生态环境研究中心环境工程A-考研真题真题答案

1.给、废水处理的基本原则与方法。凡是水中本来不存在就应该去除，凡是超过了天然本底含量而不适于人类使用的或者造成环境不良影响的都应该减少直至去除。处理的时候都是模拟自然过程，通过改善条件，强化过程。由于污染物形态的多样性，所以方法也很多，并且需要串联起来才能同时去除多种污染物，可以通过并联工艺增大处理量，需要调节时，需预处理，加强处理效果需要更进一步处理。只是物质形态的变化或者相转移的，属于物理方法；一种物质变成了另一种物质的，属于化学方法；既发生形态变化又有本质变化的方法属于物理化学方法；通过生物的新陈代谢将其转化的方法称为生物化学方法。什么叫环境优先污染物？确定一个筛选原则，对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害大，在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象。这一筛选过程就是数学上的优先过程，经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，简称为优先污染物（PriorityPollutants）。比如,并芘，DDT等。2.什么是管网水的稳定性？为什么管网中会出现红水？包括了化学稳定和生物稳定性，化学稳定主要指水体不发生腐蚀和结垢，是基于重碳酸盐，碳酸，和溶于水中的二氧化碳之间的平衡。生物稳定性指水中的致病微生物数量不增加，不构成致病性，以及引起的水的化学变化。由于水管一般是用铸铁管，存在溶解氧的而且呈酸性条件下，发生电化学反应生成二价铁离子，由化能自养菌铁细菌的作用下，将其氧化成三价铁离子，并且排出体外生成红色氢氧化铁胶体，所以会出现红水。也有可能是水中余氯过多，氧化了由于电化学反应产生的二价铁，生成红色氢氧化铁胶体。红水是最常见的异色水。输配水管道内壁腐败形成铁锈．在断水后恢复供水或水的流速波动较大时铁锈会被冲出，溶于水中，三价的铁表现为棕红色，故出现红水现象：也有以地下水为水源的自来水，当铁含量特别高时，在铁细菌的作用下，水中二价的铁会被氧化为三价的铁，使水表现为红色。黑水则主要是由锰的氧化物二氧化锰造成的。自来水中的锰氧化后沉积于管壁上，在恢复供水或水流速度变化较快时剥离下来发生水变黑现象。由于红水和黑水常常同时发生．水的颜色呈现褐色或棕黄色。蓝水：铜管中有溶出的铜会和肥皂中的脂肪酸发生反应,生成蓝色物质。铜管的绿水问题是由于铜绿引起的，铜绿的主要成分是硫酸铜和碳酸铜，呈绿色。硫酸铜和碳酸铜有毒，易风化，易溶于水。铜离子（Cu2+）能使蛋白质凝固，有抑制真菌作用，对细菌作用较差，有毒，可用作杀虫剂。臭水：臭水是由于水管内壁中杂质凝聚现象造成的。3.概述常规给水处理主要工艺流程，原理及各单元的作用。如水源受到有机物和重金属的微污染时，应增加哪些其他工艺技术？微污染水源的特征，处理工艺，以及所依据的原理？原水微污染，是指水环境污染造成的饮用水原水水质下降，主要是受有机物和重金属微量污染及传统给水处理工艺的缺陷导致饮用水中含有微量ＴＨＭｓ等可疑致癌物或致癌物及其它有机物，严重威胁人体健康。主要表现为氨氮，浊度，重金属超标，以及Ames试验反应呈阳性。解决方法主要有1.强化常规工艺，比如混凝，沉淀，过滤等；2.增加预处理工艺，比如化学氧化，吸附和生物法，3.深度处理技术，比如活性炭吸附代替过滤，生物接触氧化，O3和砂滤联用，生物活性炭技术等。他们的原理基于常规的原理，只不过改善了原有工艺的条件。4.无机絮凝剂和天然絮凝剂的区别？首先来源不同，无机絮凝剂属于矿物，而天然絮凝剂属于生物分泌物或提取物。属于有机类，无机主要是通过水解生成配合物，起作用的是铁铝离子，机理主要是吸附电中和起作用；而天然多属糖类，螯合物，粘附性强，起作用的基团很多，机理主要是吸附电中和和高分子架桥作用，以后者起主要作用，分为阴离子，阳离子，两性和非离子型。效果方面无机絮凝剂的投放量大，ph和温度影响，效率非常低，限制了其应用，且价格不菲，而天然絮凝剂由于来源于生物，其原料丰富，价格低廉，选择性大，投药量小，絮凝速度更快，且不容易受共存盐类，ph和温度影响，污泥量少，安全无毒，容易处理，且无二次污染。若将其适当改性，其效果更佳。胶体颗粒的基本特性及带电原因。性质：光学：丁铎尔效应，动力学性质：BROWN运动以及导致的扩散，沉降平衡；电化学性质：电动现象：电泳，电渗，流动电势，沉降电势。带电原因：1.固体表面从分散介质中选择性的吸收某种离子而带电；2.分散相固体表面上的物质发生电离或者是分散介质发生化学反应，其中一种离子仍然留在固体表面而带电。阐述混凝过程中使用无机高分子絮凝剂与传统凝聚剂处理效能与作用机制的差别。无机高分子在水解之前已经形成较长的链状结构，且形态比较固定，水解后，受pH和温度影响较小，主要依靠高分子架桥作用，以及网捕卷扫作用，而传统凝聚剂在水解后才形成各种不同物质，以一般以单核为主，受pH，温度影响较大，产生的物质结构不稳定，易变化，主要依靠其吸附电中和，以及压缩双电层作用，只有在较高浓度时才会发生网捕卷扫。论述水中胶体稳定的主要原因，以及使胶体杂质脱稳所采取的工艺措施和原理。胶体不会主动沉降主要是由于胶体的稳定性，造成稳定性的原因包括了动力学稳定和聚集稳定性。论述（简述）混凝机理，并说明GT在混凝中实际应用意义，试论述混凝过程的G和T值的实用意义。由于动力学和聚集稳定性造成了胶体颗粒的稳定。前者主要是小分子的布朗运动对抗重力而形成的稳定，后者是由于粒子表面同性电荷的斥力作用，或者水化膜的阻碍使自发聚集不能发生的稳定，其中后者在给水处理水中起主要作用。要破坏稳定，关键是破坏聚集稳定，可以采取投加异性电荷离子，通过压缩双电层（次要）和吸附电性中和（直接吸附过多的异号电荷变号），降低动电位；或者使用高分子絮凝剂，通过其吸附架桥（高分子一端吸附一胶粒，另一端吸附另一胶粒，形成“胶-高-胶”絮凝体）以及去除水化膜的作用，还可以使用铁盐或者铝盐，通过网捕卷扫作用，使杂质沉淀分离，是机械作用。在胶体破稳得同时，要让其发生絮凝，则必须使其碰撞，包括了同向和异向絮凝，其中异向絮凝在开始阶段其主要作用，当形成较大质量的絮凝体的时候，则同向絮凝其主要作用，也就是水力引起的，随着碰撞次数的增多，颗粒聚集变大而下沉，从而实现了胶体和水的物理分离。GT表示的是在一定时间内，絮凝体和胶体的碰撞次数，越大表示碰撞次数越多，则越易脱稳沉降，G是水力梯度，间接表示单位时间碰撞次数和消耗的能量，通过控制在不同阶段的GT可以获得密实的大颗粒絮凝体。并且在实际应用中，这两个指标比较容易控制，且能反应能量的消耗而备受关注。分析投加高分子混凝剂过量时混凝效果不好的原因。当高分子过多，将产生“胶体保护”,出现多个高分子化合物一端都吸附在同一个分散相粒子的表面，或者是由于胶粒的吸附面均被高分子覆盖之后，两胶粒接近时，受高分子的阻碍而不能聚集，从而出现再稳现象，其中的阻碍作用主要是排斥势能，电性斥力（只针对带电高分子），此外还有水化膜的作用。高分子聚沉作用：搭桥效应，脱水效应，电中和效应。简述水的pH值对硫酸铝混凝效果的影响。主要在不同PH条件下，Al的具体形态不同，导致其效果不同：当PH3时，主要以水合铝离子的形态存在，通过压缩双电层起作用；效果不是很好，当PH在4-6之间，以多核羟基为主，通过吸附电中和起作用，此时的絮凝体密实；效果好，当在中性范围内时，则以氢氧化物为主，通过电中性的聚合物起吸附架桥作用，此外还有电中和的作用，效果较好，当其数量过多形成沉淀时，则以网捕卷扫作用为主，这主要是机械作用。当在碱性范围时，则主要是以单核和多核羟基配合物聚合物的形式存在，主要是架桥作用。混凝工艺的主要阶段，各阶段要求分为两个阶段：1，混合阶段：以剧烈搅拌为目的，使药剂快速均匀的分散在水中，以利混凝剂快速水解聚合以及颗粒脱稳，。一般最多持续两分钟，强度以速度梯度计，G在700到1000S-1到之间；此时颗粒粒径小，且伴随着异向絮凝。2，絮凝阶段：充分发挥絮凝作用，使其沉降，主要靠水力搅拌使其碰撞凝聚，与同向絮凝为主，一般GT保持在104-105之间，G在20-70S-1之间，T在15-20min,G一般随着时间的增加而逐渐减小，防止破坏已生成的絮凝体。5.试结合理想沉淀池原理说明斜板斜管沉淀池提高沉淀效果的原因。ui指的是某种质量的颗粒的沉速，Q是水流量，A是沉淀池表面积，Ui同絮凝效果有关，与沉淀过程无关，且沉速一定时，水量一定，池身减小N倍，则表面积增大N倍，则E提高。这就是浅池理论。当沉淀池总体积不变，沿池深方向分N层，则由此处理污水中可沉淀物质的沉淀类型有几种？每种沉淀类型的含义是什么？试论述四种沉淀类型的特征及其在水处理工艺中的应用。沉淀四种类型及应用。由阿基米德浮力原理可知，当比重大于1时，颗粒将下沉从而将污染物与水分离。自由沉淀Discretearticlesettling互不干涉离散颗粒颗粒之间相互不干扰，只受重力和水流阻力作用，当达到一定速度后即保持匀速。50mg/L.沉砂池沉淀,悬浮物浓度低的初沉池很少出现，一般仅用于理论计算。絮凝沉淀flocculentsettling干涉沉淀絮凝性颗粒相互作用而使絮凝体在沉淀过程中粒径和质量增加从而导致沉速增加。50-500mg/L.初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀需要根据具体的实验来确定相关参数。区域沉淀成层,拥挤颗粒浓度大，相互间发生干扰，各自保持相对位置不变，颗粒群结成一个整体下沉，并且与澄清水之间形成明显的液固界面。500mg/L，包括了凝聚体和砂粒。该完整过程可能形成清水区，等浓度区，变浓度区和压实区。高浊水给水处理、污泥浓缩池开始,二沉池下部的沉淀包括了肯奇理论（颗粒不可压缩），DICK理论和COVE-克历史维奇理论（都可压缩）压缩沉淀区域的继续颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。浓缩池浓缩阶段,二层池污泥斗中并不是单一的某种沉淀，而是多种的复合，某种工艺中一般是按照从上往下的顺序进行的，也可以跨越其中某个阶段。6.试述采用气浮（浮选）法处理污水时，（1）水中含表面活性物对疏水性乳化油和亲水性胶粒表面性质的改变对气－粒附着效果的影响（2）.混凝剂与表面活性剂在浮选中的作用。按照乳化油的表面性质来说，其是完全疏水的，而且由于比重小于水，按道理来说应该可以相互附聚，兼并成大的油珠，并且比重差自行浮到水面，但是由于水中由两亲分子组成的表面活性物质，它的非极性端吸附在油粒内，而极性端则伸向水中，并且进一步电离，从而导致油珠界面被包裹了一层负电荷，形成了双电层结构，提高了粒子表面电位。使其成为稳定体系。（还有固化乳化剂）降低了其附着效果。形成了界面电现象。对于亲水性物质来说，当加入了活性物质后，活性物质的极性端被吸附在了亲水性物质的表面，而其非极性端则朝向水中，物质表面与气泡的结合能力取决于非极性端碳链的长度。经过这个变化后，亲水性物质变成了疏水性物质，增强了与气泡的吸附能力。混凝剂用于气浮时，通过其对乳化油压缩双电层，降低动电位，使其达到电中和。以脱稳破乳，提高气－粒附着效果表面活性剂通过上述讨论可知，在处理乳化油等疏水性物质时投加量一定要适量，而对于亲水性颗粒而言，则其有助于它的改性，以达到利用气浮去除的效果。7.氯消毒原理，折点加氯，主要副产物绘图并说明有氨存在时余氯的变化曲线。当水中有氨类存在时，氯消毒的余氯曲线如何变化，绘图说明各部分的意义。OA段水中杂质耗尽了氯，余氯量为零，;AH段加氯后，氯和氨反应，有余氯，有一定的消毒效果，余氯量为化合性，主要为NH2Cl。HB段仍有化合性氯，随着加氯量的增加，开始产生一些副反应，使氯胺生成一些无消毒作用的化合物，余氯反而减小，到达点B;（折点脱氮的原理）。BC段已经没有消耗氯的杂质了，出现自由性余氯，消毒效果最好。氯气、氯胺、臭氧消毒的原理、特点？氯气：溶于水后生成HOCl和OCl，HOCl和OCl-都有氧化能力，但细菌是带负电的，所以一般认为主要是通过HOCl的作用来消毒的。只有它才能扩散到细菌表面，并穿透细胞壁到细菌内部，破坏细菌酶系统。实践也表明pH越低，消毒作用越强。效果受温度和pH影响大。对绝大多数的微生物杀灭能力