给水工程课后思考题答案15-19章讲解

1、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

2、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

3、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CO的

4、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

5、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：硫酸铝明矶聚合氯化铝（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（PFQ 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，混凝当水温低时硫酸铝水解困效果较好，不会给处理后的难，形成的絮体较松散；不水质带来不良影响溶杂质含量较多。聚1应用范围广；2易快速形成合氯化

6、大的矶花，沉淀性能好，投铝药量 般比硫酸铝低;3、适(P宜的PH值范围较宽（在59AC)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

7、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

8、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

9、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 34 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。

10、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

11、不变。3）颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。去除率E=业 由式子可知：悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除 Q/A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：uQ表面负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。A前者是指单位沉淀池表

12、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

13、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4060卩m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”

14、？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

15、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.

16、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 错误！未指定书签。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 错误！未指 定书签。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

17、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

18、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

19、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

20、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CI02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