水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题
第1章水质与水质标准
1。水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.
水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：
尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.
当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。
胶体：
尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：
主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.
溶解物与水成均相,透明。但可能产生色、臭、味.
是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点.（数值可不记）
江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。含盐量和硬度比河水高。湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7。5~43。0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。
3。《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006）分类指标.
生活饮用水水质标准有四类指标:水的感官性状和一般化学指标、微生物学指标、毒理性指标、放射性指标.
水的感官性状和一般化学指标：色度、浑浊度、臭和味、pH值、总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体等。
微生物学指标：细菌总数、大肠菌群、游离性余氯。
补充:
水体的富营养化：
水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境
结构破坏的现象。
水体的富营养化危害很大，对人类健康、水体功能等都有损害，包括：
（1）使水味变得腥臭难闻。（2）降低水的透明度.
（3)消耗水中的溶解氧. (4)向水体中释放有毒物质。
(5）影响供水水质并增加供水成本. （6）对水生生态的影响。
水体的自净：
水体的自净是指水体在流动中或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低的现象。
通过化学作用和生物作用对水体中有机物的氧化分解，使污染物质浓度衰减，是水体自净的主要过程。
第2章水的处理方法概论
例题
1. 某水样采用CMB反应器进行氯消毒实验，假定投氯量一定，经实验知：细菌被灭活速率为一级反应,且k＝0。92min—1，求细菌灭活99％时所需时间为多少？
解:设原有细菌密度为C0，t时后尚存活的细菌密度为Ci，被杀死的细菌密度则为C0—Ci，根据题意,在t时刻,C0—Ci/C0=99%，Ci = 0.01C0,细菌被灭速率等于活细菌减少速率，于是,r （Ci）＝—k ?Ci＝—0。92 Ci，代入公式得，t＝-ln（0。01 C0/ C0）/0。92=—4。6/（-0。92）=5min
2。采用CSTR反应器作为氯化消毒池，条件同上，求细菌去除率达到99％，所需消毒时间为多少？
解：Ci = 0。01C0，k＝0。92 min-1，代入公式得：＝[(C0/ Ci）—1］/k=[（C0/ 0.01C0）—1］/0。92＝107。6 min
对比可知，采用CSTR反应器所需消毒时间几乎是CMB反应器时间的21。5倍，由于CSTR 反应器仅仅是在细菌浓度为最终浓度Ci = 0.01C0下进行反应，反应速度很低。
3。在上题中若采用2个CSTR反应器串联，求所需要消毒时间为多少？
解：Cn /C0= 0。01, n=2, 0。01=［1/ （1+0。92 ）]2
＝9。9min；＝2 =2＊9。9=19。8min
由此可知，采用2个CSTR反应器串联，所需消毒时间比1个反应器大大缩小。串联的反应器数量越多,所需反应时间越短。
1。水的主要物理化学处理方法。
混凝：通过投加化学药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体.
沉淀和澄清：通过重力作用,使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。
浮选:利用固体或液滴与它们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固—液或液-液分离的方法。
过滤：使固-液混合物通过多孔材料（过滤介质），从而截留固体并使液体(滤液)通过的过程。膜分离：利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。
吸附：通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中,液相或气相物质固着到固相表面的传质现象。
离子交换：在分子结构上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质,固着在这些基团上的正、负离子能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变,也不引起变质或增溶作用的过程。
中和：把水的pH调整到接近中性或是调整到平衡pH值的任何处理.
氧化与还原：改变某些金属或化合物的状态，使他们变成不溶解的或无毒的。
2.反应器原理用于水处理有何作用和特点？
作用：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，确定最佳的操作
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里的流动模型，也可以计算化学反应的转化率.
特点：水处理反应器较多在常温常压下工作；水处理反应器的进料多是动态的；水处理工程中通常都是采用连续式反应器.
3。反应器的类型.
按反应器内物料的形态可以分为均相反应器和多相反应器。
按反应器的操作情况可以分为间歇式反应器和连续流式反应器两大类。
连续流式反应器有活塞流反应器(管式反应器)和恒流搅拌反应器（连续搅拌罐反应器）两种完全对立的理想类型。
4。理想反应器模型及其特点。
通过简化可得3种理想反应器：完全混合间歇式反应器(CMB型）、完全混合连续式反应器（CSTR型）、推流式反应器（PF型）。
完全混合间歇式反应器(CMB型)
反应物投入容器后，通过搅拌使物质均匀混合,同时发生反应,直到反应物到预期要求时，停止操作,排出反应产物。
在反应过程中不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出,且假定在恒温下操作。
CMB型反应器通常用于实验室实验或少量的水处理。
完全混合连续式反应器（CSTR型）
当反应物投入反应器后,经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合,新的反应物连续输入,反应产物也连续输出。
输出的产物浓度和成分与反应器内的物料相同。进口浓度和出口浓度不一样。由于快速混合，输出的物料各部分的停留时间各不相同。
推流式反应器(PF型）
反应器的物料仅以相同的流速平行流动，而无扩散作用。物料浓度在垂直液流方向完全均匀，而沿着液流方向将发生变化。这种流型的唯一的质量传递就是平行流动的主流传递.
5。典型给水处理工艺流程。
典型地表水处理流程:
原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水
典型除污染给水处理流程：
原水→预氧化→混凝→沉淀→过滤→活性炭吸附→消毒→饮用水
一般冷却水流程：
1、原水→自然沉淀→冷却用水
2、原水→自然沉淀→混凝→沉淀→冷却用水
除盐水处理流程：
滤过水→阳离子交换→阴离子交换→除盐水
第3章凝聚和絮凝
例题
1.设已知K＝5。14×10-5，G＝30s—1。经过絮凝后要求水中颗粒数量浓度减少3/4，即n0/nM=4，试按理想反应器作以下计算：
1）采用PF型反应器所需絮凝时间为多少分钟？
2）采用CSTR反应器（如机械搅拌絮凝池）所需絮凝时间为多少分钟？
3）采用4个CSTR型反应器串联所需絮凝时间为多少分钟？
解:公式详见书本P74式3—41、42、43
1)将题中数据代入公式得：＝ln4/（5。14×10—5×30）＝899s＝15min
2）将题中数据代入公式得：＝（4—1）/（5.14×10-5×30）＝1946s＝32min
3）将题中数据代入公式得: ＝（41/4—1）/（5。14×10—5×30)＝269s
总絮凝时间＝4 ＝4×269＝1076s＝18min
由此可知，推流型絮凝池的絮凝效果优于单个机械絮凝池，但采用4个机械絮凝池串联时，絮凝效果接近推流型絮凝池.
2。某地表水源的总碱度为0。2mmol/L。市售精制硫酸铝（含Al2O3约16％）投量为28mg/L。试估算石灰（市售品纯度为50％)投量为多少mg/L。
解：投药量折合Al2O3为28mg/L×16％＝4。48mg/L，Al2O3分子量为102，故投药量相当于4.48/102=0.044 mmol/L，剩余碱度取0。37 mmol/L,则得：
[CaO］=3×0.044－0.2+0。37＝0。3 mmol/L
CaO分子量为56，则市售石灰投量为：0。3×56/0.5=33 mg/L。
3。某往复式隔板絮凝池设计流量为75000m3/d;絮凝时间采用20min；为配合平流沉淀池宽度和深度，絮凝池宽度22m，平均水深2.8m。试设计各廊道宽度并计算絮凝池长度.
解:
1）絮凝池净长度
设计流量Q=75000＊1.06/24=3312.5 m3/h＝0。92 m3/s（水厂自用水量占6%）
絮凝池净长度L＝QT/BH=3312.5＊20/（22＊2。8＊60）=17。92m
2)廊道宽度设计
絮凝池起端流速取0.55m/s，末端流速取0.25 m/s.首先根据起、末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。
起端廊道宽度b＝Q/Hv＝0。92/(2。8＊0。55)=0.597m≈0.6m
末端廊道宽度b＝Q/Hv＝0。92/（2.8＊0。25）=1.3m
廊道宽度分为4段、各段廊道宽度和流速见下表。
廊道宽度和流速计算表
廊道分段号 1 2 3 4
各段廊道宽度(m）0。6 0。8 1.0 1.3
各段廊道流速（m/s）0。55 0。41 0。33 0。25
各段廊道数 6 5 5 4
各段廊道总净宽（m) 3。6 4 5 5.2
四段廊道宽度之和∑b＝3。6+4+5+5.2＝17。8m
取隔板厚度δ＝0。1m，共19块隔板，则絮凝池总长度L为：
L＝17。8+19＊0.1＝19。7m
如要计算隔板絮凝池水头损失和速度梯度,可根据上表有关数据按公式分别求得。
思考题与习题
混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。
凝聚:胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
絮凝：脱稳胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
混凝过程涉及:①水中胶体的性质;②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。1。何谓胶体稳定性?
胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性.
2。胶体的凝聚机理。
胶体的凝聚机理有4个方面：压缩双电层作用、吸附-电中和作用、吸附—架桥作用、网捕—卷扫作用。
压缩双电层作用:
水中胶体颗粒通常带有负电荷,使胶体颗粒间相互排斥而稳定，当加入含有高价态正电荷离子的电解质时，高价态正离子通过静电引力进入到胶体颗粒表面,置换出原来的低价正离子,这样双电层中仍然保持电中性，但是正离子的数量减少了，即双电层的厚度变薄了，胶体颗粒滑动面上的ζ电位降低.当ζ电位降低至某一数值（临界电位ζk）使胶体颗粒总势能曲线上的势垒处Emax=0时,胶体颗粒即可发生凝集作用。
吸附—电中和作用：
胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷,减少了胶体颗粒间的静电斥力，使胶体更易于聚沉。这种吸附作用的驱动力包括静电引力、氢键、配位键和范德华力等，具体何种作用为主要驱动力，由胶体特性和被吸附物质本身的结构决定.
吸附-架桥作用：
不带电,带异号电荷，甚至带有与胶粒同性电荷的高分子物质在范德华引力、共价键、氢键或其他物理化学作用下,与胶粒也产生吸附作用。
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.在这里高分子起了胶粒与胶粒之间的桥梁作用，故称为吸附架桥作用。
网捕—卷扫作用：
当铝（铁）盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，会像多孔的网一样，将水中的胶体颗粒和悬浮浊质捕获、卷扫下来,称网捕或卷扫作用。这是一种机械作用,所需的混凝剂投量与原水杂质含量成反比，即杂质少，用量多.
3。混凝过程中,压缩双电层和吸附-电中和作用有何区别?简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
压缩双电层作用是高价态正电荷离子置换出胶体颗粒表面的低价正离子，双电层中仍保持电中性，但是正离子的数量减少，双电层的厚度变薄,胶体颗粒滑动面上的ζ电位降低.
而吸附-电中和作用是异号离子、异号胶体颗粒、带异号电荷的高分子中和胶体颗粒本身所带部分电荷，减少胶体颗粒间的静电斥力。胶体颗粒表面电荷不但可能被降为零，而且还可能带上相反的电荷，即胶体颗粒反号，发生再稳定的现象。
硫酸铝的混凝机理：
不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等。实际上,几种可能同时存在.其中，水的pH值直接影响Al3+的水解聚合反应. pH〈3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用;
pH=4～5 多核羟基络合物起吸附电性中和作用；除色时适宜。
pH=6。5～7。5 氢氧化铝聚合物起吸附架桥作用；絮凝的主要作用，除浊时最佳。
4。高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好?
1、压缩双电层作用：电位最多可降至0，因而不能解释以下两种现象:(1)混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；(2）与胶粒带同样电荷的聚合物或高分子有机物也有好的凝集效果.
2、吸附-电中和作用：胶体颗粒与异号离子作用,首先是吸附，然后才是电荷中和，因此当投加混凝剂时，胶体颗粒表面电荷不但可能被降为零，还可能带上相反电荷.即胶体颗粒反号，发生重新稳定的现象。
3、吸附—架桥作用：当高分子物质投加过多时，胶体颗粒表面被高分子所覆盖，两个胶体颗粒接近时，受到胶粒与胶粒之间因高分子压缩变形产生的反弹力和带电高分子之间的静电排斥力,使胶体颗粒不能凝集。
4、网捕—卷扫作用：金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫，所需混凝剂与原水杂质含量成反比,即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。
当混凝剂加量大时,混凝剂相互之间会有影响，使上述各种作用能力发生变化，但不都是作
用力加强，大于混凝剂的最佳投药量时,再投加混凝剂反而效果会降低。
5. 目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？
我国常用的混凝剂有：（无机盐类：）硫酸铝、三氯化铁;（高分子混凝剂：)聚合氯化铝（PAC)、聚合硫酸铁。
硫酸铝：采用硫酸铝作混凝剂时，运输方便，操作简单，混凝效果好.但水温低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散,混凝效果变差.粗制硫酸铝由于不溶性杂质含量高，使用时废渣较多，带来排除废渣方面的操作麻烦，而且因酸度较高而腐蚀性强,溶解与投加设备需要考虑防腐。
三氯化铁：采用三氯化铁作混凝剂时，易溶解，形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实,沉降速度快，处理底纹、低浊水时效果优于硫酸铝，使用的pH值范围较宽，投加量比硫酸铝小。但三氯化铁固体产品极易吸水潮解,不易保管，腐蚀性较强，对金属、混凝土、塑料等均有腐蚀性，处理后水色度比铝盐处理水高，最佳投加量范围较窄，不易控制.
聚合氯化铝（PAC）：聚合氯化铝作混凝剂时，形成混凝体速度快，絮凝体大而密实,沉降性能好；投加量比无机盐类混凝剂低；对原水水质适应性好，无论是低温、低浊、高浊、高色度、有机污染等原水，均保持较稳定的处理效果；最佳混凝pH值范围较宽，最佳投加量范围宽,一定范围内过量投加不会造成水的pH值大幅度下降，不会突然出现混凝效果很差的现象;由于聚合氯化铝的盐基度比无机盐类高，因此在配制和投加过程中药液对设备的腐蚀程度小，处理后水的pH值和碱度变化也较小.
聚合硫酸铁：采用聚合硫酸铁作混凝剂时，混凝剂用量少；絮凝体形成速度快、沉降速度快;有效的pH值范围宽；与三氯化铁相比腐蚀性大大降低；处理后水的色度和铁离子含量均较低。
6。什么叫助凝剂？常用的有哪几种？在什么情况下需要投加助凝剂？
凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂.
常用的助凝剂按其投加目的可分为以下几类:
①吸附架桥改善已形成的絮体结构；如活化硅酸（SiO2 nH2O）、骨胶、聚丙烯酰胺(PAM）等高分子絮凝剂；
②调节原水酸碱度，促进混凝剂水解；如投加石灰、硫酸等;
③破坏水中有机污染物对胶体颗粒稳定作用，改善混凝效果;如投加Cl2、O3等；
④改善混凝剂形态，促进混凝效果。如硫酸亚铁作混凝剂使用时，应将Fe2+氧化成Fe3＋。
7. 何谓同向絮凝和异向絮凝？两者的絮凝速率(或碰撞速率）与哪些因素有关？
异向絮凝:由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
布朗运动所造成的颗粒碰撞速率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成正比,而与颗粒尺寸无关。
同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝.
颗粒同向碰撞速率与颗粒浓度平方成正比，与粒径的三次方（即体积）成正比，与速度梯度G成正比。
8。混凝实验的操作过程，采用何种混凝剂,用理论说明混凝实验中出现的水质变化。
硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝(PAC）、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺(PAM）。
参照第5题及实验。
9。絮凝过程中，G值的真正涵义是什么?沿用已久的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷?请写出机械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。
G值反映了能量消耗的概念，即一个瞬间受剪而扭转的单位体积水流所消耗的功率。
10。根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？
PF型（推流型）优于单个CSTR型(完全混合连续型).
单个机械絮凝池接近于CSTR型(完全混合连续型）型反应器，故宜分格串联。分格愈多，愈接近于PF型（推流型)，絮凝效果愈好.
折板絮凝池是在隔板絮凝池基础上发展而来的.将隔板絮凝池中的平直隔板改变成间距较小的具有一定角度的折板以产生更多的微涡旋，增加絮凝体颗粒碰撞的机会。与隔板絮凝池相比,折板絮凝池可以缩短总絮凝时间，絮凝效果良好.
11。影响混凝效果的主要因素有哪几种？这些因素是如何影响混凝效果的？
影响水混凝的主要因素有：水温、pH值、碱度、水中浊质颗粒浓度、水中有机污染物、混凝剂种类与投加量、混凝剂投加方式、水利条件。
水温:水温对混凝效果有较大的影响，最适宜的混凝水温为20~30℃之间。水温低时，絮凝体形成缓慢,絮凝颗粒小，混凝效果较差。水温高时,混凝剂水解反应速度快，形成的絮凝体水合作用增强、松散不易沉降。
pH值：pH主要从两方面影响混凝效果：1、水的pH值直接与水中胶体颗粒的表面电荷和电位有关，不同的pH值下胶体颗粒的表面电荷和电位不同,所需要的混凝剂量也不同;2、水的pH值对混凝剂的水解反应有显著影响，不同的混凝剂的最佳水解反应所需要的pH值范围不同。因此水的pH值对混凝效果的影响因混凝剂种类而异。
碱度：由于混凝剂加入原水后，发生水解反应，反应过程中需要消耗水中的碱度,特别是无机盐类混凝剂,消耗的碱度更多。当原水中碱度很低时，投入混凝剂因消耗水中的碱度而使水的pH值降低，如果pH值超出混凝剂的最佳混凝pH值范围,将使混凝效果受到显著影响。水中浊质颗粒浓度:浊质颗粒浓度过低时,颗粒间的碰撞几率大大减小,混凝效果变差。浊质颗粒浓度过高时，要使胶体颗粒脱稳所需的混凝剂量也将大幅度增加.
水中有机污染物:水中有机物对胶体有保护稳定作用，将胶体颗粒保护起来，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍混凝剂与胶体颗粒之间的脱稳凝集作用。
混凝剂种类与投加量：不同种类的混凝剂的水解特性和使用的水质情况完全不同，因此应根据原水水质情况优化选用适当的混凝剂种类。一般情况下，混凝效果随混凝剂投加量的增加而提高,但当混凝剂的用量达到一定值后，混凝效果达到顶峰，再增加混凝剂用来则混凝效果反而下降，所以要控制混凝剂的最佳投量。
混凝剂投加方式：固体混凝剂与液体混凝剂甚至不同浓度的液体混凝剂之间,其中能压缩双电层或具有电中和能力的混凝剂水解形态不完全一样，因此投加到水中后产生的混凝效果也不一样。另外，如果除投加混凝剂之外还投加其他助凝剂，则各种药剂之间的投加先后顺序对混凝效果也有很大影响.
水利条件：水利条件包括水力强度和作用时间两方面的因素。混凝过程分为快速混合与絮凝反应两个连续不可分割的阶段,不同阶段所需要的水利条件也不同。
12。混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点和其适用条件？
按混凝剂的状态分固体投加(干投）和溶液投加（湿投）;溶液投加（湿投）中按药液加注到原水中的动力来源分重力投加和压力投加.压力投加分水射器投加和泵投加。
按混凝剂投加到原水中的位置分泵前投加和泵后投加;
干投:把固态混凝剂不经水溶直接投加到要处理的原水中。需要专门的干投机，而且要求固体药剂颗粒细小而且均匀，易溶于水,投加到水中后能迅速溶解。
湿投：将混凝剂先溶解配制成一定浓度的水溶液,然后再投加到要处理的原水中。
重力投加：利用混凝剂溶液的重力，将混凝剂溶液从较高的溶液池自动流向并加注到原水中的投加方式。这种投加方式安全可靠,节省动力。但是仅适合溶液池位置较高的情况。
压力投加：利用水力或电动力来将混凝药液加注到原水中的投加方式。
水射器投加：利用高压水通过水射器喷嘴与喉管之间形成的抽吸作用将药液吸入，并借助水
的余压将药液加注到原水中。设备简单，使用方便，对溶液池高度无特殊要求.但水射器效率较低而且易磨损。
泵投加：利用泵将电能转变成动能将药液加注到原水中的投加方式。分计量泵投加和离心泵投加.离心泵投加需要配置相应的计量设置，计量泵投加则不用另配计量装置,并可通过改变计量泵冲程或变频调速来改变药液的投加量,适用于混凝剂投加自动控制系统.
13。当前水厂中常用的混合方法有哪几种?各有何优缺点?在混合过程中，控制G值的作用是什么?
水厂中常用的混合方法有:水力混合、水泵混合、管式混合、机械混合.
混合设施基本要求：药剂与水混合必须快速均匀。
水力混合：是建设有专用的不同形式的构筑物来达到特定的水利条件以完成药剂与原水的混合。构造简单，但难以适应水质、水量等条件的变化，占地面积大。目前已较少采用。
水泵混合：是讲混凝剂投加到原水泵之前吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转产生的涡流而达到混合目的.水泵混合效果好，不需不需另建混合设施，节省动力，适合于大、中、小型水厂。但混凝剂对水泵有可能产生腐蚀作用，取水泵房距离水厂处理构筑物距离大于150m时不宜采用。
管式混合:利用从原水泵后到絮凝反应设施之间的这一段压水管使药剂与原水混合。构造简单,无需另建混合设施.但混合效果不稳定，流速低时混合不充分.常用的管式混合器是管道静态混合器，混合快速均匀效果好,构造简单，无活动部件,安装方便.
机械混合:在混合池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌装置使药剂与原水混合。搅拌器可采用桨板式、螺旋桨式、推进式等多种形式。混合效果好，不受水量水质变化的影响,适用于各种规模的水厂。但增加了机械设备成本并增加了相应的机电维修工作量.
混合过程中，控制G值的作用是控制絮凝效果.
14。当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种?各有何优缺点?在絮凝过程中，为什么G值应自进口至出口逐渐减小?
絮凝设施可分为水力絮凝反应设施和机械絮凝反应设施两大类。
常用的絮凝设备有：隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池及其他形式絮凝池（栅条、网格絮凝池；穿孔旋流絮凝池等）.
絮凝设施基本要求：混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
隔板絮凝池：有往复式和回转式两种.构造简单、管理方便、效果较好.但絮凝时间较长、容积较大、转弯处局部水头损失大，容易引起絮凝体破碎。
折板絮凝池：有同波折板和异波折板两种。与隔板絮凝池相比，总絮凝时间缩短，絮凝效果良好.
机械絮凝池：单个机械絮凝池接近于CSTR(完全混合连续型）型反应器，故宜分格串联.分格愈多，愈接近于PF（推流型），絮凝效果愈好。但分格愈多，造价愈高、维修工作量也愈大。搅拌器有：桨板和叶轮式等。目前我国常用桨板。搅拌轴安装位置有水平和垂直两种。水平轴式实适用于大型水厂；垂直轴式实适用于中、小型水厂。
在絮凝反应过程中,为了保证絮凝体不被打碎,并使絮凝体容积较小,节省建设费用,在工程中于絮凝开始颗粒很小时采用大的G值，并随着絮凝体尺寸增大而逐渐减小G值,最后絮凝体增至最大时采用最小的G值。即絮凝过程中，G值应自进口至出口逐渐减小。
15. 河水总碱度0。1mmol/L（按CaO计），硫酸铝(含Al2O3约16％）投加量为25mg/L。问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂每日生产水量50000m3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50％计)？
16。设聚合铝[A12（OH）n？Cl6—n］m在制备过程中，控制m＝5，n＝4，试求该聚合铝的碱化度为多少？
17. 某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35 mg/L。水厂设计水量100000m3/d.混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10％计，试求溶解池和溶液池体积各为多少?
18。隔板絮凝池设计流量为75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3，絮凝池总水头损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和GT值各为多少?（水厂自用水量为5％）19. 设原水悬浮物体积浓度ф＝5×10-5。假定悬浮颗粒粒径均匀，有效碰撞系数α＝1,水温按15℃计。设计流量Q＝360m3/h.搅拌功率（或功率消耗）P=195W。试求：
（1）絮凝池按PF型反应器考虑，经15min絮凝后,水中颗粒数量浓度将降低百分之几？（2）采用3座同体积机械絮凝池串联（机械絮凝池按CSTR型反应器考虑)，絮凝池总体积与（1）相同。搅拌功率仍为195W，设3座絮凝池搅拌功率分别为：P1=100W，P2=60W，P3=35W，试问颗粒数量浓度最后降低百分之几？
第4章沉淀
例题
1.设计日产水量为10万m3的平流式沉淀池。水厂本身用水占5%。采用两组池子。
解:1）。每组设计流量
Q＝100000×1.05/（2×24）＝2187。5 m3/h＝0。608 m3/s
2）设计数据的选用
表面负荷Q/A=0。6mm/s＝51.8 m3/（m2?d)，沉淀池停留时间T=1。5h；
沉淀池水平流速为v＝14 mm/s。
3)计算
沉淀池表面积A＝2187.5×24/51。8＝1013。5 m2
沉淀池长L＝3。6×14×1.5＝75.6m，采用76m。
沉淀池宽B=1013.5/76=13。3m，采用13。4m。由于宽度较大,沿纵向设置一道隔墙分成两格,每格宽为13.4/2=6。7m.
沉淀池有效水深H＝QT/BL＝2187。5×1.5/（13。4×76）=3。22m,采用3。5m（包括保护高）。
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙，穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s，则孔口总面积为0.608/0。2=3。04 m2。每个孔口尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为3。04/(0。15*0。08)=253个。
沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径按公式计算:
，采用DN350mm。
出水渠断面宽度采用1。0m,出水渠起端水深按公式计算：
为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m,则出水渠深度为0.68m。
4）水力条件校核
水流截面积ω＝6.7×3。32＝21。57m
水流湿周χ＝6.7+2×3.22＝13。14 m
水力半径R=21。574/13。14=1.64m
弗劳德数Fr＝v2/Rg=1。42/（164×981）＝1.2×10—5
雷诺数Re＝vR/υ=1.4×164/0。01＝22960（按水温20℃计)
2.设计单池产水量为15000 m3/d的斜管沉淀池.水厂自用水按5％计。
解：
1) 设计数据
设计流量Q=15000m3/d×1。05＝650 m3/h＝0。18 m3/s
表面负荷取q＝10 m3/（m2？h)＝2.8mm/s
斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角形管,内切圆直径d＝25mm，长1000mm，水平
倾角θ＝60°.
2）计算
按公式求得清水区面积:
A＝Q/q=0。18/0。0028=64。5 m2
采取沉淀池尺寸为5。5×12＝66 m2，为了配水均匀,进水区布置在12m长的一侧。在5。5m的长度中扣除无效长度0.5m.因此净出口面积（考虑斜管结构系数1。03）：
A'=(5。5—0。5）×12/1.03=58 m2
采用保护高0。3m，清水区高度1.2m,配水区高度1.5m，穿孔排泥槽高0。80m，斜管高度h＝Lsinθ＝L×sin60°＝0。87m，池子总高度H＝0.30+1.2+1。5+0。80+0。87＝4.67 m。沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。
3）核算
a。雷诺数
水力半径R=d/4=25/4=6。25mm=0。625cm
当水温t＝20℃时，水的运动粘度υ＝0。01cm2/s，按公式可求得管内流速：
V＝Q/A'sinθ＝0。18/58sin60°=0。0036m/s=0.36cm/s
Re＝vR/υ=0。625×0。36/0。01=22。5
b。弗劳德数Fr＝v2/Rg=0。362/(0。625×981）=2.1×10-4
c. 斜管中的沉淀时间
T=L/v=1000/3。6=280s=4。6min（一般在2～5min之间）.
思考题与习题
1。什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？
自由沉淀:单个颗粒在无边际水体中沉淀,其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。
拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后,大量颗粒在有限水体中下沉时,被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态,此过程称为拥挤沉淀。
絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度,并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。
2. 理想沉淀池应符合哪些条件?根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何?
平流沉淀池构造：（1）进水区;（2）沉淀区；（3）污泥区；（4）出水区.
条件：
①颗粒处于自由沉淀状态，颗粒的沉速始终不变。
②水流沿水平方向流动，在过水断面上,各点流速相等，并在流动过程中流速始终不变.
③颗粒沉到底就被认为去除，不再返回水流中.
关系：设理想沉淀区的深度为H,长度为L,宽度为B，进入沉淀区的水流量为Q
则有：水平流速，沉降时间,截留沉速,表面负荷
对u〈u0的颗粒，沉降速度为u的颗粒的沉淀效率为，则所有能够在沉淀池中去除的,沉速小于uo的颗粒的去除率为：.
对u〉u0的颗粒，沉淀效率为100%，即沉降速率大于截留沉速u0的颗粒能够全部去除。则沉速大于等于u0的颗粒全部去除率为(1—p0).
因此，理想沉淀池的总沉淀效率
式中p0-沉速小于u0的颗粒重量占所有颗粒重量的百分率；
由上述内容可知，理想沉淀区的沉淀效率只与截留沉速有关，即水在沉淀区中的沉淀效率只
与表面负荷有关,而与其他工艺参数(如沉淀时间、池深、水流速度等）无关。当处理水量一定时，沉淀效率只与沉淀池的表面积有关，即沉淀池表面积越大,沉淀效率越高。
3. 影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？
主要因素:
1、水流的紊动性:水流的紊动，影响颗粒沉淀。所以希望紊动性小些。紊动性大小可用雷諾数来衡量，Re越大紊动性越强.平流沉淀池一般Re=4000～15000，属于紊流。只有斜板(管）可达层流。
2、水流的稳定性:为避免外界干扰（异重流、风浪等)，希望稳定性越高越好。水流的稳定性以弗劳德数来衡量，越大越稳定。平流沉淀池宜使Fr＞10-5.
3、凝聚作用的影响:实际沉淀池的水深对混凝沉淀效果也有影响.
作用：降低水力半径R,从而降低雷诺数Re并提高弗劳德数Fr。
4。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？
关系:对于理想沉淀池，表面负荷在数值上等于截留沉速，但意义不同。
即：
区别:表面负荷是指单位沉淀面积上所承受的水流量.
截留沉速是指恰好能从池顶始端沉淀到池底末端时的颗粒沉降速度。
5。平流沉淀池进水为何采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？
穿孔隔墙作用:使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动.
出水支渠作用：增加出水堰的长度，降低流量负荷，避免流线过于集中。
6。斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60°？
理论根据：浅池理论，即在保持截留沉速u0和水平流速v都不变的条件下,减小沉淀池的深度,就能相应地减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度。
从另一方面来说，在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。
斜板、斜管的倾角，应能使沉泥能自动下滑，其值与沉泥的性质及颗粒粗细有关。在城市自来水的混凝沉淀池中，斜板、斜管的倾角多采用60°。
7. 澄清池的基本原理和主要特点是什么？
原理:把絮凝和沉淀综合在一个构筑物中完成，主要靠活性泥渣层达到澄清目的.当脱稳的杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。这是把泥渣层做为接触介质的净化过程,也是一种絮凝过程,称接触絮凝。在絮凝的同时,杂质从水中分离出来,清水在澄清池上部被收集。
特点:
8。已知颗粒密度ρ＝2。65g/cm3，粒径d＝0。45mm(按球形颗粒考虑)，求该颗粒在20℃水中沉降速度为多少？
9。平流沉淀池设计流量为720 m3/h.要求沉速等于和大于0.4mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：（1)所需沉淀池平面积为多少m2？(2）沉速为0。1mm/s的颗粒，可去除百分之几？
10。原水泥沙沉降试验数据见下表。取样口在水面下180cm处。平流沉淀池设计流量为900 m3/h，表面积500 m2。试按理想沉淀池条件，求该池可去除泥沙颗粒约百分之几？（C0表示泥沙初始浓度，C表示取样浓度）。
沉降试验数据
取样时间（min）0 15 20 30 60 120 180
C/C0 1 0。98 0。88 0.70 0。30 0。12 0。08
第5章过滤
例题
1。设滤池平面尺寸为7。5m×7.0m＝52。5 m2。试设计大阻力配水系统。
解：冲洗强度采用q＝14L/s？m2，冲洗流量Q＝14×52。5＝735L/s＝0.735m3/s，
1) 干管
采用钢筋混凝土渠道.断面尺寸：850mm×850mm，长7500mm。
起端流速v0＝0.735/（0。85＊0。85）=1m/s。
2）支管
支管中心距采用0。25m.支管数n＝7。5×2/0。25=60根(每侧30根）。支管长为（7。00-0.85—0。3）/2≈2.93m，取2。9m。式中0.3m为考虑渠道壁厚及支管末端与池壁间距.每根支管进口流量＝735/60=12.25L/s，支管直径选用80mm，支管截面积为5.03×10—3m2,查水力计算表,得支管始端流速va＝2。47m/s。
3）孔口
孔口流速采用5。6m/s，孔口总面积f＝0。735×/5。6=0。131 m2.配水系统开孔比α＝0。131/52。5=0。25％。
孔口直径采用9mm,每个孔口面积＝6.36×10—5 m2.孔口数m＝0.131/（6。36＊10—5）=2060个。考虑干管顶开2排孔，每排40个孔,孔口中心距e1＝7。5/40=0。187m.
每根支管孔口数＝(2060—80）/60=33个，取34个孔，分两排布置，孔口向下与中垂线夹角45°交错排列，每排17个孔，孔中心距e2＝2.9/17=0.17m.
4)配水系统校核
实际孔口数m’=34＊60+80=2120个
实际孔口总面积f'=2120＊6.36＊10—5=0.1348m2
实际孔口流速v’=0.735/0.1348=5。45m/s
（f'/ω0)2+（f'/nωa)2=（0.1348/0。85＊0。85）2+（0.1348/60*5。03*10-3)2=0。25＜0。29 α＝q/1000v’=14/1000*5。45=0。268%符合配水均匀性达到95%以上的要求。
2。设滤池平面尺寸为L=4m，B＝3m，F＝12m2。滤层厚H2＝70cm，冲洗强度采用q＝14 L/（s ？m2）。滤层膨胀度e＝45%。试设计冲洗排水槽断面尺寸和冲洗排水槽高度H。解:每个滤池设2条冲洗排水槽,槽长l＝B＝3m,中心距＝4/2=2m。
每槽排水流量Q＝qF/2=14*12/2=84L/s=0。084 m3/s。
冲洗排水槽断面采用标准形状.按公式求断面模数：
X＝0。45Q0.4＝0。45*0.0840.4 m≈0.17m
冲洗排水槽底厚采用δ＝0.05m，保护高0.07m，则槽顶距砂面高度:
H＝eH2+2。5x+ δ+0。07＝0。45＊0。7+2。5＊0.17+0。05+0。07＝0。86m
校核：
冲洗排水槽总面积与滤池面积之比＝2×l×2x/F=2×3×2×0。17/12=0。17＜0。25(符合要求）
思考题与习题
1. 为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？
悬浮颗粒必须经过迁移和粘附两个过程才能完成去除的过程。
迁移：包括沉淀、扩散、惯性、截阻和水动力效应等5种基本作用.
粘附：包括范德华引力、静电力以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用等作用。
粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒迁移到滤料表面时，主要通过粘附作用，即在范德华引力、静电力、某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下,被滤层拦截.而粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒表面的物理化学性质，而与粒径尺寸大小无关。
迁移:
1、截阻作用:悬浮物沿流线运动，与滤料表面接触时被俘获。
2、惯性作用:颗粒具有自身的惯性力而脱离流线，到达滤料颗粒表面。
3、沉淀作用:水流通过砂滤料层相当于经过无数微型沉淀池。
4、扩散作用：悬浮颗粒物存在浓度梯度，使颗粒物扩散到滤料颗粒表面被俘获.
5、水动力效应作用：水流经过砂滤层具有速度梯度G值，使颗粒发生转动而脱离流线。
粘附：
粘附作用是一种物理化学作用。当水中颗粒迁移到滤料颗粒表面时,在范德华引力、静电力、某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下，被粘附在滤料颗粒表面上,或者粘附在滤料颗粒表面上原先粘附的颗粒上。
因此，粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒表面的物理化学性质，而无需增大颗粒尺寸。2。从滤层中杂质分布规律,分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势.
滤层内杂质分布规律：
在颗粒粘附同时,还存在着由于孔隙中水流剪力作用而导致颗粒从滤料颗粒表面上脱落趋势。粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗粒粘附和脱落的程度。
过滤初期滤料较干净，孔隙率较大，孔隙流速较小，因而水流剪力较小,粘附作用占优势.随着过滤时间的延长，滤层中杂质逐渐增多,孔隙逐渐减小,水流流速加大,水流剪力增大，以致最后粘附上的颗粒首先脱落下来，或者水流挟带的后续颗粒不能再有粘附现象，悬浮颗粒向下推移,下层滤料截留作用渐得发挥.
改善途径：滤池工作的经济性，与滤池过滤作用水头是否被充分利用有关。在建成的重力式滤池里，滤池的过滤作用水头都已经确定。所以充分利用作用水头，增长过滤时间,实现使滤池水头损失达到最大值的工作周期（压力周期）,在运行管理上是经济的。滤池的最优工作条件是使水质周期等于压力周期.为达到这点，可以调整滤池的各种工艺参数，如增加滤层的厚度。在实际生产中由于影响滤池工作周期的因素十分复杂，不可能在任何条件下都保持最优工作条件，所以在滤池设计中一般采用水质周期大于压力周期的工作条件。
发展趋势:由不均匀滤料构成的单层滤层，由于反冲洗时的水力分级作用，导致不均匀滤料单层滤层的含污能力是不高的。为增加不均匀滤料单层滤层的含污能力，可以采用反粒度过滤或双向流过滤。为减少水力分级给滤层带来的不利影响，在工程中可以采用均匀滤料或者多种滤料混杂滤层。
概念补充：
水质周期:滤池由开始进入有效过滤期到出水浊度达到泄漏值,称为水质周期.
压力周期:从开始过滤到滤层水头损失增至最大值时，滤池的过滤周期称为压力周期
滤池的过滤作用水头：滤前水的最高水位与滤后水水位(常为清水池水位)之差。
含污能力：过滤周期结束时,整个滤料层单位体积滤料中所截留的杂质量，以kg/m3或g/cm3计。含污能力大，表明整个滤料层所发挥的作用大，所以滤池性能的好坏很重要的一个指标就是截污能力。滤池性能用含污能力来衡量。
水力分级：在上升水流中使滤料分层的现象,称为水力分级现象。由比重不同的滤料组成的滤层,能够在反冲洗时互不混杂而保持各自的分层状态，是由于水力分级作用的结果。
泄漏浊度：达到泄漏点时相应的出水浊度。
有效过滤期：快滤池反冲洗结束后恢复过滤时，出水浊度较高，这部分出水称为初滤水,初滤水的延续时间称为成熟期。初滤水浊度降低至要求值后的延续时间，为有效过滤期。
3. 什么叫“等速过滤"和“变速过滤”?分析两种过滤方式的优缺点。
变速过滤:水头损失保持不变,则滤速减小,这叫变速（减速）过滤。
变速过滤，滤速随时间而逐渐减小的过滤过程称“变速过滤"或“减速过滤".普通快滤池及移动冲洗罩滤池即属于变速过滤的滤池。
“减速”过滤,过滤初期滤速较大可使悬浮质深入下层滤料；过滤后期滤速减小(但砂层缝隙中的滤速减小要缓慢得多）,可防止颗粒穿透滤层，所以产水量较大，水质较好，过滤周期较长。
等速过滤：保持滤池进水流量不变,即滤速保持不变，则水头损失增大，这叫等速(恒速)过滤。变水头等速过滤,“等速（恒速）过滤"实际上就是保持滤池流量Q不变,而水头H随滤层孔隙率减小而增加,虹吸滤池和无阀滤池就是按“等速过滤”工作的。
“等速”过滤，砂滤层缝隙的流速实际上是增大的，水流剪力也不断增大，从而引起杂质颗粒的脱落和不粘附，所以水质较差，但缩短了过滤周期。
4. 什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有何影响？如何避免滤层中“负水头"产生？
负水头:当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深,该深度处就出现负水头。
危害：负水头会导致水中的溶解气体大量析出并在滤层中形成气泡，致使:
1、增加滤层局部阻力，减少有效过滤面积，增加了水头损失；
2、空气泡会穿过滤料层,上升到滤池表面，甚至把煤粒等轻质滤料带走.在冲洗时，空气更容易把大量的滤料随水带走.
避免滤池中出现负水头的两个方法：
1、增加砂面上的水深；
2、令滤池出口位置等于或高于滤层表面。
5. 什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数"?不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？
有效粒径:d10,表示通过滤料重量10％的筛孔孔径（mm），它反映滤料中细颗粒的尺寸。
d80，指通过滤料重量80%的筛孔孔径（mm).它反映滤料中粗颗粒的尺寸。
不均匀系数:d80与d10的比值称为滤料的不均匀系数.
K80愈大滤料粒径愈不均匀，这对过滤和冲洗都很不利。因为K较大时，滤料中的粗细颗粒尺寸相差明显，反冲洗时滤料的水力分级现象明显，导致过滤时滤层的水头损失增加的很快，甚至可能产生负水头,滤池压力周期缩短,滤层的含污能力降低。此外，反冲洗时无法满足最优工况，反冲洗效果差,无法达到节水、节能等目的。
为保证过滤与反冲洗效果，一般K不大于2。0。
均质滤料：均质滤料是指从滤料的截面处看粒径的平均值相同.
6. 双层和多层滤料混杂与否与哪些因素有关?滤料混杂对过滤有何影响?
因素：1、两种滤料悬浮滤层的相对密度差，其差值愈大，水力分级作用愈强,混杂程度也愈小.2、悬浮滤层中的扰动,特别是下层细滤料的扰动，能使上层粗滤料被卷入下层，造成混杂;并且反冲洗强度愈大，扰动愈强，混杂程度也愈大.
所以，选择适当的反冲洗强度和两种滤料的粒径比，使之在该反冲洗强度条件下两种滤料形成的悬浮滤层的相对密度有一定的差值，就能够控制层间混杂不致过大。
影响：
一种观点认为：煤-砂交界面上适度的混层,可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增长较快，故适度混杂是有益的。
另一种认为：煤-砂交界面上不应有混杂现象。因为煤层起截留大量杂质作用，砂层则起精过滤作用，而界面分层清晰，起始水头损失将较小。
7。气-水反冲洗有哪几种操作方式?各有何优缺点？
气水联合冲洗有3种操作方式：
1、先气洗,后水洗；
2、先气水混合洗,再用水洗；
3、先气洗，再气水混合洗，最后用水洗或漂洗。
气—水联合冲洗时，总的反冲洗时间约在10min左右.
单独气洗时气泡通过滤头上方的滤层时会带动滤料产生循环移动的现象，能提高反冲洗的效果，而且单独用气反冲洗,不会导致滤料流失。但气泡对滤层各部位的扰动程度不均匀,且滤料循环移动时移动速度很慢,在一次气反冲洗的时间里移动距离也有限，需要多次气冲后才能使之循环一次。
气、水同时反冲洗时，滤料的移动速度比单独气洗时要快的多,冲洗效果也好于单独气洗.但滤料能被上升气泡带动抛离滤层,易于产生滤料流失.
无论何种操作方式,最后都需要再单独用水冲洗一次,这是为了将冲洗下来的污物带走,并去除残留在滤层中的气泡.
气-水联合冲洗原理：利用压缩空气进入滤池后，上升空气气泡产生的振动和擦洗作用，将附着在滤料表面的杂志清除下来并使之悬浮于水中,然后再用水反冲把杂质排出池外。气—水联合冲洗具有下述特点：
冲洗效果好；节约反冲洗水量；冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层现象;但是气水联合冲洗操作较为麻烦,池子和设备较复杂，需增加鼓风机或空压机、储气罐等气冲设备.
8。大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何优缺点?掌握大阻力配水系统的基本原理和公式的推导过程。详见P160—161
S1为配水系统内的水力阻抗；S2为配水孔眼的水力阻抗；S3为承托层的水里阻抗;qⅠ为第一条线路的流量；qⅡ为第二条线路的流量。
反冲洗水在池中分布的均匀程度,常以池中反冲洗强度的最小值和最大值的比值来表示，并要求此比值不小于0。9～0。95。即：qmin/qmax≥0。9~0.95
为达到上述均匀分布反冲洗水的要求，可采用两种途径：
1、加大配水孔眼的水力阻抗S2，使S1和S2相比甚小，则式中阻抗比便能趋近于1，从而使两条线路的流量比也接近于1。所以，只要选择适当的S2的值，就能满足qmin/qmax≥0。9～0.95的要求。按这种原理设计出来的配水系统，称为大阻力配水系统.
大阻力配水系统特点：能定量地控制反冲洗水分布的均匀程度，工作比较可靠，但是水头损失大。
2、尽量减小配水系统内的水力阻抗S1,使S1与（S2+S3）相比甚小,也能使阻抗比趋近于1，从而使两条线路的流量比也接近于1。按这种原理设计出来的配水系统，称为小阻力配水系统。
小阻力配水系统特点：虽然分布水的均匀程度较差，但是反冲洗时消耗的水头损失很小，为滤池实现反冲洗提供了便利条件，常用于中、小型设备。
9。小阻力配水系统有哪些形式?选用时主要考虑哪些因素?
形式：有格栅、孔板、穿孔渠、滤头等形式。
因素:开孔比p、反冲洗强度q、孔眼流速v0。
10。滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求,并说明理由.
大、中型滤池在滤层上设排水槽,排水槽设计必须符合以下要求：
1、冲洗废水应自由跌落排水槽，槽内水面以上宜有7cm的超高，以免槽内水面与滤池水面连成一片,影响冲洗均匀性。
2、排水槽内的废水应自由跌落废水渠，以免废水渠干扰排水槽出流,引起壅水，所以废水渠水面应比排水槽底低0。2m左右。
3、为使单位槽长的溢流量相等，排水口应力求水平，误差限制在±2mm。
4、排水槽在平面上的总面积一般不大于滤池面积的25%。否则，冲洗时槽内之间水流上升速度过大,影响上升水流的均匀性。
5、槽与槽的间距一般为1。5~2。0m。间距过大,长短流线相差过远,也会影响排水的均匀性.
6、排水槽在滤池中的安裝高度要适当.槽口太高,废水排除不净，太低则滤料流失，故槽底应在滤层膨胀面之上。
11. 冲洗水塔或冲洗水箱高度和容积如何确定？
冲洗水箱(塔）一般与滤池合建,通常建造于滤池操作室层顶上，水塔(箱）中水深不宜超过3m。水塔（箱）容积可按单个滤池冲洗水量的1。5倍计算：
（m3）
q-—反冲洗强度，L/（s?m2）。
A——滤池面积，m2。
t——为冲洗历时,min。
水塔（箱）底高出滤池冲洗排水槽顶的高度可按下式计算：
(m）
H0—-排水槽顶与清水池最低水位之差，m；
h1--从清水池至滤池的冲洗管道中总水头损失,m；
h2——滤池配水系统水头损失，m。大阻力配水系统按孔口平均水头损失计算。
h3——承托层的水头损失,m。可根据承托层的厚度Z（m）及冲洗强度q（L/s？m2)计算：h4-—滤料层的水头损失，m,
h5--备用水头，一般取1.5～2。0m。
水泵冲洗时，需考虑有备用措施.水泵流量和扬程分别为：
(L/s）；(m)
12. 所谓V型滤池，其主要特点是什么？
V型滤池：是粗滤料滤池的一种形式.对滤池进行反冲洗时，由于滤料粒径较粗,水的反冲洗强度不足以使之悬浮，所以不致产生水力分级现象，从而使滤层过滤时不宜被堵塞,过滤周期较长，含污能力较高。V型滤池的过滤和反冲洗过程的操作已经全部实现了自动控制.常用于大、中型水厂.
13。某天然海砂筛分结果见下表,根据设计要求,d10＝0。54mm,K80＝2。0.试问筛选滤料时，共需筛除百分之几天然砂粒（分析砂样200g)。
筛分试验记录
筛孔
（mm）留在筛上砂量通过该筛号的砂量
质量（g）% 质量（g）％
2。36 0。8
1。65 18.4
1.00 40。6
0。59 85.0
0.25 43.4
0.21 9。2
筛底盘2。6
合计200
14. 根据上题所选砂滤料，求滤速为10m/h的过虑起始水头损失为多少cm？已知:砂粒球度系数ф＝0.94；砂层孔隙率m0＝0。4；砂层总厚度l0＝70cm；水温按15℃计.
15. 设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s；支管起端流速为2m/s;孔口流速为3m/s。试通过计算说明该配水系统的配水均匀性是否达到95％以上.
16。设滤池平面尺寸为5。4m（长）×4m(宽）。滤层厚70cm。冲洗强度q＝14 L/（s ？m2)，滤层膨胀度e＝40%。采用3条排水槽，槽长4m，中心距1。8m.求：
（1）标准排水槽断面尺寸；
(2）排水槽顶距砂面高度；
（3）校核排水槽在水平面上总面积是否符合设计要求。
17。滤池平面尺寸、冲洗强度及砂滤层厚度同上题,并已知:冲洗时间6min；承托层厚0。45m；大阻力配水系统开孔比α＝0。25％；滤料密度为2.62g/cm3；滤层孔隙率为0.4；冲洗水箱至滤池的管道中水头损失按0.6m计。求：（1)冲洗水箱容积；（2）冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度。
第6章吸附
思考题与习题
1、吸附剂与吸附质的概念。
吸附：在两相界面层中，某物质浓度能够自动地发生富集的现象称为吸附。
吸附剂：具有吸附能力的物质称作吸附剂.
吸附质：被吸附在吸附剂表面的物质称为吸附质.
2、活性炭吸附的应用主要有那几种类型?
活性炭一般有两种应用方式。即粉末炭和粒状炭。
粉末炭：将活性炭制成粉末，直接投入水中吸附水中杂质.
粒状炭：将活性炭制成颗粒，当水经过活性炭滤池过滤时，水中某些杂质即被吸附在活性炭表面.
3、饮用水处理中活性炭吸附有哪些功能？
在饮用水处理中，活性炭的功能表现为以下几个方面：1、臭和味的去除；2、总有机碳的去除；3、消毒副产物前驱物的去除;4、挥发性有机物的去除；5、人工合成有机物的去除.
第7章氧化还原与消毒
思考题与习题
1. 目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。
消毒方法:
化学消毒法（氧化剂消毒）：氯、臭氧、二氧化氯、次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸盐、高铁酸盐等.
物理消毒方法:紫外线消毒、电化学消毒.
氯:是水处理中应用最广泛的化学氧化方法，主要用于水的消毒.氯消毒效果好，成本较低，可在管网中保持一定余氯量。但氯具有很强的取代作用,在消毒的同时还会与水中有机物进行取代反应，生成一些对人体健康具有潜在危害的卤代副产物，如三卤甲烷、卤乙酸等。臭氧：是水处理中应用较早的氧化剂。具有很强的杀菌作用，杀菌能力是氯消毒的几百倍；能选择性地降解水中带有不饱和键的多种有机污染物;能提高水中有机物的可生化性。但臭氧在水中不稳定，易散失,且降解有机物过程中可能产生有毒的中间产物。
二氧化氯：消毒能力比氯高几十倍。但二氧化氯需要现场制备，其主要消毒副产物是亚氯酸根，对红血球有破坏作用,因而二氧化氯不宜过多投加。
次氯酸钠：是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯。
过氧化氢:是强氧化剂,主要用于水和污水的高级氧化。
高锰酸盐：是强氧化剂,能选择性地降解水中带有不饱和键的有机物，同时,高锰酸盐在氧化过程中产生的新生态二氧化锰对水中多种微量有机与无机污染物有吸附作用，可在一定程度上提高对水中多种有机污染物和重金属的去除;新生态水和二氧化锰对高锰酸盐氧化一些污染物有催化作用。高锰酸钾的除臭、味作用显著,无副作用.在水处理中有重要的应用潜力。高铁酸盐：其氧化还原电位比较高,在氧化过程中能形成复杂的中间态成分。具有氧化、絮凝、吸附等多种作用。但高铁酸盐合成难度较大，稳定性需要提高.有一定的研究开发潜力。
紫外线消毒：消毒速度快,几十秒钟即能杀菌;不影响水的物理和化学性质;操作简单.
电化学消毒:消毒效率高。
2。什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理.
自由性氯：自由性氯是Cl2、HOCl与OCL-的统称。
化合性氯：当水中所含的氯以氯胺形式存在时，称为化合性氯.
区别：自由性氯的消毒效果比化合性氯高得多,但是自由性氯消毒的持续性不如化合性氯，后者的持续消毒效果好。
自由性氯消毒原理:一般认为,起消毒作用的主要是次氯酸HOCl.次氯酸HOCl和次氯酸根OCl—均具氧化能力。HOCl是中性分子,可以扩散到带负电的细菌表面，并渗入细菌体内,通过氧化作用破坏细菌体内的酶,进而使细菌死亡。而OCl—带负电，难以接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差得多，生产实践表明，pH值愈低，HOCl 含量愈高，消毒作用愈强。
化合性氯消毒原理:当水中有氨存在时，氯加入含有氨氮的水中后会发生如下可逆反应，并生成一氯胺、二氯胺、三氯胺.
NH3 + HOCl ? NH2Cl + H2O
NH2Cl+ HOCl ？NHCl2 + H2O
NHCl2+ HOCl ？NCl3 + H2O
氯胺的消毒也是依靠次氯酸(HOCl），即氯胺的消毒作用来自于上述可逆反应中维持平衡所不断释放出来的次氯酸。因此，氯胺的消毒效果慢而持续.
一氯胺、二氯胺、三氯胺的含量与pH有关：
pH>9时,一氯氨占优势pH=7时，一氯胺和二氯胺同时存在
pH〈6.5时,二氯胺占优势pH〈4。5时，三氯胺占优势
3. 水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么?
水中pH值越低，则HOCl含量越高，消毒作用越强。
水中HOCl与OCl—存在电离平衡：HOCl ？H+ + OCl—
pH越低，则氢离子H+浓度越高,平衡向逆反应方向移动，HOCl含量就越高。而氯消毒过程中，主要通过次氯酸HOCl起消毒作用。因此，水中pH值越低则消毒作用越强.
4。什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊?
当水中含有氨和氮化合物时，其实际需氯量满足后,加氯量增加，余氯量增加，但是后者增长缓慢,一段时间后达到峰点，此后加氯量增加，余氯量反而下降，达到折点后，随着加氯量的增加,余氯量又上升,此折点后自由性余氯出现，继续加氯消毒效果最好，即折点加氯。水中的氨氮可在适当pH值条件下，利用氯系的氧化剂(如Cl2、NaOCl）使之氧化成氯胺（NH2Cl、NHCl2、NCl3）之后，再氧化分解成N2气体而达脱除之目的。此处理方法一般通称为折点加氯法
原因：当余氯为化合性氯时，加氯量增加，一氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐渐减少。当所有消耗氯的物质都反应完全以后，即出现折点。折点后继续加氯，则余氯增加,此时余氯基本为游离性氯，消毒效果最好。
利弊：当原水受污染情况严重时，折点加氯可以降低水的色度、去除臭和味，降低水中有机物含量，提高混凝效果。但是氯化消毒过程中会形成三卤甲烷和卤乙酸等对人体健康具有潜在危害的卤代副产物，需要进行预处理或深度处理。
概念补充：
需氯量：指灭活水中微生物、氧化有机物和无机还原性物质等所消耗的氯.
余氯量：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯.
二者关系:1、理想状况下，水中不存在消耗氯的微生物、有机物和还原性物质时，加氯量等
于余氯量。2、天然水中存在着微生物、有机物以及还原性无机物质.投氯后,有一部分氯被消耗（即需氯量)，氯的投加量减去消耗量即得到余氯。
5。什么叫余氯？余氯的作用是什么？
余氯：水中投氯后，有一部分氯被水中的微生物、有机物以及还原性物质所消耗，剩余的氯含量即为余氯。
作用：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯,以保持水质符合标准。
思考题 1.何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。 答：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分” 动力学稳定”和’聚集稳定”两种。动力学稳定性系指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力，粒 子愈小，动力学稳定性愈高。聚集稳定性系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子 很小，比表面积大从而表面能很大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向。但由于 粒子表面同性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。胶体稳定性，关键在于聚集稳定性。对憎水胶体而言，聚集稳定性主要决定于胶体颗粒表面的动电位即ζ电 位，ζ电位愈高，同性电荷斥力愈大。虽然胶体的ζ电位是导致聚集稳定性的直接原因，但 研究方法却可从两胶粒之间相互作用力及其与两胶粒之间的距离关系来评价。DLVO理论认为，当两个胶粒相互接近以致双电层发生重叠时，便产生静电斥力, 其与两胶粒表面间距x 有关，用排斥势能ER表示，排斥势能随x 增大而指数关系减小。相互接近的两胶粒之间同 时还存在范德华引力，用吸引势能EA表示，与 x 成反比。当 0a
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题 第1章水质与水质标准 1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。 水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。 悬浮物： 尺寸较大（1?m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。 这类杂质由于尺寸较大，在水中不稳定，常常悬浮于水流中。 当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉，因此容易去除。 胶体： 尺寸很小（10nm-100nm）,具有稳定性，长时静置不沉。 主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。 一般可通过加入混凝剂进去去除。 溶解物： 主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。 溶解物与水成均相，透明。但可能产生色、臭、味。 是某些工业用水的去除对象，需要特殊处理。有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。 2.各种典型水质特点。（数值可不记） 江河水：易受自然条件影响，浊度高于地下水。江河水年内浊度变化大。含盐量较低，一般在70～900mg/L之间。硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大，水温不稳定。 湖泊及水库水：主要由河水补给，水质类似河水，但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味。湖水容易受污染。含盐量和硬度比河水高。湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。 海水：海水含盐量高，在7.5～43.0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83.7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。海水须淡化后才可饮用。 地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水。含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L,硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。 3.《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)分类指标。 生活饮用水水质标准有四类指标：水的感官性状和一般化学指标、微生物学指标、毒理性指标、放射性指标。 水的感官性状和一般化学指标：色度、浑浊度、臭和味、pH值、总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体等。 微生物学指标：细菌总数、大肠菌群、游离性余氯。 补充： 水体的富营养化： 水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来
水质工程学复习题 （课程代码392351） 一、单选题（本大题共30小题） 1、下列属于微生物学指标的是（）。 A、细菌总数 B、细菌种类 C、游离生物 D、水PH值 参考答案：A 2、湿投凝聚剂时，溶解次数应根据凝聚剂用量和配制条件等因素确定，一般每日不宜超过（）次。 A．5 B．3 C．6 D．8 参考答案：B 3、选择沉淀池或澄清池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、制水均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过（）比较确定。 A．同级别水厂B．工程造价C．技术经济D．施工难度 参考答案：C 4、平流沉淀池的沉淀时间，应根据原水水质、水温等，参照相似条件下的运行经验确定，一般宜为（）。 A．1.5～2.0h B．1.0～1.5h C．1.0~2.0h D．1.0～3.0h 参考答案：C 5、滤料应具有足够的机械强度和（）性能，并不得含有有害成分，一般可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。 A．抗蚀B．耐高温C．高硬度D．耐磨 参考答案：A 6、凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为（）。 A、助凝剂 B、混凝剂 C、溶剂 D、絮凝剂 参考答案：A 7、使固-液混合物通过多孔材料（过滤介质），从而截留固体并使液体（滤液）通过的过程是（）。 A、浮选 B、沉淀 C、过滤 D、澄清 参考答案：C 8、水和氯应充分混合。其接触时间不应小于（）。 A．40min B．60min C．30min D．20min 参考答案：B 9、取水构筑物进水自流管或虹吸管的数量不得少于（）条。当一条管道停止工作时，其余管道的通过流量应满足事故用水要求。 A．4 B．2 C．3 D．5 参考答案：B
《水质工程学》试卷1仅供参考 给水112 王雷一、填空题（每空1分，共20分） 1．天然水体中的杂质按尺寸大小可分为溶解物、胶体颗粒、悬浮物三类。2．在水的混凝过程中，浊度属于憎水胶体，而色度属于亲水胶体。 3．混凝剂的投加方式常采用干投或湿投。 4．斜板（斜管）沉淀池是建立在浅池理论基础上发展起来的。 5．过滤技术中，常用的滤料有石英砂、无烟煤等。 6．活性污泥微生物通常由有机物、细菌、原生动物、后生动物组成。7．四阶段厌氧生物代谢过程包括水解阶段、产酸发酵阶段、产氢产乙酸阶段及产甲烷阶段。 8．污泥干化与脱水的方法主要有自然干化、机械脱水。 二、名词解释（每题4分，共24分） 1．脱稳：使胶体粒子失去稳定性的过程。 2．干扰沉降：当非均相物系的颗粒较多，颗粒之间很近时，颗粒沉降时会受到周围其他颗粒的影响，互相干扰，这种沉降称为干扰沉降 ：能使10%的滤料通过的筛孔直径。 3．有效直径d 10 4．污泥容积指数（SVI）：从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。 5．合成产率（Y）：微生物增殖总量的系数，不包括由于微生物内源呼吸作用而使其本身质量消亡的那部分。 6．厌氧氨氧化（ANAMMOX）：在缺氧的条件下将氨氮转化为氮气，以亚硝酸盐作为电子接受体的生物反应过程。 三、判断题（正确的划“√”错误的划“×”） 1．铝盐混凝剂水解在pH=5时是以去除浊度的吸附架桥为主，而在pH=7—8时是以去除色度的电中和为主。（×） 2．在沉淀池中表面负荷指的就是水中颗粒的截流速度。（×） 3．虹吸滤池能自动反冲洗是由于滤层中水头损失增大到一定数值造成的。（√）
14章 4．反应器原理用于水处理有何作用和特点 答：作用：推动了水处理工艺发展； 特点：在化工生产中，反应器都只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛，许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至纯物理过程等。例：沉淀池。 5.试举出3种质量传递机理的实例。 答：质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。 1、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化， 是由主流迁移和化学引起的。 2、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的 组分总是向低浓度区迁移，最终趋于平均分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。 3、紊流扩散传递：在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大 部分都是紊流扩散。 6.（1）完全混合间歇式反应器（CMB）不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出，且假 定是在恒温下操作 （2）完全混合连续式反应器（CSTR）反应物投入反应器后，经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合，输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同 (3)推流型反应器（PF）反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递 答:在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。 7.为什么串联的CSTR型反应器比同容积的单个CSTR型反应器效果好 答：因为使用多个体积相等的CSTR型反应器串联，则第二只反应器的输入物料浓度即为第一只反应器的输出物料浓度，串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数N趋近无穷时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。 8.混合与返混在概念上有什么区别返混是如何造成的 答：区别是：返混又称逆向混合。广义地说，泛指不同时间进入系统的物料之间的混合，包括物料逆流动方向的流动。 造成返混的原因主要是环流，对流，短流，流速不均匀，设备中存在死角以及物质扩散等。例如：环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合，及由不均匀的速度分布所造成的短路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素。 型和CMB型反应器为什么效果相同两者优缺点比较。 答：在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这跟间歇式反应器的反应过程是一样的。推流型反应器优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。
《水质工程学》试卷1仅供参考 一、填空题（每空1分，共20分） 1．天然水体中的杂质按尺寸大小可分为溶解物、胶体颗粒、悬浮物三类。2．在水的混凝过程中，浊度属于憎水胶体，而色度属于亲水胶体。 3．混凝剂的投加方式常采用干投或湿投。 4．斜板（斜管）沉淀池是建立在浅池理论基础上发展起来的。 5．过滤技术中，常用的滤料有石英砂、无烟煤等。 6．活性污泥微生物通常由有机物、细菌、原生动物、后生动物组成。7．四阶段厌氧生物代谢过程包括水解阶段、产酸发酵阶段、产氢产乙酸阶段及产甲烷阶段。 8．污泥干化与脱水的方法主要有自然干化、机械脱水。 二、名词解释（每题4分，共24分） 1．脱稳：使胶体粒子失去稳定性的过程。 2．干扰沉降：当非均相物系的颗粒较多，颗粒之间很近时，颗粒沉降时会受到周围其他颗粒的影响，互相干扰，这种沉降称为干扰沉降 3．有效直径d ：能使10%的滤料通过的筛孔直径。 10 4．污泥容积指数（SVI）：从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。 5．合成产率（Y）：微生物增殖总量的系数，不包括由于微生物内源呼吸作用而使其本身质量消亡的那部分。 6．厌氧氨氧化（ANAMMOX）：在缺氧的条件下将氨氮转化为氮气，以亚硝酸盐作为电子接受体的生物反应过程。 三、判断题（正确的划“√”错误的划“×”）（每题2分，共10分） 1．铝盐混凝剂水解在pH=5时是以去除浊度的吸附架桥为主，而在pH=7—8时是
以去除色度的电中和为主。（×） 2．在沉淀池中表面负荷指的就是水中颗粒的截流速度。（×） 3．虹吸滤池能自动反冲洗是由于滤层中水头损失增大到一定数值造成的。 （ \(^o^)/YES！） 4．活性污泥由活性污泥微生物、活性污泥代谢产物、活性污泥吸附的难降解惰性有机物组成。（×）还包括污泥吸附的无机物 5．污泥浓缩主要降低污泥中的空隙水；自然干化和机械脱水，主要脱除毛细水；干燥与焚化法，主要脱除吸附水与内部水。（ \(^o^)/YES！） 三、简述题（每题10分，共40分） 1．简述澄清池与沉淀池的异同点。 澄清池也可用于混凝处理。在澄清内可以同时完成混合，反应，沉降分离等过程。其优点是占地面积小，处理效果好，生产效率高，节约药剂用量。缺点是对进水水质要求严格，设备结构复杂。 沉淀池可以用于出去悬浮有机物和分离处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等。缺点是各种机件都在水下，易于腐蚀，难于维护。 2．写出石英砂清洁滤层过滤水头损失公式（Carman-Kozony公式），并分析各因素对水头损失影响的结果。 ℎ0=180ν g · (1−m0)2 m03 ·( 1 φd0 ) 2 ·l0v 式中h -----清洁滤料层的水头损失 ν-----运动粘滞系数 m ----滤料空隙率 d -----与滤料体积相同的球体直径 l -----滤料层厚度 v-----滤速 φ-----滤料颗粒球度系数 各因素对水头损失的影响： （1）水头损失与滤速、滤料厚度和运动粘滞系数成正比，因此滤速与滤层厚度应控制在合适的范围内。
水质工程学（上）习题、思考题 思考题一 1、水中杂质按尺寸大小可分成几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。 2、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的水质特点。 3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。 4、反应器原理用于水处理有何作用和特点？ 5、混合与返混在概念上有何区别？返混是如何造成的？ 6、PF型（合塞流反应器）和CMB型反应器（间歇完全混合反应器）为什么效果相同？两者 优缺点比较。 7、3种理想反应器的容积或物料停留时间如何求得？试写出不同反应级数下3种理想反应器 内物料的平均停留时间公式。 习题二 1、在实验室内作氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且K=0.85min-1。求细菌被 灭99.5%时，所需消毒时间为多少分钟？（连续式完全混合反应器） 2、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中i浓度之比为 Co/Ce=10,且属一级反应，k=2h-1。求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间？ （注：Co—进水中i初始浓度；Ce—出水中i浓度） 思考题三（水质指标和废水出路） 1、何为水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？污水处理工程的任务是什么？ 2、废水水质有哪几种指标？其在实际工作中有何作用？ 3、试讨论生活污水和工业废水的特征。 4、为何制定了地面水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准的主要内容有哪些？ 5、说明生化需氧量及化学需氧量的基本概念，并比较它们的优缺点及适用条件。 6、比较不同来源BOD数值的条件是什么？为什么？ 7、生化需氧量间接表示废水中有机物的含量，废水中有机物的量是一定的，为什么第一阶段生化需氧量随温度的不同而变化？ 8、什么叫做第一阶段和第二阶段生化需氧量？ 9、有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行，这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物的情况怎样？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？ 10、BOD5这一指标在实用上有何缺点，为什么现在仍广泛地应用这一指标？ 11、COD和BOD的数值关系如何？举例说明之。 12、某一水样200C的生化需氧量（Yt）测定结果如下： 试确定此水样的K1、La 及BOD5(Y5)的值. t(日) 2 4 6 8 10 Yt(mg/1) 11 18 22 24 26 1、如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的2天300C生化需氧量为200mg/1，求该污水5天200C的生化需氧量（BOD5）。200C时，K1=0.1日-1。 2、根据某污水厂资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为160升，试求该污水的BOD5浓度（mg/1）。
水质工程学考研题库及答案 水质工程学考研题库及答案 水质工程学是环境工程领域的重要学科之一，主要研究水体的污染控制和水质 改善技术。对于考研学生来说，熟悉水质工程学的相关知识和掌握解题技巧是 非常重要的。本文将为大家介绍一些水质工程学考研题库及答案，希望对考生 们有所帮助。 一、水质工程学基础知识题 1. 水体的主要污染物有哪些？请简要描述其来源和对环境的影响。 答案：水体的主要污染物包括有机物、无机物和微生物等。有机物主要来自于 工业废水、农业排放和生活污水等，会导致水体富营养化和水生态系统的破坏。无机物主要来自于工业废水和农业排放等，如重金属、氨氮等，会对水体生态 系统和人体健康造成危害。微生物主要来自于生活污水和农业排放等，会引起 水源的传染性疾病。 2. 请简述水质评价的主要指标及其含义。 答案：水质评价的主要指标包括溶解氧、化学需氧量（COD）、总氮、总磷、浊度和pH值等。溶解氧是指水中溶解的氧气的含量，是衡量水体自净能力和水 生态系统健康的重要指标。COD是指水中有机物氧化所需的氧化剂的量，是衡 量水体有机污染程度的指标。总氮和总磷是衡量水体富营养化程度的指标，其 高含量会导致水体富营养化和藻类爆发。浊度是指水中悬浮颗粒物的含量，是 衡量水体清澈度的指标。pH值是指水体的酸碱性程度，对水体生态系统和生物的适应性有重要影响。 二、水质工程学实践题
1. 某污水处理厂的进水COD浓度为200 mg/L，出水COD浓度为30 mg/L，处 理效果如何评价？ 答案：处理效果可以通过COD去除率来评价。COD去除率的计算公式为： COD去除率 = (进水COD浓度 - 出水COD浓度) / 进水COD浓度× 100%。根 据给定数据，COD去除率 = (200 - 30) / 200 × 100% = 85%。因此，该污水处理 厂的COD去除率为85%，处理效果良好。 2. 某湖泊的总氮含量为5 mg/L，总磷含量为0.5 mg/L，根据水质评价标准，该 湖泊的富营养化程度如何？ 答案：根据水质评价标准，总氮和总磷的浓度在一定范围内可以判断水体的富 营养化程度。一般来说，总氮浓度大于2 mg/L，总磷浓度大于0.1 mg/L时， 水体就可能发生富营养化。根据给定数据，该湖泊的总氮浓度为5 mg/L，总磷 浓度为0.5 mg/L，均超过了富营养化的标准值，因此可以判断该湖泊已经发生 了富营养化。 三、水质工程学综合题 某工业废水的COD浓度为1000 mg/L，要求出水COD浓度不超过30 mg/L， 请设计一套适合的处理工艺。 答案：针对高浓度COD的工业废水，常用的处理工艺包括生物处理和化学处理。生物处理可以通过活性污泥法、固定化生物膜法等来实现。化学处理可以通过 氧化剂如高锰酸盐法、臭氧法等来实现。 在本题中，可以采用以下处理工艺：首先，将工业废水进行初级处理，去除大 颗粒悬浮物和沉降物，例如采用格栅和沉砂池等设备。然后，将废水引入生物 处理系统，采用活性污泥法。在活性污泥池中，通过控制好温度、pH值和氧气
水质工程学（一）学习通课后章节答案期末考试题库2023年 1.湿空气的绝对湿度也就是湿空气的密度。 参考答案: 错 2.单层细砂滤料厚0.7m，承托层厚0.45m，按《室外给水设计标准》，该普 通快滤池的洗砂排水槽底部距离滤料表面的距离，应为（）。 参考答案: 315mm 3.冷却塔出水水温与湿球温度的差值称为冷幅宽。 参考答案: 错 4.空气的湿球温度通常高于干球温度。 参考答案: 错 5.焓湿图是用来确定空气湿度的。 参考答案: 错 6.接触散热是传热过程，蒸发散热则是传质过程。 参考答案: 对
7.蒸发过程的推动力是（）。 参考答案: 分压差###含湿量差 8.冷却塔冷却能力大小与（）参数有关。 参考答案: 淋水填料特性###空气流量###淋水密度###填料体积 9.湿空气的焓值高低与湿空气的（）参数有关。 参考答案: 气压###湿度###温度###密度###比热###汽化热 10.对麦克尔焓差方程的描述正确的有（）。 参考答案: 近似准确###有理论推导也有经验总结###忽略了辐射散热量和对流散热量###忽略了风速对散热过程的影响###忽略了不同水温下汽化热的变化11.的单位是（）。 参考答案: kg/(h) 12.湿空气的含湿量指的是（）。
参考答案: 对于质量为(1+x)的湿空气，单位质量干空气所对应的水蒸气的质量 13.某冷却塔进水水温40℃，出水水温需要达到20℃。某年夏天有一半的日子 平均气温高于40℃，则在这些高温时日冷却塔的出水水温（）。 参考答案: 大部分时间能达标 14.手绘竖流式冷却塔主要构造示意图，并拍照上传，同一张照片内要包括手绘 示意图和自己的班级、学号和姓名。 参考答案: 主要构造完整，15分主要构造示意准确，10分 15.收集竖流式冷却塔的照片，上传你收集的照片，并注明其所在地点。 参考答案: 图片反映的是竖流式冷却塔即可得满分 16.在测定湿球温度时，可通过电风扇控制测试区风速。如果电风扇调到某档位 后，吹面有风感且旁边的草稿纸会被频频吹跑，这样的风速（）。 参考答案: 偏大 17.物料衡算方程的实质是“反应量=输入量-输出量”。 参考答案: 错
参考答案 第1章 水质与水处理概论 一、选择题 1、 ABDE 2、 ABCE 3、 ABC 第2章 水的处理方法概论 一、问答题 1、答：CMB 型反应器的假定条件是整个反应器是一个封闭系统，在反应过程中不存在由物质的迁移而导致的物质输入和输出，且恒温操作。 CSTR 反应器假定反应器内的物料完全均匀混合且与输出生产物均相同等温操作。 PF 反应器假定反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用。唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。 理想反应器虽不能完全准确地描述反应器内所进行的实际过程，但可以近似反映真实反应器的特征。而且，由理想反应器模型可进一步推出偏离理想状态的实际反应器模型。 2、答：三种理想反应器的容积和物料停留时间根据反应器内物料衡算求得。 CMB 型 反应级 平均停留时间 0 )(10i c c k - 1 i c c Ln k 01 2 )1(100-i c c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010 ----n i n c c c n k CSTR 型 0 )(10i c c k - 1 )1(10-i c c k 2 )1(10-i i c c kc n （n ≠1） )1(101--i n i c c kc PF 型 0 )(10i c c k - 1 i c c Ln k 01
2 )1(100-i c c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010----n i n c c c n k 其中：c 0为进口物料浓度； C i 为平均停留时间t 时的物料浓度； K 为反应速率常数。 3、解：设原有细菌密度为c 0，t 时后尚存活的细菌密度为c i ，被杀死的细菌密度则为c 0-c i ，根据题意，在t 时刻，%5.990 =-c c c i o c i =0.005c 0，细菌被灭速率等于活细胞减少速率，于是， i i i c kc c r 85.0)(-=-=，代入公式， 得： 2.6)/005.0(85 .010=-=i c c Ln t 所需消毒时间为6.2分钟。 4、解：已知属一级反应，k=2h -1 c 0=10c i ，则分别代入公式得 CSTR 型：h c c c c k t i i i 2 9)110(21)1(10=-=-= PF 型： h c c Ln c c Ln k t i i i 2.1102110=== 水流在CSTR 型和PF 型分别需要时间4.5h ，1.2h 。 5、答：PF 型与CMB 型反应器所表达的浓度与停留时间关系式在形式上完全相同。因此，可以把PF 型反应器看作是一个沿水流方向运动的CMB 型反应器，亦即PF 型反应器中的位置变量对应于CMB 型反应器中的时间变量。串联的CMB 反应器数目越多，系统所需的反应器容积越小，其作用则越是接近于总容积和停留时间与之相等的PF 反应器。 在CMB 反应器中，反应物通过搅拌使之完全混合，而在PF 型反应器中，反应物在流动方向上不存在混合现象，但确因反应而使浓度发生变化。PF 型与CMB 型反应器均为沿液流方向，随流程增加，物料浓度逐渐降低，反应速度也随之减小。但PF 型为连续操作，而CMB 型除反应时间外，还需考虑投料与卸料时间。 第3章 凝聚和絮凝 一、选择题 1、B 2、D 3、B 4、A 5、G 6、ADE 7、ABC 8、ABCE 9、A 10、B 11、B 12、B 二、名词解释 1.胶体稳定性：胶体离子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
第一篇废水处理总论 一、思考题 1、废水处理都包括哪些内容？ 2、什么是水的自然循环和社会循环？ 3、废水的水质指标都有哪些？各有什么含义？ 4、如何测定BOD5？有什么工程意义？ 5、什么是氧垂曲线？有什么工程意义？ 6、如何确定废水的处理程度？ 7、废水处理方法都有哪些？ 8、简述城市和工业废水处理的典型工艺流程。 第二篇废水的物化处理理论与技术 一、思考题 1、简述格栅的基本形式和格栅的设计计算要点； 2、简述筛网的作用和设计布置原则； 3、如何计算水质水量调节池的容积； 4、水质水量调节池的布置方式； 5、沉淀的分类与特点：自由、絮凝与拥挤沉淀； 6、用自由沉淀的理论描述方法----Stokes公式，注意Re的适用范围； 7、颗粒沉淀试验方法与沉淀效率计算方法----（不同沉淀类型）； 8、简述表面负荷（q）与截留速率u0的关系，沉淀池大小计算方法； 9、理想沉淀池的工作模型与工艺计算----表面负荷（q）与截留速率u0的关系，沉淀池 大小计算； 10、区别沉淀池的类型、构造、特点和工作原理----平流式、竖流式、辐流式、斜流式； 11、除油的和破乳的原理、工作过程和工艺设计； 12、离心分离的原理和主要工艺形式； 13、什么是MBR？说明其原理、工艺形式和技术特点； 14、简述混凝、吸附、离子交换和萃取在废水处理中的作用原理和工艺特点； 15、说明废水的氧化还原处理的技术原理、方法和工艺特点； 二、练习题 第三篇废水的生物处理理论与技术 一、思考题 1、从工艺流程、工艺参数、平面布置等角度简单描述一个你所了解的城市污水处理厂 （可以是你所在城市的污水厂，也可以是你曾参观过的污水厂）。 2、试比较“生物膜法”和“膜生物反应器”中的“膜”有何不同？ 3、请简述Orbal氧化沟的基本概念。
思考题和作业 1 水循环 定义1：水循环是指水由地球不同的地方透过吸收太阳带来的能量转变存在的模式到地球另一些地方。 定义2：在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。 定义3：水循环是指大自然的水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地下径流等环节，在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程。 水循环分为海陆间循环（大循环）以及陆上内循环和海上内循环（小循环）。从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。 水的社会循环：由于人类生产与生活活动的作用与影响，自然水循环径流部分参与的水循环。水的社会循环对水量和水质有较为突出的影响，近年来，河流、湖泊来水量大幅度减少，甚至干涸，地下水位大面积下降，径流条件发生重大改变，不可复原水量所占比例愈大，对自然水文循环的扰动愈剧烈，天然径流量的降低将十分显着，引起一系列的环境与生态灾害。
水质指标是水中某一种或某一类杂质的含量，直接用其浓度表示，如某种重金属和挥发酚；有些是利用某类杂质的共同特性来间接反映其含量的，如BOD、COD等；还有一些指标是与测定方法直接联系的，常有人为任意性，如浑浊度、色度等。水质指标是判断和综合评价水体质量并对水质进行界定分类的重要参数，是通过对污染物质做出定性、定量的检测以反映污水的水质，能综合表示水中杂质的种类和含量。通过水质污染指标能指导水体污染控制和污水处理工程设计的进行与发展。 分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固定性固体指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。 总固体(TS)：水中所有残渣的总和。 溶解固体(DS)：水样经过滤后，滤液蒸干所得的固，分为挥发性溶解固体和固定性溶解固体。 悬浮固体(SS)：过滤滤渣脱水烘干后所得固体，分为挥发性悬浮固体和固定性悬浮固体。
水质工程学水污染控制工程题库答案全填空题 6、色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质构成。悬浮固体形成的色度 称为表色；胶体或溶解性物质形成的色度称为真色 7、污水中最具代表性的嗅味物质是硫化氢，它是在厌氧微生物作用下，将硫酸盐还原形成的。 8、嗅味的检测方法分为感官检验法和分析检验法两种。 9、总固体是由漂浮物、可沉降物、胶体物和溶解状态的物质所组成。总固体可进一步分为溶解性固体和悬浮固体。 10、碱度指污水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质，主要包括 氢氧化物碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度。 11、砷化物在污水中的存在形式包括亚砷酸盐AO2-、砷酸盐AO4-以 及有机砷，对人体毒性排序为有机砷>亚砷酸盐>砷酸盐 12、污水中的重金属离子浓度超过一定值后就会对微生物、动植物及 人类产生毒害作用，汞、镉、铬、铅、砷及其化合物称为“五毒”。 13、酚类化合物根据羟基的数目，可分为单元酚、二元酚和多元酚； 根据能否随水蒸气挥发，分为挥发酚与不挥发酚 14、有机农药分为有机氯农药与有机磷农药两大类。 15、工业废水的BOD/COD值变化较大，如果该比值大于0.3，被认为 该废水可采用生化处理。
16、有机物根据是否易于被微生物降解分为可降解和难降解两类。17、污水中有机物的种类繁多，通常难以直接进行测定，经常用来表示污水中 有机物的指标包括BOD、COD和TOC 18、格栅按照除渣方式的不同分为机械格栅和人工格栅两种。 19、格栅按照栅条间隙分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-50mm）和细格栅（1-10mm） 20、气浮法可分为电解气浮法、散气气浮法和溶气气浮法三类。 21、加压溶气气浮是国内外最常用的气浮方法，分为全溶气气浮、部 分溶气气浮和回流加压溶气气浮。 22、沉淀类型包括自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀四种。 23、最常采用的3种沉砂池型式有平流沉砂池、__曝气沉砂池和旋流沉砂 池24、设计流量时污水在平流沉砂池中的水平流速约为0.15-0.3m/。 25、沉淀池分为平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池和斜板沉淀池 几种类型。26、油类在水中的存在可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油27、滤池根据所采用滤料情况可分为单层滤料滤池、双层滤料滤池和三层 滤料滤池。28、滤池的工作包括和两个基本过程。 29、根据膜组件的截留分子量，可将膜分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。30、胶体表面通常带有负电荷，使其相互排斥，难以聚集沉淀。 31、混凝的作用机理包括电性中和、吸附架桥和网捕或卷扫32、无 机混凝剂的品种较少，主要是三架铁盐和铝盐及其聚合物。33、助凝剂的 作用机理一般是高分子物质的吸附架桥作用。
水质工程学（上）考试试卷一 班级：学号：姓名： 一、选择题：（2’×10） 1 给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用( )年，远期规划年限宜采用( )年。( A ) A.5～10；10～20 B.5～10；15～20 C.5～10；10～15 D.10～20；20～30 2 设计供水量应根据下列各种用水确定( C )。 (1)综合生活用水 (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水 (3)消防用水 (4)浇洒道路和绿地用水 (5)未预见用水量及管网漏失水量。 (6)公共建筑用水 A.全部 B.(1)、(2)、(4) C.(1)、(2)、(3)、(4)、(5) D.(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6) 3 药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的( B )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。 A.5～10 B.7～15 C.15～30 D.10～20 4 设计沉淀池和澄清池时应考虑( A )的配水和集水。 A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均 5 设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。 A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0 6 异向流斜管沉淀池，斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于( A )m；底部配水区高度不宜小于1.5m。 A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.8 7 快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( C )。 A.1.0％～1.5％ B.1.5％～2.0％ C.0.20％～0.28％ D.0.6％～0.8％ 8 地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。 A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂 9 当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过( C )确定，一般可采用重量比为3：1～6：1。 A.计算 B.经济比较 C.试验 D.经验 10 气浮池溶气罐的溶气压力一般可采用0.2～0.4MPa；( A )一般可采用5％～10％。 A.回流比 B.压力比 C.气水比 D.进气比 二、名词解释：（4’×5） 1、澄清池——主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。 2、折点加氯——从折点加氯的曲线看，到达峰点H时，余氯最高，但这是化合性余氯而非
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14章 4．反应器原理用于水处理有何作用和特点 答：作用：推动了水处理工艺发展； 特点：在化工生产中，反应器都只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛，许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至纯物理过程等。例：沉淀池。 5.试举出3种质量传递机理的实例。 答：质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。 1、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平 方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。 2、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的 话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于平均分布状态， 浓度梯度消失。如平流池等。 3、紊流扩散传递：在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水 处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。 6.（1）完全混合间歇式反应器（CMB）不存在由物质迁移而导致的物质输入和 输出，且假定是在恒温下操作 （2）完全混合连续式反应器（CSTR）反应物投入反应器后，经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合，输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同 (3)推流型反应器（PF）反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递
答:在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。 7.为什么串联的CSTR型反应器比同容积的单个CSTR型反应器效果好 答：因为使用多个体积相等的CSTR型反应器串联，则第二只反应器的输入物料浓度即为第一只反应器的输出物料浓度，串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数N趋近无穷时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。 8.混合与返混在概念上有什么区别返混是如何造成的 答：区别是：返混又称逆向混合。广义地说，泛指不同时间进入系统的物料之间的混合，包括物料逆流动方向的流动。 造成返混的原因主要是环流，对流，短流，流速不均匀，设备中存在死角以及物质扩散等。例如：环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合，及由不均匀的速度分布所造成的短路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素。 型和CMB型反应器为什么效果相同两者优缺点比较。 答：在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓
水质工程学题库及标准答案给水部分 水质工程学(一)复习思考题 一、名词解释 1、水体自净污染物随污水排入水体后,经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或 总量减少,受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净。 2、反应器在化工生产过程中,都有一个发生化学反应的生产核心部分，发生化学反应的容器称为反应 器。 3、活塞流反应器和恒流搅拌反应器活塞流反应器：也称管式反应器，流体是以队列形式通过反应器， 液体元素在流动的方向上绝无混合想象,每一流体元素停留时间都是相等的,各点上的反应物浓度和反应速度有确定值。恒流搅拌反应器:也称连续搅拌罐反应器，物料不断进出,连续流动。反应器内各点浓度完全均匀，反应速度不随时间变化，有返混作用。 4、胶体稳定性指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。分为1、动力学稳定性2、聚集稳定 性。 5、凝聚和絮凝凝聚指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程;絮凝指脱稳的胶体或微小的悬浮物聚结成大 的絮凝体的过程。 6、四个混凝作用机理 1、压缩双电层作用机理２、吸附—电性中和作用机理３、吸附架桥作用机理4、 沉淀物的网捕、卷扫作用机理 7、胶体保护当胶粒表面被高分子物质全部覆盖后，量胶粒接近时，由于“胶粒-胶粒”之间所吸附的 高分子受到压缩变形而具有排斥势能,或者由于带电高分子的相互排斥,使胶粒不能凝聚。
8、异向絮凝和同向絮凝异向絮凝:指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。同向絮凝：指借助 于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象。 9、自由沉淀和拥挤沉淀颗粒在沉降过程中不受颗粒彼此间影响的沉淀,称为自由沉淀。颗粒在沉淀过 程中相互干扰，使悬浮颗粒以接近或相同的沉速拥挤下沉，呈界面式沉降，出现清、浑水层间的明显界面(浑液面)的沉淀，称为拥挤沉淀。 10、截留沉速和表面负荷截留沉速u0指能够全部被去除的颗粒中的最小颗粒的沉降速度。表面负荷q 是指单位沉淀面积上承受的水流量,其中 Q Q q A BL = = 11、接触絮凝在池内形成一个絮体浓度足够高的区域,使投药后的原水与具有很高体积浓度的粗粒絮体 接触,可以大大提高原水中细粒悬浮物的絮凝速率，这种方式称为接触絮凝。 12、均质滤料均质滤料指沿着整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致的滤 料。 13、反粒度过滤反粒度过滤指过滤时，滤料层中滤料粒径顺水流方向由大变小，以提高滤层含污能力的 过滤方式。 14、直接过滤直接过滤指原水没有经过絮凝直接进入过滤池进行过滤的方式。 15、负水头负水头指在过滤过程中,滤层截留了大量的杂质,以致于砂面以下某一深度处的水头损失超过 该处水深的现象。 16、滤层膨胀率滤层膨胀度指反冲洗时,滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比。公式为 00
第一章测试 1.现行生活饮用水卫生表针适用于城乡各类集中式供水。（） A:错 B:对 答案:A 2.无论是采用地下或者地面水源，集中式供水单位必须进行水质消毒，经过消 毒水中保留了部分余留的消毒剂，可以起到防御微生物污染和增加安全性的作用。（） A:对 B:错 答案:A 3.关于《生活饮用水卫生标准》的说法错误的是（） A:毒理指标是对人体健康有影响的指标 B:消毒剂指标是防止水传染病发生和传播的关键指标 C:重中之重是微生物指标 D:一般理化指标可以对人体健康产生直接定量影响 答案:D 4.关于《生活饮用水卫生标准》，以下哪种说法是错误的（） A:常规指标是必测指标，必须全部检验 B:常规指标是能反映生活饮用水水质基本情况的水质指标，检出率比较高 C:非常规指标要根据当时、当地的具体情况确定 D:常规指标和非常规指标具有同等作用 答案:A 5.对106项水质指标按安全性原则分为五类，以下正确的是（） A:第一类微生物指标、第五类是感官性状和一般理化指标 B:第二类消毒指标 C:第二类毒理指标、第三类是放射性指标 D:第四类感官性状及一般理化指标 答案:AB 第二章测试 1.预处理系统中的微生物的主要作用是（） A:使污水沉淀 B:除去污水中的颗粒 C:分解污水中的有机物 D:产生二氧化碳 答案:C 2.常用的氧化剂有（） A:氯 B:二氧化碳
D:高铁酸钾 答案:ACD 3.反渗透是指溶剂分子在压力作用下由浓溶液向稀溶液迁移的过程。（） A:对 B:错 答案:A 4.当地下水中铁锰含量较高时，下列关于地下水除铁锰说法正确的是（） A:先除锰，后除铁 B:先除铁，后除锰 C:同时除铁锰 D:ABC说法都不正确 答案:B 5.常采用活性氧化铝吸附法进行水中除氟。（） A:错 B:对 答案:B 第三章测试 1.根据快速混合的原理，混合设施主要包括（）。 A:管式混合 B:水泵混合 C:机械混合 D:水利混合 答案:ABCD 2.设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计， 起端流速一般为（）m/s，末端流速一般为0.2~0.3 m/s。 A:0.2~0.3 B:0.8~1.0 C:0.5~0.6 D:0.6~0.8 答案:C 3.设计隔板絮凝池时，絮凝时间一般设置为（）min。 A:10~15 B:20~30 C:15~20 D:12~15 答案:B 4.设计折板絮凝池时，絮凝过程中的流速应逐段降低，分段数一般不宜少于 （）段。 A:二