哈工大 水质物化 复习参考

2007年秋答卷：

1、高浊水的定义？试画图说明典型的高浊水浑液面沉降历时曲线分为几个沉淀区段？每个沉淀区段的沉淀特征？并分析原因？

答：高浊度水是指在沉降过程中出现明显的清混水交界面，即以浑液面沉降为特征的水体。浊度每年经常（20~30天）出现浊度在1000NTU以上的水体。（见手写稿）

2、试着分析松花江水中冬季和夏季水质有哪些特点？分别讨论对水质净化有哪些影响？

答：

冬季：低温低浊水，由于冬季水量小，而工业生产并未减轻，从而排入水体的污染物浓度增加，因此水中氨氮及有机污染物含量较高，由于温度较低，水中藻类含量较低，而由于冬季水面有冰盖，从而水中溶解氧量较低，具有较厚的厌氧水层，在厌氧条件下，江中底泥沉积物释放有机物污染物，以及磷、铁锰含量将偏高。

由于松花江冬季水以低温低浊水为主要特色，氨氮及有机污染物含量较高。

影响：水温低，粘度大，布朗运动减弱；浊度低，颗粒密度低，碰撞效率降低；发生在冬季枯水季节，江河里的流量大大减少，而城市的生活污水量以及工业废水并没有减少，这就导致腐植酸、蛋白质等有机物在低温低浊水的总颗粒中所占的比例增加，使得颗粒表面电荷增加。又由于有机物污染物的含量较高，其大部分为DBPs的前驱物，如不加处理，将增加DBPs的浓度，在后续处理过程中将而氨氮含量较高时，如为经强化处理或者预处理降低氨氮，将影响消毒工艺中氯的消毒作用，消耗氯，增加消毒工艺的投氯量，从而将导致出厂水的DBPs浓度较高，影响水质安全性。

夏季：以常温常浊水质为主体，水量较大，同时由于降雨量加大，因此面源污染较为严重，水中有机污染物的浓度也将增大，同时，由于夏季光照增强，从而为水体的藻类繁殖提供有利条件，因此水中含藻量增加，同时藻毒素的浓度有所增大。由于降雨的影响，水浊度变化较大。由于夏季人类活动比较频繁，从而加大人为污染，也就加大了有机物污染物的浓度。

影响：浊度变化较为频繁将影响水处理工艺，藻类的大量繁殖将影响处理工艺中滤池的反冲洗周期，将对工艺的处理效率有所影响；有机物的污染加大将影响水处理工艺的混凝效果。

3、哈尔滨江段下游已开始修建大坝截流工程，试分析该工程对松花江哈尔滨江段水质有何影响？如何保护饮用水源？

答：截流后，松花江江面加宽，流速变缓，泥沙沉积量加大，水面漂浮物也极易大面积滞留。同时江面面积扩大，船只的活动活跃，船上人员的排泄物以及漏油事故将导致水中有机物污染加剧。同时，由于江面的面积加大，为藻类的繁殖提供有利条件，出现季节性水体富营养化威胁。由于流速较缓，江段水体循环交换较为缓慢，污染将加剧，沉积物的增加将导致江底沉积物中铁、锰、腐植酸等的释放。致病微生物浓度将增大，引发传染病。

保护水源：

控制点源污染、面源污染；清除水体底部沉积物；采用各种水体修复技术，如生物操控控制藻类、建立水源保护区等；加强水质监测预警系统。

4、高浊水的絮凝机理？高浊水的絮凝影响因素？

答：絮凝机理分有同向絮凝（指在如机械搅拌、水力等外力作用下产生的流体运动推动脱稳的胶体颗粒碰撞聚集）和异向絮凝（由布朗运动所引起的胶体颗粒碰撞聚集）。

同向絮凝：

指在如机械搅拌、水力等外力作用下产生的流体运动推动脱稳的胶体颗粒，使所有胶体颗粒向某一方向运动，但由于不同胶体颗粒存在速度快慢的差异，速度快的胶体颗粒将赶上速度慢的胶体颗粒，如果两个胶体颗粒在垂直方向的球心距离小于它们的半径之和，两个胶体颗粒将会碰撞聚集而产生絮凝现象。

由于布朗运动随颗粒粒径的加大而减弱，所以高浊水的絮凝机理以同向絮凝为主。

影响因素：

1）水温的作用：将影响水体粘度，絮凝体形成缓慢，同时絮凝体水合作用增强，松散不易沉淀。

2）水中浊质颗粒浓度影响：如原水中浊质颗粒浓度过高将需加大混凝剂投加量。

3）水中有机物污染物的影响：水中有机污染物吸附在胶体颗粒表面形成有机涂层，将浊质颗粒保护起来，阻碍颗粒的碰撞，从而影响混凝沉淀效果。

4）水中碱度以及pH的影响：不同的pH将影响混凝剂的选择以及投加量，影响胶体颗粒的表面电荷和点位，以及混凝剂的水解作用，将影响浊质颗粒的絮凝。同时混凝剂的水解消耗碱度，因此也将影响絮凝。

5）混凝剂种类，投加量，投加方式的影响。

6）水力条件的影响：合适的水力强度以及作用时间将影响絮凝的效果，先是快速混合阶段，其次为絮凝阶段，在絮凝阶段其水力搅拌强度和水流速度应随着絮凝体的增大而降低，以免絮体被破坏。

5、请分析2007年太湖藻类爆发问题入手，提出太湖流域水厂在2008年应如何保障饮用水水质的建议，并说明理论依据。

答：藻类爆发原因：1）由于气候变暖原因，在加之近期光照较强，为藻类繁殖提供有利条件，此外，由于以往藻类个体腐烂的堆积污染，湖底沉积物的释放磷元素，湖中水体流动性较差，从而加剧了藻类的繁殖；2）工业点源污染物的影响加剧；3）由于居民大量使用化肥、农药、洗涤剂等导致面源污染的持续，加剧富营养化；4）湖中船只作业时漏油或者船员生活废水垃圾的排放都将加剧藻类繁殖；5）由于围湖造田，造成太湖周边湿地的丧失，而严重太湖生态系统的自净能力，从而加剧富营养化。

障饮用水水质：

1）在取水口处设立适宜取水头部，利用格栅的筛分作用，控制较大形体的藻类进入处理工艺；

2）对高藻水进行预处理，如臭氧、氯、高锰酸盐预氧化，采用超声除藻技术等；

3）强化混凝：加入絮凝剂以及有机高分子混凝剂：如聚丙烯酰胺、黏土等；

4）采用溶气气浮法+过滤工艺；

5）利用生物预处理，如在好氧条件下利用填料上附着的生物膜对水中污染物起生物降解作用；

6）由于藻毒素含量较高，可能增加消毒副产物的产生，可以采用组合消毒工艺如臭氧/氯联用、UV/氯联用等取代单独氯消毒，减少DBPs的产生；

6、何为预氧化技术？适合于解决哪些水质问题？从理论上分析预氧化技术的优点、存在问题以及解决措施？

答：采用氧化还原电位高的氧化剂如臭氧、氯、二氧化氯、高锰酸盐等在常规处理工艺之前对原水进行预处理，从而改变原水中有机物、浊质颗粒、藻类或者微生物的存在形式，削弱污染物对常规工艺的不利影响，从而有利于后续处理，改善水质。

解决水质问题：常规工艺难以解决的问题，1）由氨氮、藻类、藻毒素等引起的异臭味；2）DBPs的前驱物，如天然有机物；3）溶解性微量有机污染物等。

预氧化工艺本身对有机物的去除效果有限，但它对有机物性质和结构的改变．极大地影响了后续的工艺效果；

优点：

1）可改善原水水质：如高藻水经臭氧预氧化后使大部分藻类失去活性，去除大部分藻类及其他微生物；可以去除原水中的氨氮等；

2）强化混凝：在预处理中投加适量的臭氧，可以改变天然有机物的化学结构，使其在混凝过程中更加易于凝聚。预氧化提高了原水中有机污染物的可絮凝性，降低了有机物对胶体颗粒稳定性的负面影响。

3）减轻后续处理的负荷。除去部分藻类从而延长滤池冲洗周期，加大产水量；

4）增加水质安全性：将部分DBPs前驱物去除，从而减少DBPs的生成。

缺点：

1）投加化学药剂将加大成本；增加处理管理难度