水质工程学(上)

1. 原水中杂质按颗粒大小分为哪几类？特征是什么？
答：分为溶解物、胶体颗粒、悬浮物； 溶解物特征：稳定、均匀的溶于水中，透明。

悬浮物特征：在动水中呈悬浮状态，在静水中易于分离，从外观看是浑浊的，通常用重力沉降法去除。

胶体特征：在水中相当稳定，加混凝剂去除
2. 生活饮用水水质标准有哪四大类指标？
答：微生物指标，水的感官性状指标和一般化学指标，毒理学指标，放射性指标
3. 写出城市给水处理的常规流程
消毒 用户
4. 写出完全混合间歇式反应器、推流型反应器和完全混合连续式反应器的特点。

答：间歇式反应器的特点：反应物浓度、反应速度不随位置而变；反应物浓度和反应速度随时间而变；反应物的停留时间完全一样
推流型反应器的特点：反应物浓度、反应速度是位置的函数，反应物浓度和反应速度不随时间而变；停留时间是位置的函数
连续式反应器的特点：反应物浓度、反应速度是确定的数值，不随地点而变，各点的反应物浓度和反应速度不随时间而变，停留时间由0→∞
都有可能
5. 何为胶体的稳定性？分析胶粒具有稳定性的原因。

如何使胶体脱稳？
答：胶体的稳定性指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。

原因：1）胶体的动力稳定性 2）胶体的带电稳定性 3）胶体的溶剂作用稳定性。

通过投加混凝剂产生的凝聚和絮凝作用使胶体脱稳
6. 胶体的混凝机理有哪些？试以硫酸铝为例分析其混凝特性。

答：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 3
42)(SO Al 是一种电解质，溶于水后电离：-++→24334232)(SO Al SO Al 水解：+
+++⇔+H OH Al O H Al 223)(，++++⇔+H OH Al O H OH Al 222)()(，
在生成3)(OH Al 以前，水中主要是+3Al 、+2)(OH Al 、+2
)(OH Al ，它们是带正电荷的离子，能压缩扩散层，降低ζ电位，使胶粒脱稳、凝聚；聚合与水解交错进行，生成各种形态的高聚物，如+3156])([OH Al 、+4146])([OH Al 等，这种高分子聚合物是线性分子，有
很强的吸附架桥作用，能将胶粒逐步粘结为粗大的矾花。

7. 分析影响混凝的因素有哪些？
答：1.混凝剂的种类和投加量 2.水力条件和作用时间 3.水温的影响 4.水的PH 值影响
5.水中浊质颗粒浓度影响
6.水中杂质影响 7混凝剂投加方式影响 8水中有机物污染物影响 9水的碱度影响
8. 混凝过程中颗粒碰撞的动力来源是什么？
答：布朗运动、水力机械搅拌
9. 简述混合与絮凝工艺的工艺要求
答：混合工艺要求1）作用：使药剂迅速、均匀扩散于水中，使其快速水解，聚合及颗粒脱稳，借助于布朗运动，异向凝聚——微絮体；2）要求：对水力条件要求是：紊动 快速：t=10~30s ，至多≯2min
剧烈：G=700~1000s 碰撞凝聚
絮凝工艺要求1）作用：在合适的水力条件下，同向絮凝，使絮凝体 粗大的矾花（d ＞0.6mm ） 2）要求：1提供足够的碰撞次数 2搅拌强度递减 3矾花不能在絮凝池中沉淀
10. 沉淀分为哪几类，各类特点是什么
答：1、自由沉淀 离散颗粒在沉淀过程中沉速不变（沉砂池，初沉池前期）。

2、絮凝沉淀 絮凝性颗粒在沉淀过程总沉速增加（初沉池后期，二沉池前期；给水混凝沉淀）。

3、拥挤沉淀 颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层（高浊水，二沉池，污泥浓缩池）。

4、压缩沉淀 颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。

11. 以平流沉淀池为例分析理想沉淀池的工况
答
直线Ⅰ代表从池顶A 点开始下沉而能在池底最远B ’点之前到池底的颗粒的运动轨迹； 直线Ⅱ代表从池顶点A 开始下沉而不能沉到池底的颗粒的运动轨迹；直线Ⅲ代表从池顶A 点开始下沉而刚好沉到池底最远处B ’点的颗粒的运动轨迹
12. 解释沉淀池总去除率公式中各部分含义
答：理想沉淀池总的去除率i p i
dp u u p P ⎰+-=00
00)1( ，0p ——沉速小于
截留沉速0u 的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率；
)1(0p -——沉速≥0
u 的颗粒已经全部下沉所占的百分率
i
p ——沉速小于i u 的所有颗粒重量占全部颗粒重量的百分率 i dp
——具有沉速为i
u 的颗粒所占的百分率 i
i dp u u 0
——能够下沉的具有沉速i u 的颗粒所占的百分率 i p i
dp u u 00
0——所有能够下沉的沉速小于i
u 的颗粒所占的百分率 13. 分析影响平流沉淀池沉淀效果的因素
答：1）水流状态 2）颗粒的絮凝作用的影响 3）平流沉淀池的构造
14. 斜板斜管沉淀池的工作原理、工作特点、工作过程
答：原理：在保持截流沉速和水平流速都不变的条件下，减小沉淀池的深度，就能相应的减少沉淀时间和缩短沉淀池长度。

工作特点：1）沉淀效率高，表面负荷大，停留时间短 2）水力条件改善 3）斜管下部的再絮凝作用。

15. 澄清池中的活性泥渣层为何具有净水作用
答：①由于混凝剂混凝浑水后新生成的泥渣尚有大量的未饱和活性集团，能够继续吸附和粘附水中的悬浊物质②③
16. 澄清池的分类，了解各种澄清池的工作过程
答：泥渣悬浮型澄清池：悬浮澄清池，脉冲澄清池；泥渣循环型澄清池：机械搅拌澄清池，水力循环澄清池
17. 幅流沉淀池的分类
答：中央进水辐流式、 周边进水-中心出水、 周边进水-周边出水
18. 何为气浮法，气浮法中要注意什么
答：在较短时间内实现固液分离。

悬浮物与气泡的附着条件，气泡的稳定性
19. 何为过滤工艺。

答：以具有孔隙的粒状介质截留水中杂质，从而使水得到澄清的过程
20. 慢滤池和快滤池各有何特点。

答：慢滤池：滤速慢；投产1-2个星期后，滤层表面会生长一层滤膜；生成滤膜所需的时间为滤膜的成熟期 快滤池：滤速可达5-10m/h ，出水浊度可降至比较低的程度
21. 滤料的要求有哪些；滤料的级配指的是什么。

答：要求：1）足够的机械强度 2）化学性质稳定 3）具有用户要求的颗粒尺寸和粒度组成 4）就地取材，货源充足，价钱低廉
22. 承托层的作用
答：滤料承托层的作用主要是防止滤料从配水系统中流失；均布分配冲洗水。

23. 分析过滤的机理
答：微生物吞食细菌；微生物分泌出起凝聚作用的酶；藻类产生氧气，起氧化作用
24. 何谓反粒度过滤，举例说明
答：滤料粒径沿水流由小到大。

小粒径、大重度的重质滤料（磁铁砂）
25. 等速过滤和变速过滤分别指什么
答：等速过滤是指滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变。

变速是指滤速随时间而逐渐减小的过滤。

26. 写出滤池的冲洗要求、冲洗机理、冲洗方法
答：要求：1）配水均匀 2）适当的冲洗强度 3）足够的冲洗时间 4）迅速排出废水
机理：1）剪力作用 2）碰撞摩擦作用 3）振动作用 方法：按工作条件分1）水利冲洗
2）水利冲洗+辅助冲洗（机械冲洗、表面冲洗） 3）气水冲洗 按冲洗流速分1）高速冲洗 2）中速冲洗 3）低速冲洗
27. 写出配水系统的作用，满足配水均匀要求的途径
答：作用：1）均匀分布冲洗水 2）均匀收集过滤水 途径：1）增大孔眼出水水力阻抗S2——大阻力配水系统 2）降低配水系统水力阻抗S1——小阻力配水系统
28. 气水反冲的方式有哪些
答：1）先气冲，再水冲 2）先气水同时冲，再用水冲 3）先气冲，再气水同时冲，最后用水冲
29. 写出滤池反冲洗水塔的高度如何确定；写出滤池反冲洗水泵的扬程如何确定。

答：高度543210h h h h h H ++++= ，1
h ——水塔至滤池的管道总水头损失，2h ——配水系统水头损失，
3h ——承托层水头损失，3h =0.022qz ，q ——反冲洗强度，z ——承托层厚度，m ，4
h ——滤层水头损失，5h ——备用水头，取1.5~2.0m 30. 了解各种滤池的运行过程，特点
答：虹吸滤池特点：虹吸滤池系采用真空系统控制进、排水虹吸管，以代替进、排水阀门，每座滤池由若干格组成，采用小阻力配水系统，利用滤池本身的出水及其水头进行冲洗，以代替高位冲洗水箱和水泵；滤池的总进水量能自动均衡的分配到各格，当进水量不变时各格均为恒速过滤。

滤后水位高于滤层，滤料内不致发生负水头现象
移动罩滤池、V 形滤池
31. 消毒的目的
答：给水处理中消毒的目的是杀灭致病菌，废水处理中消毒的目的是防止致病菌传播。

32. 分析氯消毒的消毒原理
答：氯气溶解在水中后，水解为HCl 和次氯酸HOCl ，次氯酸再离解为H+和OCl 一。

HOCl 比OCl 一的氧化能力要强得多。

另外，由于HOCl 是中性分子，容易接近细菌而予以氧化，而OCl 一带负电荷，难以靠近同样带负电的细菌，虽然有一定氧化作用，但在浓度较低时很难起到消毒作用。

因此，消毒主要是HOCl 起的作用，而且在酸性条件下更为有利。

33. 图示折点加氯的原理
答：当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时，水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。

这就称为折点加氯。

1区：无余氯，消毒效果不可靠；
2区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl ；
3区：2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O ，有效氯减少，NH2Cl 被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B ；
4区：胺与HOCl 反应完，自由性余氯增加
34.列举出3-4种其他消毒方法，说出消毒原理、特点
答：臭氧消毒、二氧化氯、高锰酸钾
35.写出高浊度水的水质特点及处理工艺流程
答：水质工程学(李圭白，张杰主编)P639,P640
36.写出地下水除铁的工艺流程
答：水质工程学P642
37.写出地下水除錳的工艺流程
答：水质工程学P646
38.写出地下水除铁除錳的工艺流程
答：水质工程学P647
39.氧垂曲线——有机物排入河流后,经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水亏氧;
另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。

所以耗氧与复氧是同时存在的,污水排入后，DO曲线呈悬索状态下垂，故称为氧垂曲线.BOD5曲线呈逐步下降态，直至恢复到污水排入前的基值浓度。

40，BOD5——水温为20条件下，5天的时间内，由于微生物的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧。

41，MLVSS——本项指标所表示的是混合液活性污泥中的有机性固体物质部分的浓度，是混合液挥发性悬浮固体浓度
42，反映有机物污染的指标有哪几项？它们相互之间的关系如何？
答：有机物及其指标
生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）
化学需氧量（COD）
总需氧量（TOD）
总有机碳(TOC)
BOD：在水温为20度的条件下，由于微生物(主要是细菌)的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量。

COD：在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量。

TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。

被氧化后，分别产生CO2、H2O、
NO 2和SO 2，所消耗的氧量称为总需氧量。

TOC ：表示有机物浓度的综合指标。

先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂钢为触煤的燃烧管，在900度高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO 2，用红外气体分析仪记录CO 2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳TOC 值。

它们之间的相互关系为：TOD > COD >BOD> TOC
43，硝化——在消化细菌的作用下，氨态氮进行分解氧化，就此分两个阶段进行，首先在亚消化菌的作用下，使氨转化为亚硝酸氮，然后亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。

44，地表水源和地下水源各有何优缺点？
答：大部分地区的地下水由于受形成、埋藏和补给等条件的影响，具有水质澄清、水温稳定、分布面广等特点。

但地下水径流量较小，有的矿化度和硬度较高。

大部分地区的地表水源流量较大，由于受地面各种因素的影响，通常表现出与地下水相反的特点。

如，河不浑浊高，水温变幅大，有机物和细菌含量高，有时还有较高的色度。

地表水受到污染。

但是地表不一般具有径流量大，矿化度和硬度低，含铁锰量等较低的优点。

地表水水质水量有明显的季节性。

采用地表水源时，在地形、地质、水文、卫生防护等方面复杂 45，河水总碱度0.1mmol/L （按CaO 计）。

硫酸铝（含Al 2O 3为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？设水厂日生产水量50000m 3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。

（处理水剩余碱度要求不得低于0.47 mmol/L （按CaO 计））
解：投入药剂量折合Al 2O 3 为25mg/l ×16%=4mg ， Al 2O 3 的分子量为102 。

故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ，剩余碱度取0.37mmol/l ，则得
[CaO]=3[a]-[x]+[δ]=3×0.039-0.1+0.37=0.387(mmol/l)，
CaO 的分子量为56，则石灰投量为0.387×56×50000/0.5=2.17×106(g)=2.17×103(kg)
曝气池有效容积为4000m 3，混合液浓度2000mg /L （其中挥发性污泥浓度为1500mg /L ），半小时沉降比为30%，当进水BOD 5为220mg /L ，每日处理1000m 3/d 生活污水时，处理后水的溶解性BOD 5为20mg /L ，试验测得污泥产率系数为0.65g /g ，自身氧化率为0.05d -1。

计算污泥负荷率、污泥指数、剩余污泥量、污泥龄、回流污泥浓度及污泥回流比。

解：由已知条件V=4000m 3 X=MLSS=2000mg /LMLVSS=1500mg /L SV=30% S a =220mg/L ，Q=1000 m 3/d S e =20mg /LY=0.65g /g K d =0.05d -1
(1)污泥负荷率N s =
XV QS a =4000
20002201000⨯⨯=0.0275 (2)污泥指数SVI=MLSS SV =l g l ml /2/300=150mL /g (3)、剩余污泥量 剩余污泥浓度X r =150
106
=6667∴剩余污泥量为QX r ＝1000×6667＝6.667×106m 3 (4)、污泥龄θc =QwXr VX ＝610
667.620004000⨯⨯＝1.2d (5)、回流污泥浓度 即X r =150
106
=6667g /mL (6)、回流污泥比X=r SVI R R ⋅⋅+6101， r 取值1.2， 2000＝R R +1×6667×1.2得 R=0.33即，回流污泥比为0.33。