河北科技大学09-10水污染物化控制工程试卷标准答案

河北科技大学试卷标准答案一、填空题（每空0.5分，共15分）1、按作用原理不同，废水处理方法可分成生物法、化学法、物理法、物化法四大类。

2、调节池的主要作用是调节水量和均和水质。

3、胶体的稳定性包括：动力学稳定性和聚集稳定性。

混凝处理关键是要破坏胶体的聚集稳定性。

4、根据废水中可沉物的浓度和特性不同，沉淀可分为__自由沉淀___、_絮凝沉淀_、_拥挤沉淀(成层沉淀、区域沉淀)__、_压缩沉淀_四种基本类型。

5、今有一理想平流式沉淀池，体积为V，深度为H，若颗粒沉速为u0，则Q= Vu0/H。

若将其分隔为n层浅池，整个沉淀池进水量保持不变，则每个浅池的表面负荷q0′= u0 /n 。

6、一般规律，对于疏水性颗粒易与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。

7、穿孔管配水系统属于大阻力配水系统，穿孔板配水系统属于小阻力配水系统。

8、根据作用机理不同，吸附可分为物理吸附、化学吸附、离子交换吸附三种形式。

9、在常温、稀溶液中，离子交换树脂对Ca2+、Cr3+、Ba2+、Na+的离子交换势高低顺序依次为Cr3+ > 、Ba2+ > Ca2+ > Na+。

在离子交换过程中，上述离子最先泄露的是Na+。

10、电渗析膜是_离子交换_膜，电渗析的推动力是___电位差___，电渗析去除的污染物是阴、阳离子。

反渗透膜是_分子扩散（半透）_膜，反渗透的推动力是_压力差__，反渗透膜透过的物质是水或溶剂。

11、油在废水中存在的三种状态①悬浮状态②溶解状态③乳化状态。

12、混凝的四大机理：双电层压缩机理、吸附电中和机理、吸附架桥机理、沉淀物网捕机理二、名词解释（每小题3分，共15分）1、K80：滤料的不均匀系数，K80=d80/d10，K80越大，滤料越不均匀。

2、自由沉淀：指水中悬浮物浓度不高，颗粒在沉淀过程中呈离散状态，而且不具有凝聚性能。

固体颗粒在下沉过程中不改变形状、尺寸、密度、互不干扰，各自完成沉淀过程。

（指水中的悬浮物浓度不高时的一种沉淀类型，在沉淀过程中，悬浮颗粒之间互不干扰，各自独立完成沉淀过程。

颗粒的沉淀轨迹成直线，颗粒的物理性质不发生变化。

）3、(离子)交换容量：单位体积湿树脂(容量表示法)或单位重量干树脂(重量表示法)可发生交换的活性基团数量。

4、吸附带：指吸附过程中，正在发生吸附作用的区域。

5、沉降速度u0 ：指在指定时间t内，能从水面恰好沉到水深H处的最小颗粒的沉速，u0=H/t。

6、水污染：指排入水体的污染物质超过了水体的自净能力使水的组成及性质发生变化，从而使动植物的生存条件恶化，鱼类生长受到损害，人类的生活和健康受到不良影响，水环境的生态平衡遭到破坏，从而形成水污染。

7、加压溶气气浮：使空气在加压的条件下溶解于水，然后将压力骤减至常压而使过饱和的空气以微细气泡的形式释放出来。

8、气浮：往水中通入空气，产生高度分散的微小气泡，（有时还需要投加混凝剂或浮选剂），使水中的悬浮物与空气泡粘附在一起，靠气泡的浮力（视密度<1）一起上浮到水面，形成浮渣而加以去除，实现固液或液液分离的过程。

9、等速过滤：指滤池过滤时滤速保持不变，即滤池的流量保持不变。

10、吸附方式：①静态吸附，也称间歇式操作，将一定量的吸附剂与废水搅拌、混合，达到吸附平衡后，分离吸附剂②动态吸附，废水和吸附剂在相对运动过程中完成吸附三、简答题（每小题5分，共25分）1、画出城市污水处理典型流程（至少包括一级处理、二级处理和污泥处理三部分），要求以不同线型分别表示出污水、污泥、空气及消化气等不同流程，并结合所作流程图说明处理流程中各操作单元的作用。

（15分）答：城市污水处理典型流程：各操作单元的作用：①格栅：去除城市污水中大的悬浮物和漂浮物；沉砂池：去除城市污水中的无机砂粒；②初次沉淀池：去除城市污水中的部分细小悬浮物；③曝气池：利用活性污泥法对城市污水中的大部分有机物进行去除；④沉淀池：通过重力沉淀对曝气池出水进行泥水分离，部分污泥回流到曝气池，剩余污泥排入污泥浓缩池；⑤接触池：对二级生化处理出水进行氯消毒，杀灭废水中的致病微生物和病毒。

⑥污泥浓缩池：对二沉池污泥进行浓缩，减少污泥脱水体积。

2、水的混凝过程对工艺条件有哪些要求，为什么？答：水的混凝过程主要包括混合、反应两个阶段。

（1分）混合阶段：要求混凝剂能快速、均匀地分散到废水中。

快速是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小胶体，并不要求生成大颗粒；均匀是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。

（2分）反应阶段：是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，絮凝成较大颗粒的过程。

要求反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。

搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。

（2分）3、提高滤池含污能力的方法有哪些？答：提高滤池含污能力的途径有：（1）提高滤料颗粒的均匀性，即增大d10，减小K80；（2分）（2）由单层滤料改为多层滤料（2分）（3）改变水流方向，上、下双向过滤。

（1分）4、何谓顺流再生、逆流再生，二者有何优缺点。

答：（1）顺流再生：离子交换树脂再生时，再生液流向与原水发生离子交换时水流方向（从上而下）相同的再生方式。

（0.5分）优点：工艺简单；操作方便、可靠（1分）缺点：有重复交换现象；再生剂用量高；工作交换容量低（1分）（2）逆流再生：离子交换树脂再生时，再生液流向与原水发生离子交换时水流方向相反的再生方式。

（0.5分）优点：避免了重复交换；再生剂用量少；树脂底层再生干净；工作交换容量较高（1分）缺点：设备较复杂；要求控制技术高（1分）5、斜板（管）沉淀池不宜作为二次沉淀池的原因是什么？答：二次沉淀池是指生化处理出水中污泥与废水进行沉淀分离的设备。

（1分）斜板（管）沉淀池对于悬浮物具有很好的净化效果。

（1分）但是由于生化处理产生的污泥具有凝聚性能，流动性差，采用斜板（管）沉淀池作为分离设备时，污泥会粘附在斜板（管）无法滑落到污泥斗加以去除，堵塞斜板（管），影响沉淀池的分离效果。

（3分）6、为什么竖流式沉淀池常作为二沉池？答：竖流沉淀池的特点是水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。

由于二级处理为生物处理，二级处理出水中的污泥具有絮凝性，上升的小颗粒污泥和下沉的大颗粒污泥之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。

（4分）同时沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒污泥起拦截和过滤作用，因而可使竖流沉淀池具有较高的沉降效率，适宜作为二沉池。

（2分）7、简述影响混凝效果的主要因素。

答：混凝是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：①浊度浊度过高或过低都不利于絮凝。

（1分）②水温水温会影响无机盐类的水解。

水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。

（0.5分）③pH值及碱度 pH值影响胶体颗粒表面电荷及ξ电位，而且影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。

（1分）④水中杂质的成分性质和浓度部分杂质有利于混凝，部分杂质不利于混凝。

（0.5分）⑤混凝剂（2分）A、混凝剂种类：混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质及浓度。

B、混凝剂投加量：投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。

C、混凝剂的投加顺序：当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。

⑥水力条件：水力条件对混凝剂效果有重要影响。

主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。

8、过滤的三大机理①机械筛滤：悬浮物的尺寸大于滤料孔隙尺寸的杂质被机械截留下来。

②重力沉淀：滤料层类似多个浅层沉淀池，悬浮颗粒在滤料表面沉淀截留。

③接触吸附：细小悬浮物迁移到滤料表面上，在范德华力、静电力相互作用下或某些特殊的化学吸附力作用下被粘附于滤料颗粒上。

9、超滤与反渗透的区别与联系答：①相同点：均是以膜为介质的分离过程，且膜的材质相同，推动力均为静压差。

②不同点：a、膜结构和截留因素不同。

反渗透是分子扩散膜，截留因素溶液浓度和渗透压。

超滤是微孔膜，截留因素膜表面孔隙的几何尺寸。

b、处理对象不同：反渗透只能透过水分子，截留其它物质；超滤可透过水、离子和小分子有机物，截留分子量较大(M500～500000)的有机物。

c、操作压力不同：反渗透的工作压力20～100kg/cm2；超滤的工作压力0.7～7kg/cm2。

10、气浮法处理工艺的必要条件：A、必须向水中提供足够数量的微细气泡B、必须使悬浮物呈悬浮状态C、必须使气泡与悬浮物产生粘附作用，从而附着于气泡上浮升。

四、计算题（共15分）1、已知[Fe3+]= 0.01mol/L，要使有Fe(OH)3沉淀析出，pH至少应多大？（4分）（Fe(OH)3的溶度积常数为3.8×10-38）解：Fe3+ +3OH- →Fe(OH)3↓根据溶度积原理：要使Fe(OH)3沉淀析出，需使[Fe3+] [OH-]3>KspFe(OH)3其中：[Fe3+]=0.01mol/L KspFe(OH)3=3.8×10-38得：[OH-]3>KspNi(OH)2/[Fe3+]（1分）有：pOH=-lg[OH-]<11.8，pH>2.2 （1分）即：应维持废水得pH 值大于2.2。

（2分）2、（10分）絮凝沉降的等效曲线如下图所示：（1）计算沉降时间t=45min 时悬浮物的总去除率E 。

（4分）（2）拟设计沉淀池的有效水深H=3.0m ，停留时间90min ，计算沉淀池的表面负荷。

（3分）（3）如设计一平流式沉淀池，有效水深为3.0m ，池宽为4.5m ，停留时间1.5h ，废水流量为180m 3/h ，计算池子的长度。

（3分）沉降时间t=45min 时悬浮物的总去除率：5544433322211)()()()(E E E HE E H h E E H E E H h E +-+-+-+-= =[0.15×(1-0.8)+0.4×(0.8-0.75)+0.84×(0.75-0.6)+1.6×(0.6-0.45)]/2.0+0.45=0.658=65.8%（2） 解：由H=2.0m ，t=60min=1h=3600s有：沉速u 0=H/t=2.0（m/h ） 或=5.55×10-4（m/s ） （2分）则：表面负荷q 0=u 0=2.0（m 3/m 2•h ） 或=5.55×10-4（m 3/m 2•s ） （1分）（3） 解：沉淀池容积V=Q •t=180×1.5=270 m 3 （1分）由：V=BLH 有：L= V/(BH)=270/(3×4.5)=20m 即：沉淀池的长度为20m 。