给水工程课后思考题答案1519章解析.docx

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给水工程课后思考题答案1519章解析

十四章：

1、水中杂质按尺寸大小可分成几类？

了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。

答：

水中杂质按尺寸大小可分成三类：

１）悬浮物和胶体杂质：

悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。

但胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉，水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。

有机高分子物质通常也属于胶体一类。

天然水中的胶体一般带有负电荷，有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。

粒径大于０.1mm的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。

而粒径较小的悬浮物和胶体物质，须投加混凝剂方可去除。

２）溶解杂质，分为有机物和无机物两类。

它们与水所构成的均相体系，外观透明，属于真溶液。

但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。

无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象，但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。

有机溶解物主要来源于水源污染，也有天然存在的。

3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。

（7’）

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。

4、反应器原理用于水处理有何作用和特点？

（7’）

答：

反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。

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，不的氯化消毒池，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。

9、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？

两者优缺点比较。

答：

在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。

沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。

这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。

介它优于间歇式反应器的在于：

间歇式反应器除了反应时间以外，还需

考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。

11、何谓“纵向分散模型”？

纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？

（7’）

答：

纵向分散模型就是在推流型基础上加上一个纵向的混合，而这种混合又可设想为一种扩散所引起的，其中既包括分子扩散、紊流扩散，又包括短流、环流、流速不均匀等。

这种模型与实际所研究的对象基本等效，不必去深究扩散机理及其它细节，所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更简单方便。

第十五章混凝

思考题

1、何谓胶体稳定性？

试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。

答：

胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。

原因P255最后一段。

4、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：

优点

缺点

硫酸铝

价格较低，使用便利，混凝效果较好，不会给处理后的水质带来不良影响

当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体较松散；不溶杂质含量较多。

聚合氯化铝

（PAC）

1应用范围广;2易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低;3、适宜的PH值范围较宽（在5～9间）；4、水温低时，仍可保持稳定的混凝效果；5、其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小

三氯化铁

极易溶于水；沉淀性好，处理低温水或低浊水效果比铝盐的好

氯化铁液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料

硫酸亚铁

不如三价铁盐那样有良好的混凝效果；残留在水中的Fe2+会使处理后的水带色；

聚合硫酸铁

投加剂量少；絮体生成快；对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少

聚丙烯酰胺

（PAM）

常作助凝剂以配合铝盐和铁盐作用，效果显著

7.何谓同向絮凝和异向絮凝？

两者絮凝速率（或碰撞数率）与哪些因素有关？

同向絮凝：

由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。

其数率与颗粒直径的三次方成正比，与颗粒数量浓度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。

异向絮凝：

由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。

其数率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成反比。

11.影响混凝效果的主要因素有哪几种？

这些因素是如何影响混凝效果的？

影响混凝效果的主要因素有水温，水的PH值和碱度及水中悬浮物浓度。

水温：

a无机盐的水解是吸热反应低温水混凝剂水解困难。

b低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于胶粒脱稳混凝

c水温低时胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体混凝

d水温与水的PH值有关

PH值：

对于硫酸铝而言，水的PH值直接影响铝离子的水解聚合反应，亦即影响铝盐水解产物的存在形态。

对三价铁盐混凝剂时PH在6.0-8.4之间最好

高分子混凝剂的混凝效果受水的PH值影响比较小

悬浮物浓度：

含量过低时，颗粒碰撞速率大大减小，混凝效果差。

含量高时，所需铝盐或铁盐混凝剂量将大大增加。

15．当前水厂中常用的絮凝设备有哪几种？

各有何优缺点？

在絮凝过程中，为什么G值应自进口值出口逐渐减少？

1）、隔板絮凝池包括往复式和回转式两种。

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，絮凝时间长，池子容积大。

2）、折板絮凝池优点：

与隔板絮凝池相比，提高了颗粒碰撞絮凝效果，水力条件大大改善，缩短了絮凝时间，池子体积减小。

缺点：

因板距笑，安装维修较困难，折板费用较高。

3）、机械絮凝池优点：

可随水质、水量变化而随时改变转速以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂缺点：

需机械设备因而增加机械维修工作。

絮凝过程和那个中，为避免絮凝体破碎，絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐减少，从而G值也沿程逐渐减少。

16.采用机械絮凝池时，为什么要采用3~4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？

因为单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器，故宜分格串联。

分格愈多，愈接近PF型反应器，絮凝效果愈好，但分格过多，造价增高且增加维修工作量。

各档之间用隔墙分开是为防止水流短路。

16章沉淀和澄清

1.什么叫自由沉淀，拥挤沉淀和絮凝沉淀？

答：

在沉淀过程中，彼此没有收到干扰，只收到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，称为自由沉淀。

颗粒在沉淀的过程中，彼此相互干扰，或者收到容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉淀速度却较小，称为絮凝沉淀。

拥挤沉淀：

颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有一个清晰的泥水界面。

4．理想沉淀池应符合哪些条件？

根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？

答：

1）颗粒处于自由沉淀状态。

2）水流沿着水平方向流动，流速不变。

3）颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。

由式子可知：

悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关。

5．影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？

沉淀池纵向分格有何作用？

答1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。

（雷诺数Re和弗劳德数Fr）

2）凝聚作用的影响。

沉淀池纵向分格可以减小水力半径R从而降低Re和提高Fr数，有利于沉淀和加强水的稳定性，从而提高沉淀效果。

6．沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？

两者涵义有何区别？

答：

表面负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。

前者是指单位沉淀池表面积的产水量，后者代表自池顶开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。

10.澄清池的基本原理和主要特点是什么？

答：

基本原理：

原水加药后进入澄清池，使水中的脱稳杂质与澄清池中的高浓度泥渣颗粒充分接触碰撞凝聚，并被泥渣层拦截下来，水得到澄清。

主要特点：

澄清池将絮凝和沉淀两个过程综合与一个构筑物内完成，主要利用活性泥渣层达到澄清的目的。

当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。

十七章过滤

1、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？

答：

颗粒较小时，布朗运动较剧烈，然后会扩散至滤粒表面而被拦截下来。

3、直接过滤有哪两种方式？

采用原水直接过滤应注意哪些问题？

答：

两种方式：

1、原水经加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备，这种过滤方式一般称“接触过滤”2、滤池前设一简易微絮凝池，原水加药混合后先经微絮凝池，形成粒径相近的微絮凝池后（粒径大致在40～60μm左右）即刻进入滤池过滤，这种过滤方式称“微絮凝过滤”。

注意问题：

1、原水浊度和色度较低且水质变化较小。

2、通常采用双层、三层或均质材料，滤料粒径和厚度适当增大，否则滤层表面孔隙易被堵塞。

3、原水进入滤池前，无论是接触过滤或微絮凝过滤，均不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤层表面孔隙。

4、滤速应根据原水水质决定。

5、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？

两者分别在什么情况下形成？

分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤”。

答：

当滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变时，称“等速过滤”。

滤速随过滤时间而逐渐减小的过滤称“变速过滤”

随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，由公式可知道，当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温已定时，如果孔隙率减小，则在水头损失保持不变的条件下，将引起滤速的减小；反之，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损失的增加。

这样就产生了等速过滤和变速过滤两种基本过滤方式。

虹吸滤池和无阀滤池即属等速过滤的滤池。

移动罩滤池属变速过滤的滤池，普通快滤池可以设计成变速过滤也可设计成等速过滤

8.双层和多层虑料混杂与否与那些因素有关?

虑料混杂对过滤有何影响?

主要决定于虑料的密度差,粒径差及虑料的粒径级配,虑料形状,水温及反冲洗强度等因素.

虑料混杂对过滤影响如何,有两种不同的观点.一种意见认为,虑料交界面上适度混杂,可避免交界面上积聚过多杂质而是水头损失增加较快,故适度混杂是有益的;另一种意见认为虑料交界面不应有混杂现象.因为上层虑料起截留大量杂质作用,下层则起精虑作用,而界面分层清晰,起始水头损失将较小.实际上,虑料交界面不同程度的混杂是很难避免的.生产经验表明,虑料交界混杂厚度在一定时,对虑料有益无害.

10.虑池反冲洗强度和虑层膨胀度之间关系如何?

当虑层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过虑层的水头损失是否同时增大?

为什么?

当冲洗流速超过

mf以后,虑层中水头损失不变,但虑层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大.

不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速

mf时,增大冲洗流速只是使虑层膨胀度增大,而水头损失保持不变.

14大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？

各有何优缺点？

掌握大阻力配水系统的基本原理和公式（17-32）的推导过程。

答：

一般规定：

配水系统开孔比为

=0.20%~0.25%为大阻力配水系统；

=0.60%~0.80%为中阻力配水系统；

=1.0%~1.5%为小阻力配水系统。

大阻力配水系统的优点是配水均匀性好，但结构复杂，孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难，此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用。

小阻力配水系统可以克服上述缺点。

原理和推导过长，见书P337-339。

15、小阻力配水系有哪些形式？

各有何优缺点？

答：

小阻力配水系的形式有：

钢筋混凝土穿孔（或缝隙）滤板；穿孔滤砖；滤头。

用时主要考虑的因素有：

造价、配水均匀性、孔口易堵塞性、强度、耐腐蚀性

20、无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是如何引起的？

虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示什么？

答：

虹吸辅助管中落水使上升管中水位上升，一直到达最高位；到达最高位后，下落水流伴随下降管的水流一起下落，导致真空度陡增，产生连续虹吸水流；水箱水位降至虹吸破坏口时，水位开始下降。

虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示终期允许水头损失值H。

28、所谓V型滤池，其主要特点是什么？

简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件

答：

V型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名，池底设有一排小孔，既可以作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用，这是V型滤池的一个特点。

V型滤池的主要特点是：

（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。

由于反冲洗时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象。

即所谓“均质滤料”，使滤层含污能力提高。

一般采用砂滤料，有效粒径0.95-1.50mm，不均匀系数

（1）2-1.5，滤层厚约0.95-1.5m。

（2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。

第十八章消毒

1．目前水的消毒方法主要有哪几种？

简要评述各种消毒方法的优缺点。

目前水的消毒方法主要有：

氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒、紫外线消毒。

氯消毒优点是经济有效，使用方便。

缺点是受污染水经氯消毒后往往产生一些有害健康的副产物，例如三氯甲烷。

ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。

ClO2的最大优点是不会与水中有机物作用生成三氯甲烷。

ClO2消毒还有以下优点：

消毒能力比氯强，故在相同条件下，投加量比cl2少；ClO2余量能在管网中保持很长时间。

消毒效果受水的ph值影响极小。

作为氧化剂，ClO2能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。

它与酚起氧化反应，不会生成氯酚。

缺点是：

ClO2本身和ClO2－对人体红细胞有损坏，有报导认为，还对人的神经系统及生殖系统有损害。

氯胺消毒的优点是：

当水中含有有机物和酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时大大减少THMs产生的可能；能保持水中余氯较久，适用与供水管网较长的情况。

缺点是：

杀菌力弱。

次氯酸钠消毒优点是：

用海水或浓盐水作为原料，产生次氯酸钠，可以现场配置，就地投加，适用方便，投量容易控制。

缺点是需要有次氯酸钠发生器与投加设备。

臭氧消毒优点：

不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。

缺点是：

中间产物可能存在毒性物质或致突变物。

漂白粉的优缺点没找到。

2.什么叫自由性氯？

什么叫化合性氯？

两者消毒效果有何区别？

简述两者消毒原理。

水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性氯。

自由性氯的消毒效能比化合性氯高得多。

19章水的其他处理方法

思考题

1、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害？

答：

含铁、锰会使水有色、臭、味，水质影响工业产品质量，使用具染色，洗涤染渍。

含高氟水会引起慢性氟中毒。

2、为了加快铁的氧化速率，可以采取什么措施并说明理由。

答：

措施①PH>5.5时，氧化速率与『OH－』2成正比，故增大PH值可加快速率；

PH<5.5时，氧化速率是非常缓慢的。

②有催化剂如氢氧化铁覆盖膜可以加快氧化速率。

3.地下水除铁时常用什么工艺？

为什么地下水除锰比除铁困难？

答：

地下水常采用曝气氧化工艺。

由于铁的氧化还原电位低于锰，容易被O2氧化，相同PH时二价铁比二价锰的氧化速率快，以致影响二价锰的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。

5.除铁、除锰滤料的成熟期是指什么？

任何滤料是否需到成熟期后才出现催化氧化作用？

答：

滤料从开始使用到其表面覆盖有氧化物，形成氢氧化物膜所需的时间称为成熟期。

滤料在形成氢氧化物膜后即有催化作用，故在达到成熟期之前已有催化氧化作用。