水质工程学习题

第一章水质与水质标准1．天然水体中的杂质如何分类。按不同的原理,对天然水体的杂志进行分类:(1)按水中杂质的尺寸,可以分为:溶解物,胶体颗粒和悬浮物；(2)从化学结构上可以分为:无机杂质,有机杂质,生物(微生物)；(3)按杂质来源可以分为天然的和人工合成的物质。2．生活饮用水的水质指标可分为哪几类。(1)微生物标准；（2）水的感官性状指标和一般化学指标；（3）毒理学指标；（4）放射性指标。3．地下水与地表水相比，有哪些特点。由于通过土壤和岩层的过滤作用，所以地下水没有悬浮物，通常是透明的。同时通过溶解了土壤和岩层中的可溶性矿物质，所以含盐量、硬度等比地表水高。地下水的水质、水温一般终年稳定，较少受到外界影响。受水体流经的土壤地质条件，地形地貌以及气候条件的影响，地表水或地下水的水质会有较大差异。4．什么是水体富营养化。富营养化有哪些危害。水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他换进条件适宜的情况下，水中所含的这些用营养物质是水中的藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养微生物的代谢活动，使得水中的DO被迅速耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。水体富营养化的危害：（1）造成水体感官性污染，使藻类过度繁殖，水有霉味、腥臭味，使水体混浊，透明度下降（2）消耗水体的溶解氧（3）向水体释放毒素，使人和牲畜得病(4)影响供水水质，并增加供水成本(5)对水生生态造成影响。5．什么是水体自净。为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一。水体自净是指污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降低，曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原状的现象。溶解氧是维持水生生态平衡和有机物能够进行生物分解的条件，DO越高，说明水中的有机污染物越少，DO接近饱和时，水体是清洁的，因此DO是河流自净中最有利力的生态因素。6．用哪两个相关的水质指标描述水体的自净过程。BOD和DO。7．什么是氧垂曲线一般在单一污染源的情况下，水体中的BOD值低于最高允许量，DO接近饱和，水体清洁的；在排放口出BOD急剧上升，DO被有机物降解所消耗，逐渐降低到允许含量以下，水体受到污染；随之BOD逐渐降低，DO得到补充并回升，水体逐渐恢复到原水体的生态平衡状态，水体又富清洁，通常将DO变化的曲线称为氧垂曲线。（氧垂曲线就是单污染源的情况下水体自净BOD和DO含量变化历时图中DO的变化曲线。）8、在水污染物排放标准方面将污染物控制项目分哪两类。在水污染物排放方面，根据污染物的来源与性质，将污染物控制项目分为基本控制项目和选择控制项目。第二章水的处理方法概论1、水处理按技术原理如何分类。水处理按技术原理分为：物理化学方法和生物方法。物理化学方法：（1）混凝，包括凝聚和絮凝过程（2）浮选（3）过滤（4）膜分离（5）吸附（6）离子交换（7）中和（8）氧化还原。生物方法：（1）需氧处理（2）厌氧处理。2、按对氧的需求不同，将生物处理过程如何分类。需氧处理和厌氧处理3、按反应器内的物料的形态如何分类：均相反应器、多相反应器按反应器的操作情况可将反应器如何分类：间歇式、连续性。4、列举水的物理化学处理方法。（1）混凝，包括凝聚和絮凝过程（2）浮选（3）过滤（4）膜分离（5）吸附（6）离子交换（7）中和（8）氧化还原。5、三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?（1）理想混合流动模型：进入反应器的物料立即均匀分散在整个反应器里。其特点是反应器内的浓度完全混合一致。（2）活塞流流动模型：物料的断面速度分布完全是齐头并进的。（3）轴向扩散流动模型和多级串联流动模型：在流动体系中物料之所以偏离了活塞流，是由于在活塞流上叠加了一个轴向扩散。应用反应器理论，能够确定水处理装置的最佳形式，估算所需尺寸，及确定最佳操作条件；利用反应器的停留时间分布函数，可以判断物料在反应器中的流动模型，也可以计算化学反应速率。6、水处理工艺流程选择的出发点有哪些？如何确定一个合适的水处理工艺流程？水处理工艺流程选择的出发点有：较低的成本、安全稳定的运行过程。针对不同原水水质和对水质的要求，会形成不同的水处理工艺流程；水处理设施所处的地区气候、地形地质、经济技术条件的差异，也会影响到水处理工艺流程的选择。7、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。生物法：主要去除对象是有机污染物，一般用BOD和COD为指标，如典型的城市污水处理。化学法：对各种工业废水的处理，根据主要污染物的性质采取相应的处理方法，如典型的焦化废水处理。物理法：当处理后要回用时，要进一步深处理，满足回用需要，如典型的洗浴废水回用处理。8、给水处理有哪些基本方法？其基本流程如何？给水处理的基本方法有：混凝、沉淀、过滤、消毒。第三章凝聚和絮凝1.体胶稳定性是什么。胶体能稳定存在于水中的原因是是什么。从水处理的角度而言，胶体的稳定性是指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。胶体在水中稳定存在的原因：（1）胶体的动力稳定性（2）胶体的带电稳定性(3)胶体的溶剂化作用稳定性。2.目前，比较公认的凝集机理有哪四个方面，内容是什么。（1）压缩双电层作用：根据DLVO理念，比较薄的能降低胶体颗粒的排斥能，如果能使胶体的双电层变薄,排斥能降到相当小时，两胶体颗粒接近时,就可以由原来的排斥力为主变成吸引力为主,胶体颗粒间就会发生凝集。（2）吸附电中和作用：胶体颗粒表面吸附异号离子、胶体颗粒、高分子物质，从而中和了胶体颗粒本身所带的部分电荷，减小胶体颗粒间的静电斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。（3）吸附架桥作用：指胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架桥连接，凝聚为大的聚集体而脱稳聚沉。（4）网捕卷扫作用：指投加水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的水合金属氧化物沉淀，当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时，会像多孔的网一样将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来。3.什么是同向絮凝和异向絮凝。异向絮凝：由布朗运动引起胶体颗粒向不同方向运动而发生碰撞聚集的现象。同向絮凝：由外力（搅拌力、水力）推动所引起的胶体颗粒向同一方向运动碰撞聚集称为同向絮凝。4．简述水的混凝对水力条件的要求是什么。水力条件包括水力强度和作用时间两方面的因素。投入混凝剂之后，混凝过可分为快速混合与絮凝反应两个阶段。快速混合要求有快速而剧烈的水力或机械搅拌作用，而且短时间内完成，一般在几秒至一分钟内完成至多不超过两分钟。絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随着絮凝体的增大而逐渐降低，避免已聚集的絮凝体被打碎而影响混凝沉淀效果。5．影响混凝效果的主要因素分为哪几类。（1）水温（2）水的pH值和碱度（3）水中杂质浓度（4）水利条件的影响（5）混凝剂种类和投加量及投加方式（干投、湿投）的影响。6．如何防止絮凝体破碎。絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随絮体的增加而逐渐降低。7．快速混合的原理是什么。混合设施主要有哪几类。快速混合（目的是使胶体颗粒凝集脱稳），根据混凝凝聚机理，快速混合的机理是：在混合过程中，必须使混凝剂水解产物中具有压缩双电层与吸附电中和作用的高价正离子等有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触发生凝聚作用。混合设施的主要分类有：（1）水力混合（2）水泵混合（3）管式混合（管式静态混合器、扩散混合器）（4）机械混合。8.混凝药剂的选用应遵循哪些原则？（1）混凝效果好（2）无毒害作用（3）资源充足（4）成本低（5）新型药剂的卫生许可（6）借鉴已有经验。9.什么是助凝剂。助凝剂按投加的目的划分为哪几类。不能在某一特定水处理工艺中单独用作混凝剂，但可以与混凝剂配合使用而提高和改善凝聚和絮凝效果的化学药剂称为助凝剂。按投加目的分类：（1）以吸附架桥改善已形成的絮体结构为目的的助凝剂，如活化硅酸（SiO2·nH20）、骨胶、高分子絮凝剂；（2）以调节原水酸碱度来促进混凝剂水解为目的的助凝剂，如石灰；（3）以破坏水中有机污染物对胶体颗粒稳定作用来改善混凝剂效果的助凝剂，如Cl2、O3等氧化剂；（4）以改变混凝剂化学状态来促进混凝效果的混凝剂，如加氯作为氧化剂改善硫酸亚铁的混凝效果。10.絮凝设施都有哪些。（1）隔板絮凝池（2）折板絮凝池（3）机械絮凝池（4）栅条（网格）絮凝池（5）穿孔旋流絮凝池（6）其他形式的絮凝池（波形板絮凝池、摇摆式搅拌机絮凝池、接触式絮凝池、组合式絮凝池）。第四章沉淀1．何谓拥挤现象？高浊度水在沉淀筒中的拥挤沉淀可分为哪些部分。当水中有大量颗粒在有限的水体中沉降时，由于颗粒相互之间会产生影响，致使颗粒沉速度比自由沉降时小，这种现象称为拥挤现象。高浊度水在沉淀桶中的拥挤沉淀可分为：清水层、沉降层（等浓度层）、过渡层、淤积层。2.理想沉淀池的假定条件是什么。（1）进水均匀分布于沉淀区的始端，并以相同的流度水平地流向末端；（2）进水中颗粒均匀的分布于沉淀区的始端，并在沉淀区内进行着等速自由沉降；（3）凡能沉降到沉淀区的颗粒杂质便认为被去除，不再重新悬浮到水中。3.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？在理想沉淀池中，表面负荷和颗粒截留沉速是相等的。表面负荷：指单位沉淀面积上承受的水流量。颗粒截留沉速：由均一粒径组成的颗粒杂质在理想沉淀池中恰能全部沉淀下来的颗粒沉速。4.何谓浑水异重流？判断平流式沉淀池稳定性的指标是什么。密度大的浑水进入沉淀池后，在重力作用下会潜入池的下部流动，形成所谓的浑水异重流。判断平流式沉淀池稳定性的指标是：弗罗德数5.沉淀的类型，各有什么特点。说明它们的内在联系与区别。（1）自由沉淀：颗粒在沉淀过程中互不干扰，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度也不改变。常见于：沉砂池、初次沉淀池。（2）絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用。颗粒的形状、尺寸、质量以及沉速随沉淀过程的进展而变化。常见于；混凝沉淀后、生物污泥的沉淀。（3）成层沉淀：沉淀过程中絮凝的悬浮物形成层状物，成整体沉淀状，形成较明显的固液界面。常见于：活性污泥法的二沉池、污泥浓缩池、化学凝聚沉淀。（4）压缩沉淀：沉淀过程中最后悬浮颗粒相聚于水底，互相支撑，互相挤压，发生进一步沉降。内在的联系与区别：在实际的活性污泥法二沉池及浓缩池中沉淀与浓缩的过程中，都顺序存在着（1）、（2）、（3）、（4）这四种类型的沉淀过程，只是产生各类沉淀的时间长短不同而已。6.试述各类沉淀池的使用条件？有何优缺点？平流沉淀池辐流沉淀池竖流沉淀池斜板斜管沉淀池澄清池7.影响斜板、斜管沉淀池的因素是什么？雷诺数、弗罗德数、浑水异重流8.是否任何物质都能粘附在空气泡上？取决于哪些因素？不是所有物质都能粘附在气泡上。取决于物质表面性质即水、空气、固体三者表面张力的关系，气泡合并作用，润湿作用，亲水性，同性电荷的相斥作用。第五章过滤1.过滤的目的，用于澄清水的过滤有几种方式。过滤的目的：有的用来去除水中的悬浮物，以获得浊度更低的水；有的是用来去掉污泥中的水，以获得含水量较低的污泥。澄清水的过滤方式：颗粒材料过滤、粗滤、微滤、膜滤。2.快滤池的作用、工作过程包括哪些、构造及其作用。快滤池主要用来过滤混凝（或混凝沉淀）后的水。工作过程主要包括过滤和反冲洗两个过程。结构及其作用：（1）滤层，由滤料构成，起过滤作用；（2）承托层，用以支撑滤层；（3）配水系统，起作用是在过滤时收集过滤水，在反冲洗时均匀分布反冲洗水；（4）滤层上部有排水槽，用以均匀排出反冲水。3.滤料应满足的要求。快滤池滤料都是颗粒状材料，应满足以下基本要求：（1）有足够的机械强度，（2）有较好的化学稳定性，（3）有适宜的级配和足够的空隙率。4.气、水反冲洗有几种操作方式。（1）先用气单冲，再用水单冲；（2）先用气单冲，再气、水同时冲，最后单独用水冲；（3）先用气、水同时冲，再用水单独冲。5.滤池承托层的作用是什么。（1）起支撑滤料层的作用，以防止滤料泄露；（2）起配水作用，使配水系统流出的反冲水能够均匀地分布到滤层的底部，所以承托层的结构与配水系统的形式有关。6.属大、小阻力配水系统的滤池各有哪些。（1）小阻力配水系统的滤池：粗料滤池（