氣－水同時(shí)反沖洗，最后再用水單獨(dú)沖洗。優(yōu)缺點(diǎn)：1、單獨(dú)氣沖：氣泡對(duì)濾層各部位的擾動(dòng)程度不同，濾料的循環(huán)移動(dòng)速度很慢，但濾料每循環(huán)一次，就能進(jìn)行依稀比較徹底的沖洗，效果較好。2、氣水同時(shí)沖：濾層處于懸浮狀態(tài)，濾料移動(dòng)速度快，一次反沖洗能進(jìn)行多次循環(huán)，大大提高沖洗效果，但易于產(chǎn)生濾料流失。3、單獨(dú)水沖：沖走污染物和殘留的氣泡，但不容易使污染物脫離濾料。試分析大阻力配水系統(tǒng)的工作原理，并說(shuō)明大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理各是什么？大阻力配水系統(tǒng)主要形式為帶有干管和穿孔支管的多叉管配水系統(tǒng)。反沖洗水由干管配入各支管、然后經(jīng)支管上的孔眼向外均勻配出，再穿過(guò)礫石承托層進(jìn)入濾層，對(duì)濾層進(jìn)行反沖洗。由，在各阻力系數(shù)中，S3和S4在承托層、濾料層鋪好后為定值，不能調(diào)節(jié)，要使Qa≈Qc，可采取以下措施：使S2增大，即減小孔口面積來(lái)增大S21和S22，同時(shí)削減了S11≠S12、S31≈S32、S41≈S42所造成的布水不均勻的影響。這就是大阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。使S1減小，減小配水系統(tǒng)S11≠S12對(duì)配水均勻性的影響，并在此基礎(chǔ)上減小S2以減小孔口水頭損失。這就是小阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。目前水的消毒和氧化方法主要有哪些？簡(jiǎn)要評(píng)述各種消毒方法的優(yōu)缺點(diǎn)。1、液氯消毒：液氯價(jià)格便宜，來(lái)源豐富，投加設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。同時(shí)可以保持剩余氯的持續(xù)消毒作用。但氯對(duì)微污染水源可能會(huì)產(chǎn)生氯酚味以及三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。2、次氯酸鈉消毒：通過(guò)水解反應(yīng)生成次氯酸，具有與其他氯的衍生物相同的氧化和消毒作用，但效果不如氯強(qiáng)。次氯酸鈉消毒投加較簡(jiǎn)單，比液氯安全、方便，適用于小型給水。3、二氧化氯消毒：采用二氧化氯作為消毒劑可避免水中因加氯而產(chǎn)生的氯酚味，也不會(huì)形成三鹵甲烷，二氧化氯價(jià)格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸。4、臭氧消毒：有極強(qiáng)的氧化能力，對(duì)病毒、芽孢都有殺傷力，但不能儲(chǔ)存，需邊發(fā)生邊使用?；ㄍ顿Y大、經(jīng)常電耗高，沒(méi)有持續(xù)消毒作用。什么叫自由性氯和化合性氯？?jī)烧呦拘Ч泻螀^(qū)別？簡(jiǎn)述兩者消毒原理。自由性氯指水中的OC1-、HOCl、Cl2等，殺菌速度快，殺菌力強(qiáng)，但消失快；化合性氯指水中氯與氨的化合物，有NH2Cl、NHCl2及NHCl3三種，以NHCl2較穩(wěn)定，殺菌效果好，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。自由性氯直接靠HOCl的強(qiáng)氧化性進(jìn)行消毒，化合性氯先水解生成HOCl后再進(jìn)行消毒。水的PH值對(duì)氯消毒作用有何影響？為什么？一般來(lái)說(shuō)，pH值越低，HOCl含量越大，消毒效果越好。氯消毒中起作用的是HOCl，PH值低有利于HOCl的生成。什么是折點(diǎn)加氯？出現(xiàn)折點(diǎn)的原因是什么？折點(diǎn)加氯有何利弊？超過(guò)折點(diǎn)以后的加氯稱折點(diǎn)加氯。在加氯過(guò)程中，前期生成的NH2Cl被氧化成其他物質(zhì)，余氯反而減少，出現(xiàn)折點(diǎn)。受污染的原水采用折點(diǎn)加氯可降低水的色度，去除臭、味，對(duì)酚、鐵、錳有明顯去除作用，可使水中有機(jī)污染總量下降。但折點(diǎn)加氯量大，必要時(shí)需有pH調(diào)整措施和增加脫氯工藝。臭氧和有機(jī)物的作用機(jī)理是什么？臭氧處理工藝由哪幾部分組成？機(jī)理：1、直接氧化作用：緩慢且有明顯選擇性反應(yīng)，主要有偶極加成和親電取代兩種方式；2、臭氧被分解產(chǎn)生羥基自由基，間接與有機(jī)物作用，反應(yīng)快，沒(méi)有選擇性。工藝：臭氧發(fā)生系統(tǒng)、接觸反應(yīng)系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)。什么是活性炭再生？活性炭再生的方法有哪些？在活性炭本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生成極少發(fā)生變化的情況下，用某種方法將被吸附的物質(zhì)，將吸附在活性炭表面的吸附質(zhì)除去，恢復(fù)活性炭的吸附能力。方法：加熱再生法、藥劑再生法、化學(xué)氧化法、生物再生法、超聲波再生法。離子交換的歷程分為幾個(gè)步驟？離子交換速度的影響因素有哪些？交換和再生兩個(gè)步驟。影響因素：交聯(lián)度、水中離子濃度、水流速度、樹(shù)脂顆粒尺寸、水溫。離子交換軟化系統(tǒng)有哪些？各有何特點(diǎn)？1、鈉離子交換軟化系統(tǒng)：處理過(guò)程中不產(chǎn)生酸性水，再生劑為食鹽，設(shè)備和防腐設(shè)施簡(jiǎn)單，出水硬度可大大降低，水中堿度基本不變，含鹽量略有增加。2、H－Na離子交換脫堿軟化系統(tǒng)：適用于原水硬度高、堿度大的情況，且該系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，能減輕Na交換器的負(fù)荷，提高軟化水的質(zhì)量，更適合于處理高硬度水。強(qiáng)堿陰樹(shù)脂的失效點(diǎn)是什么？強(qiáng)堿陰樹(shù)脂在什么條件下能去除硅酸？指樹(shù)脂不能再交換水中的陰離子，以硅酸泄漏為失效點(diǎn)。條件：1、進(jìn)水呈酸性。2、要求H離子交換器減少漏Na+量。若漏Na+量增加，則陰床出水堿度增大，會(huì)對(duì)除硅不利。3、要求OH離子交換器再生程度高。因?yàn)樵偕潭雀撸瑒t工作交換容量就大，就有利于吸附硅酸。強(qiáng)堿陰床為什么必須設(shè)在強(qiáng)堿陽(yáng)床之后？1、進(jìn)水先經(jīng)過(guò)陰床，容易生成CaCO3、Mg（OH）2沉淀在樹(shù)脂層內(nèi)，使強(qiáng)堿樹(shù)脂的交換容量降低2、陰床在酸性介質(zhì)中易于進(jìn)行離子反應(yīng)，若進(jìn)水先進(jìn)過(guò)陰床，更不利于去除硅酸，，因?yàn)閺?qiáng)堿樹(shù)脂對(duì)硅酸鹽的吸附要比對(duì)硅酸的吸附差得多。3、原水先經(jīng)過(guò)陰床，，本應(yīng)由除二氧化碳器去除的H2CO3，也由陰床承擔(dān)，從而增加再生劑耗用量。試用離子交換平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明混床除鹽出水純度高的原因。RH＋ROH＋NaCl＝RNa＋RCl＋H2O平衡常數(shù)為：式中：——水的電離常數(shù)。水溫22℃時(shí)，＝1.6×10－16。——陽(yáng)樹(shù)脂的選擇性系數(shù)。＝1.5。——陰樹(shù)脂的選擇性系數(shù)。Ⅰ型陰樹(shù)脂＝15，Ⅰ型陰樹(shù)脂＝2。所以，K＝1.5×15÷（1.6×10－16）＝1.4×1017。可見(jiàn)，K＞＞1，反應(yīng)進(jìn)行很徹底，反應(yīng)物能全部變成生成物，故混床出水純度高。試以優(yōu)先吸附—毛細(xì)孔流理論來(lái)解釋反滲透膜的透過(guò)機(jī)理。優(yōu)先吸附－毛細(xì)孔流理論以吉布斯吸附式為依據(jù),認(rèn)為：膜表面由于親水性原因，能選擇吸附水分子而排斥鹽分，因而在固－液界面上形成厚