水质工程学Ⅰ例题思考题习题参考答案

水质工程学

（Ⅰ）

例题、思考题、习题参考答案

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、Ｈ

2S、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：

1、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。ﻩ(2）降低水的透明度。

（3)消耗水中的溶解氧。ﻩﻩ（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。ﻩﻩ（6)对水生生态的影响.

2、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。