给水处理期末复习

第14章给水处理概论1.原水中的杂质按尺寸大小分类有：①悬浮物：尺寸较大，易于在水中下沉或者上浮，一般是大颗粒泥沙及矿物废渣。

②胶体：颗粒尺寸偏小，在水中长期静量也难下沉。

（一般带负电荷）③溶解杂志：与水构成均相体系，外观透明，属于真溶液。

（包括有机体和无机体）2.各种天然水源的水质特点：(1)地下水：悬浮物和胶质含量少，水质清澈，水质水温较稳定，含盐量和硬度高。

(2)江河水：易受自然条件影响，悬浮物和胶态杂质含量多，浊度高于地下水，含盐量和硬度低，易受其他各种人为污染，水温不稳定。

(3)湖泊和水库水：浊度低，含藻类较多，易受废水污染，含盐量比河水高。

(4)海水：含盐量高。

3.生活饮用水标准：（1）感官性状和一般化学指标：浊度：1NTU，技术条件限制时为3，色度15（铂钴色度单位）PH值6.5到8.5之间（2）毒理学指标（3）细菌学指标：细菌总数100（CFO/ml）,总大肠菌数3个/L 游离系数出厂水中≥0.3mg/L,官网材料水中≥0.05mg/L4.给水处理方法：常规处理工艺为，混凝→沉淀→过滤→消毒（1）澄清（混凝、沉淀、过滤）去除水中的悬浮物和胶粒。

（2）除臭除味：澄清消毒达不到水质要求时才采用的特殊处理方法。

（3）除铁、锰、氟。

（4）软化：去除水中钙镁离子，减小硬度，特别用于地下水的处理。

（5）淡化和除盐：处理对象是水中的各种盐类，包括阴阳离子（海水）。

（6）水的冷却：工业生产中循环冷却水系统所用的工艺。

（7）腐蚀和结垢控制。

（8）预处理和深度处理。

5.处理工艺a,江河水：常规处理工艺。

b，湖泊水，水库水：预处理（去除藻类）。

c，高浊度水:预处理池。

d，有机物含量高:爆气，生物降解。

e，水处理后仍有异味：深度处理，活性碳吸附。

f，地下水：只要消毒，冷却水，只需要过滤，消毒。

g，低浊度江河水：快速絮凝，消毒。

6、试举出3种质量传递机理的实例。

答：质量传递输可分为：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，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。

如平流池等。

3）、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。

7、3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。

答：3种理想反应器的假定条件如下1）完全混合间歇式反应器中的反应：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：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。

3）推流型反应器：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。

4）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。

8、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。

答：在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。

一类属于感官性状方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。

第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。

第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。

第四类有毒物质。

第五类细菌学指标，目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。

第15章混凝1.胶体的稳定性指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。

包括动力学稳定和聚集稳定。

2.混凝机理：混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有三种。

其中以何种作用为主取决于混凝剂的种类和投加量，水中胶体离子的性质，含量以及水的PH 值。

（1）电性中和：在水中投入电解质以降低或消除胶体粒的ζ电位，进而降低排 斥能峰，使胶粒顺利通过布朗运动相撞聚集。

（2）吸附架桥：高分子物质起胶粒与胶粒之间相互结合的架桥作用称作吸附架桥作用。

要求是高分子物质有最佳投加量，将胶粒架桥联接起来，又不会产生胶体保护作用，高分子都是线性分子且需要一定的长度。

不要过多，否则产生“胶体保护”。

（3）网捕或卷扫：当铝盐或铁盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中胶粒以致产生沉淀分离称卷扫或网捕作用。

是机械作用，混凝剂投加量与原水中杂志含量成反比。

3.集中混凝机理的分析判断：（问答题）（1）对于铝盐混凝剂（铁盐类的）而言，当PH<3时，简单水合铝离子[Au(H2O)0]3+可以起压缩胶体双电层作用，但在给水处理中，这种情况少见，在PH=4.5～6范围内，主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用，凝聚体比较密实，在PH=7~7.5范围内，电中性氢氧化铝聚合物[Al(OH)3]n 可起吸附架桥作用，同时也存在在某些羟基配合物的电性中和，两者以何为主，决定于铝盐投加量，当铝盐投加量超过一定限度时，会产生“胶体保护”作用，使脱稳胶粒电荷变号或使胶体粒被包卷而重新稳定，当铝盐投加量再次加大，超过氢氧化铝溶解度而产生大量沉淀物时，则起网捕卷扫作用。

实际上，在一定的PH 值下，几种作用都有可能同时存在，只是程度不同，这与铝盐投加量和水中胶粒含量有关，如果水中胶粒含量过低，往往需投加大量的铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝。

（2）阳离子型高分子混凝剂可对负电荷胶粒起电性中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比较密实。

非离子型和阴离子型高分子混凝剂只能起吸附架桥作用，当高分子物质投量过量时，也产生胶体保护作用而使颗粒重新悬浮。

4.（1）混凝剂应符合以下基本要求：①混凝效果好②对人体健康无害③使用方面④货源充足，价格低廉。

（2）混凝剂的基本类型：①有机混凝剂：硫酸铝、聚合铝、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合铁②有机高分子混凝剂。

（3）聚合氯化铝的聚合成分主要取决于羟基OH 和铝AV 的摩尔数之比，通常 称为碱化度，以B 表示：%100][3][⨯=AL OH B 5.助凝剂：（1）单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。

通常是高分子物质，作用往往是高分子物质的吸附架桥。

（2）常用的助凝剂有：骨胶，聚丙烯酰胺及其水解产物，活化硅酸，海藻酸钠，CaO 生石灰等。

CaO 形成氢氧化钙,使PH 上升，可以中和氯化物水解产生的氢离子，调节水解，避免形成高聚合物。

在什么情况下需投加助凝剂？当原水碱度不足而使铝盐混凝剂水解困难时，可投加碱性物质以促进混凝剂水解反应；当原水收有机物污染时，可用氧化剂破坏有机物干扰；当采用硫酸亚铁时可用氯气将亚铁Fe 2+氧化成高铁Fe 3+等。

6．由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称“异向絮凝”。

由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝”。

7．速度梯度G ：G 是控制混凝效果的水力条件 zu G ∆∆=（△u 是相邻两流层的流速增量cm/s ，△Z 垂直水流方向两流层之间 的距离cm ）。

u p G =，vT gh G =（1）在混凝过程中，所施功率G 值愈大，颗粒碰撞速率越大，絮凝效果愈好，但G 值增大时，水流剪力也随之增大，已形成的絮凝体又有可能破碎。

（2）混合阶段：T 在10~30S 至多不超过2min 即告完成。

G 在700~1000S -1范围内，絮凝阶段：平均G=20~70s -1范围内，平均GT=1*104~1*105范围内。

8．影响絮凝效果的主要因素：（1）水温影响：①无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难。

②低温水粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动减弱，碰撞机会减小，不利于胶粒脱稳凝絮。

③水温低水化程度强，防止胶体凝聚。

④水温会影响水的PH 值。

（2）水的PH 值和碱度的影响：（视混凝剂品种而言）①采用硫酸铝混凝除色时，PH 值应趋于低值。

氢氧化铝聚合物去除浊度时PH 值在6.5~7.5范围内，去除色度在4.5~5.5之间。

②三价铁盐受PH 值影响小，PH 值范围较宽，在3.5~5.0（除色度），6.0~8.4（除浊度）③高分子混凝剂的混凝效果受PH 值影响小。

④天然水中含有一定的碱度（HCO 3- ）对PH 值有缓冲作用，原水碱度不足或混凝剂投量过大会大幅度造成PH 值下降，影响混凝剂继续水解。

（3）水中悬浮物浓度的影响：①水中悬浮物浓度低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差。

措施：投加铝盐或铁盐同时投加高分子助凝剂；投加矿物颗粒增加水解产物的凝结中心；采用直接过滤法。

②原水中悬浮物浓度过高，为减少混凝剂用量，投加高分子助凝剂。

9.溶液池的体积cnaQ w 4172=，溶解池体积： 1)3.0~2.0(1w w = 10．絮凝设备：（1）隔板絮凝池：往复式和回转式。

往复式水流作180o 转弯，局部水头损失大，使絮凝体破碎可能提高，回转式水流作90o 转变，局部水头损失小，絮凝效果提高，往复式总水头损失在0.3~0.5m 左右，回转式小40%左右。

优点：构造简单，管理方便；缺点：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，水流条件不甚理想，能量消耗中的无效部分比例大，絮凝时间长，池容积大。

设计参数：廊道中流速：起端流速0.5~0.6m/s ，末端流速0.2~0.3m/s 。

絮凝时间12~20min 阁板间净距大于0.5m ；池底应有0.02~0.03坡度并设直径大于150mm 的排泥管（2）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，以至形成众多的小涡流，提高颗粒絮凝效果。

综合运用：前面采用并波，中部采用同波，后面采用平板。

（3）机械絮凝池：可随水质，水量变化而改变转速以保证絮凝，能应用于任何水厂，唯需机械设备因而增加机械维修工作。

（4）其他形式絮凝池：穿孔旋流絮凝池；网格栅条絮凝池。

11、目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？答：铝系：硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC ） 聚合硫酸铝（PAS ）铁系：三氯化铁 硫酸亚铁 聚合硫酸铁（PFS ） 聚合氯化铁（PFC ）有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM ）优缺点：12、混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？在絮凝阶段通常以G和GT值作为控制指标。

可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。

13．何谓混凝剂“最佳剂量”？如何确定最佳剂量并实施自动控制？混凝剂“最佳剂量”，即混凝剂的最佳投加量，是指达到既定水质目标的最小混凝剂投加量。