《水处理工程技术》习题库答案

《水处理工程技术》习题库答案第一篇水质与水处理基本概论第一章水质与水质标准1.什么是水资源？我国水资源有何特点？答：水资源是人们长期生存、生活和生产过程中所需要的各种水，既包括了数量和质量的定义，又包括了使用价值和经济价值。从广义来说，是指人类能够直接或间接使用的各种水和水中的物质，作为生活资料和生产资料的天然水，在生产过程中具有经济价值和使用价值的水都可称为水资源。从狭义讲，就是人类能够直接使用的淡水，这部分水主要指江、河、湖泊、水库、沼泽及渗入地下的地下水。我国水资源的特点：（1）水资源地区分配不均匀；（2）时间分配不均匀。2.天然地表水有何特征？答：天然地表水的杂质特征：天然地表水体的水质和水量受人类活动影响较大，几乎各种污染物质可以通过不同途径流入地表水，且向下游汇集。地表水中按杂质颗粒的尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三类。以悬浮物形式存在的主要有石灰、石英、石膏和黏土及某些植物；呈胶体状态的有黏土、硅和铁的化合物及微生物生命活动的产物即腐殖质和蛋白质；溶解物包括碱金属、碱土金属及一些重金属的盐类，还含有一些溶解气体，如氧气、氮气和二氧化碳等。除此之外，还含有大量的有机物质。3.生活污水与工业废水有何特征？答：生活污水是指人类在日常生活中使用过的，并被生活废弃物所污染的水；工业废水是指在工矿企业生产过程中使用过的并被生产原料等废料所污染的水。当工业废水污染较轻时，即在生产过程中没有直接参与生产工艺，没有被生产原料严重污染，如只有水温上升，这种污水称为生产废水，相反，污染严重的水称为生产污水。4.污水的主要污染指标有哪些？其测定意义如何？答：物理指标：水温、臭味、色度以及固体物质等。水温：对污水的物理性质、生物性质、化学性质有直接影响。一般来讲，污水生物处理的温度范围在5～40°C。臭味：是一项感官性状指标，天然水无色无味，被污染的水会产生气味，影响水环境。色度：生活污水的颜色一般呈灰色，工业废水的色度由于工矿企业的不同而差异很大。固体物质：水中所有残渣的总和，一般包括有机物、无机物及生物体三种；化学指标：（1）有机物指标：生化需氧量、化学需氧量、总有机碳、总需氧量等。BOD在一定条件下，即水温为20度时，由于好氧微生物的生命活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量。COD是用化学氧化剂氧化污水中有机污染物质，氧化成CO2和H2O,测定其消耗的氧化剂量，用（mg/L）来表示。TOC是将一定数量的水样，经过酸化后，注入含氧量已知的氧气流中，再通过铂作为触媒的燃烧管，在900°高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2,用红外线气体分析仪记录CO2的数量，折算成含碳量。TOD是指将有机物氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2等物质，所消耗的氧量以mg/L来表示。当污水水质条件较稳定时，其测得的BOD5、COD、TOD和TOC之间关系为：TODCODcrBODuBOD5TOC。（2）无机物指标：包括氮、磷、无机盐类和重金属离子及酸碱度等。生物指标：指污水中能产生致病的微生物，以细菌和病毒为主。污水生物性质检测指标为大肠杆菌指数、病毒及细菌总数。5.什么叫水体自净？其工作原理是什么？水体自净过程有哪些？答：水体自净过程是水体受到污染后，经过复杂的过程，使污染物的浓度降低，受污染的水体部分地或完全地恢复原来状态。从净化机理来看可分为三类，即物理净化作用、化学净化作用和生物净化作用。物理净化是指污染物质由于稀释、混合、沉淀、挥发使河水的污染物质降低的过程，这种过程，污染物质总量不减；化学净化是指污染物由于氧化、还原、中和、分解合成等使河水污染物降低的过程，这种过程只是将污染物质存在的形态及浓度发生了变化，但总量不减；生物净化是由于水中生物活动，尤其水中微生物的生命活动，使得有机污染物质氧化分解从而使得污染物质降低的过程。这一过程能使有机污染物质无机化，浓度降低，污染物总量减少，这一过程是水体自净的主要原因。6.简述河流水体中BOD与DO的变化规律。答：由于好氧微生物的呼吸作用，消耗了水中的溶解氧，消耗溶解氧的速度与水体中的有机物浓度成正比（一级反应）。而水中的溶解氧的含量受温度和压力等因素的影响，如温度不变，压力不变，水中溶解氧是一个定值。如果水中的微生物将溶解氧全部耗尽，则水体将出现无氧状态，当DO﹤1mg/L时，大多数鱼类会窒息死亡。此时，厌氧菌起主导作用，水体变坏。河流水体中溶解氧主要来自于大气，亦可能来自于水生植物的光合作用，但以大气补充为主，这一过程叫做复氧作用，显然，水中的实际溶解氧含量应与该时刻水中的耗氧速度与大气向水复氧速度有关，耗氧和溶氧同时进行，决定水体中溶解氧的含量。7.什么是氧垂曲线？氧垂曲线可以说明哪些问题？答：有机物排入水体后,由于微生物降解有机物而将水中的溶解氧消耗殆尽,使河水出现氧不足的现象或称为亏氧状态,而在此同时,大气向水体不断溶氧，又使得水体中的溶解氧逐步得到恢复。由于好氧和溶解过程同时发生，水体中实际溶解氧含量很难确定。为研究方便，将好氧过程和溶解氧过程分别讨论，再对二者进行数学叠加计算，便可得出水中实际溶解氧的变化规律，这就是氧垂曲线。氧垂曲线可分为三段：第一段，耗氧速率大于复氧速率，水中溶解氧含量大幅度下降，亏氧量增加，直至好氧速率等于复氧速率；第二阶段，复氧速率开始超过耗氧速率，水中溶解氧开始回升，亏氧量逐渐减小；第三阶段，溶解氧含量继续回升，亏氧量继续下降，直至恢复到排污口前的状态。第二章水处理方法概论1.简要说明城市污水典型处理流程。2.给水处理的任务和目的是什么？答：给水处理是将天然水源（包括地表水和地下水）的水质，处理成符合生活饮用或工业用水水质的过程。天然水体中含有各种各样的杂质，不能直接满足供水水质要求。由于原水水质的差异较大以及最后要求达到的水质标准各不相同，故给水处理工艺也不相同。3.给水处理的方法应怎样确定？主要采用哪些单元处理工艺？答：给水处理的方法一般应根据源水水质和用水对象水质的要求而确定。主要采用的单元工艺有：混凝、沉淀、过滤、离子交换、化学氧化、膜法、吸附、曝气及生物处理等。4.污水处理有哪几个级别？答：城市污水有一级处理、二级处理和三级处理。第二篇物理、物理化学、化学处理工艺原理第三章水质的预处理1.格栅的主要功能是什么？按其形状分为几种？答：格栅的主要功能是拦截较粗大的悬浮物或漂浮杂质，如木屑、碎皮、纤维、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理设施的处理负荷，并使之正常运行。按其形状分为平面格栅与曲面格栅。2.按格栅栅条的净间隙大小不同，格栅分为几种？各适用于什么场合？答：按格栅栅条的净间隙大小不同，格栅分为粗格栅（50～100mm）、中格栅（10～40mm）、细格栅（3～10mm）3种。对新建污水处理厂一般采用粗、中两道格栅，甚至采用粗、中、细3道格栅。3.格栅栅渣的清除方法有几种？各适用于什么情况？答：栅渣清除方法可分为人工清渣和机械清渣两种。人工清渣一般适用于小型污水处理厂，机械清渣一般适用于大型污水处理厂或泵站前的大型格栅，栅渣量大于0.2m3/d，为了减轻工人劳动强度一般采用机械清渣。4.均和调节池有何作用？按其调节功能可分几种类型？答：工业废水的波动比城市污水大、中小型工厂的水质、水量的波动更为明显。工业企业一般在车间附近设置调节池，把不同时间排出的高峰流量或高浓度废水与低流量或低浓度废水混合均匀后再排入处理厂（站）或城市排水系统中。另一方面，调节池可以使酸性废水和碱性废水得到中和，使处理过程中的pH值保持稳定，减少或防止冲击负荷对处理设备的不利影响。当处理设备发生故障时，可起到临时的事故贮水池的作用，同时还可以调节水温。按其调节功能可分为水量调节池和水质调节池。第四章混凝和絮凝1.胶体有何特征？什么是胶体的稳定性？试用胶粒之间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。答：胶体的基本特性有光学性质、布朗运动、胶体的表面性能、电泳和电渗现象。胶体的稳定性是指胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。致使胶体颗粒稳定性的主要原因是颗粒的布朗运动、胶体颗粒间同性电荷的静电斥力和颗粒表面的水化作用。胶体稳定性分为动力学稳定和聚集性稳定两种。(b)cabEmax间距XOEAER吸引势能EA排斥势能ER(a)rrx图1相互作用势能与颗粒间距离关系（a）双电层重叠；（b）势能变化曲线可以从两胶粒之间相互作用力及其与两胶粒之间的距离关系进行分析。当两个胶粒相互接近至双电层发生重叠时，就会产生静电斥力。相互接近的两胶粒能否凝聚，取决于由静电斥力产生的排斥势能量ER和范德化引力产生的吸引势能EA，二者相加即为总势能E。ER和EA均与两胶粒表面间距x有关。从上图可知，两胶粒表面间距x=oa～oc时，排斥势能占优势。X=ob时，排斥势能最大，用Emax表示，称排斥能峰。当xoa或xoc时，吸引势能均占优势，xoc时，虽然两胶粒表现出相互吸引趋势，但存在着排斥能峰这一屏障，两胶粒仍无法靠近。只有xoa时，吸引势能随间距急剧增大，凝聚才会发生。要使两胶粒表面间距oa，布朗运动的动能首先要克服排斥能峰Emax才行。然而，胶粒布朗运动的动能远小于Emax，两胶粒之间的距离无法靠近到oa以内，故胶体处于分散稳定状态。2.目前普遍用几种机理来描述水的混凝过程？试分别叙述。答：目前普遍用四种机理来描述水的混凝过程。（一）压缩双电层作用机理：根据浓度扩散和异号电荷相吸的作用，这些离子可与颗粒吸附的反离子发生交换，挤入扩散层，使扩散层厚度缩小，进而更多地挤入滑动面与吸附面，使胶粒带电荷数减小，ξ电位降低。这种作用叫做压缩双电层作用。此时两个颗粒相互间的排斥力减小，同时由于它们相撞时距离减小，相互间的吸引力增大，胶粒得以迅速聚集；（二）吸附和电荷中和作用机理：指胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附；（三）吸附架桥作用机理：是指高分子物质与胶体颗粒的吸附与桥链。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，形成“胶粒—高分子—胶粒”的絮凝体。高分子物质在这里起了胶体颗粒之间相互结合的桥梁作用；（四）沉淀物网捕作用机理：网捕又称卷扫，是指向水中投加含金属离子的混凝剂，当药剂投加量和溶液介质的条件足以使金属离子迅速金属氢氧化物沉淀时，所生成的难溶分子就会以胶体颗粒或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物，即所谓的网捕、卷扫水中胶粒，以致产生沉淀分离。3.影响混凝效果的主要因素是什么？答：水温、h值、碱度、悬浮物含量、水力条件等。4.什么是助凝剂？目前我国常用的助凝剂有几种？在什么情况下需要投加助凝剂？答：在净水过程中，有时使用单一的混凝剂不能取得良好的效果，需要投加辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。助凝剂的作用在于：加速混凝过程，加大絮凝颗粒的密度和质量，使其更迅速沉淀；并加强粘结和架桥作用，使絮凝颗粒粗大且有较大表面，可充分发挥吸附作用，提高澄清效果。常用的助凝剂有两类：1）调节或改善混凝条件的助凝剂有Na2CO3、Na（OH）2、NaHCO3、Ca（OH）2等碱性物质，可以提高水的pH值；2）改善絮凝结构的高分子助凝剂有聚丙酰胺、骨胶、海藻酸钠、活性硅酸等。5.目前常用的絮凝池有几种？各有何优缺点？答：5种。（一）隔板絮凝池：水流以一定流速在隔板之间通过从而完成絮凝过程的絮凝设施称为隔板絮凝池。通常适用于大、中型水厂，因水量过小时，隔板间距过狭不便施工和维修。优点是构造简单，管理方便。缺点是流量变化大者絮凝效果不稳定，与折板及网格式絮凝池相比，因水流条件不甚理想，能量消耗（即水头损失）中的无效部分比例较大，故需较长絮凝时间，池子容积较大；（二）折板絮凝池：优点：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，以至形成众多的小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果，接近于推流型。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小；（三）机械搅拌絮凝