水质工程学 考点

1、第十四章：1.原水中杂质的分类:溶解物（0.11nm）,胶体（1100nm）,悬浮物（100nm1mm） 2.各种天然水源的水质特点：（1）地下水：水质，水温比较稳定，含盐量较高，硬度高（） 江河水：悬浮物胶体杂质含量高，含盐量较低（3）湖泊及水库水：水质和河水类似，腐殖 质，藻类较多，水较清，含盐量较江河水高4）海水：含盐量高3.GB5749-2006四大分类： 一类水属于感官性状方面的要求，如水的浊度、色度、嗅和味以及肉眼可见物等。二类是对 人体健康有益但不希望过量的化学物质，如水中的钠、钾、钙、铁、锌、镁、氯等是人体必 需的化学元素，但含量过多，往往会对生活使用产生种种不良影响。第三类是

2、对人体健康无 益但一般情况下毒性也很低的物质，如挥发酚类，阴离子合成洗涤剂等。第四类是有毒物质， 如砷、汞、镉、铬、氰化物、氯仿、苯并芘等。4.水质指标：是用户对象（包括饮用和工业 用水对象等）所要求的各项水质参数应达到的限值。四大类指标：1.微生物学指标2.水的感 官性状指标和一般化学指标3.毒理学指标4.放射性指标。5.水体富营养化的原因及危害：水 体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， 水中所含的这些物质足以使水体中的藻类过量增长。大多是水体受到氮磷污染的结果。危害：（1）使水味变得腥臭难闻（2）降低水的透明度（3）消耗水中的溶解氧（4）向水体中

3、释放 有毒物质（5）影响供水水质并增加供水成本（6）对水生生态有影响。第十五章：1.水中胶体稳定性：（1）动力学稳定：动力学稳定系指颗粒在布朗运动对抗重 力影响的能力。胶体粒子很小，布朗运动剧烈，本身质量小而所受重力作用小，布朗运动足 以抵抗重力影响，故而能长期悬浮于水中，称动力学稳定。粒子愈小，动力学稳定性愈高。（2）聚集稳定性：聚集稳定性系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子很小，比 表面积大，从而表面能很大，在布朗运动作用下，有自发的相互聚集的倾向，但由于粒子表 面同性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使得这种自发聚集不能发生。2.硫酸铝在水中的化 学反应的几种产物：未水解的水合铝离子；

4、单核羟基配合物；多核羟基配合物或聚合物；氢 氧化铝沉淀。3.混凝机理：（1）压缩双电层和电性中和作用：扩散层厚度降低，电性斥力 降低各种离子压缩双电层的能力随离子价数增加而增加高价药剂投加过量将引起反作 用（2）吸附架桥：高分子化合物中有一种链状高分子，形成胶体一高分子一胶体絮凝体， 当胶体表面高分子覆盖率为1/2时絮凝效果最好（3）网捕或卷扫：机械作用，所需混凝剂 量与原水中杂质含量成反比，当原水中胶体杂质含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。4.混凝剂聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚丙烯酰胺（PAM）5.混凝动力学：异 向絮凝（布朗运动产生的聚集），同向絮凝（混凝的主要方面，靠流

5、体运动聚集；a、碰撞 速率【Na=n2d*d*d*G4/3 G=Ap /AZ注：G为速度梯度p为相邻两流层流速增量 为垂直于水流方向的两流层之间的距离。b、甘布公式：G=P/p开根号注：P为单位流体所 耗功率p为水的动力粘度PV=p gQh V=QT注:h为混凝时的水头损失v是水的运动体积 T是在混凝设备中的停留时间。）6.最值G值问题：G值大，混凝效果好，G值大，水流剪 力大，已形成的絮体有破碎的可能。最佳G值-既充分达到絮凝效果又不致使絮凝体破裂。混凝控制指标：絮凝阶段，平均G=2070 si范围内，平均GT=1X10A41X10A5范围内。影响混凝效果的主要因素：（1）水温影响：a、混凝

6、剂水解为吸热反应b、低温水使布 朗运动强度减弱c、胶体水化作用增强，妨碍凝聚d、水温降低，水的PH提高PH影响（2） 水的pH和碱度的影响（3）水中悬浮物浓度影响。例题P2 71 P279 9.混合设备：（1） 水泵混合：混凝效果好不需另建设备；腐蚀作用不适宜远距离输送（2）管式混合：流 量过小效果下降（3）机械混合池：效果好不受水量变化影响；增加机械设备并增加维修 工作。10.絮凝设备：（1）隔板絮凝池：1.往复式、180急剧转弯使絮凝体破碎且有无谓 的能量消耗。2.回旋式注：为避免絮凝体破碎廊道内流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐 减小，G值也随之减小。（2）折板絮凝池：在同波折板间曲折流动

7、或异波折板间缩放流动 且连续不断，提高碰撞絮凝效果；水流条件大大改善有效能量消耗比例提高，所需絮凝时 间可缩短。11.折板絮凝池的优点：水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放 流动且连续不断，以至形成众多的小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。第十六章：1.自由沉淀：颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受颗粒本身的重力和水流阻 力。2.拥挤沉淀四个区域：清水区，等浓度区，变浓度区和压实区；清水区高度增加，压 实区高度增加，等浓度区高度减小，变浓度区在等浓度区消失之前基本不变，在等浓度区消 失之后，高度也逐渐减小，直至消失。3.公式E=，当去除率一定时，颗粒沉速越大Q / A则表面负荷也越大，

8、亦即产水量越大；或者当产水量和表面积不变时，七越大则去除率E 越高。颗粒沉速一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率。4.浅池理论：颗粒沉速Ui 一定时，增加沉淀池表面积可以提高去除率，当沉淀池容积一定时，池深浅些则表面积大些， 可提高去除率。5.影响平流沉淀池沉淀效果的因素：1.沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影 响2.凝聚作用影响。6.Re与Fr:Re:一般情况下，Re500时，水流呈紊流状态。通常要求降 低雷诺数一利于颗粒沉降。Fr:Fr数增大，表明惯性力作用相对增加，重力作用相对减小， 水流对温差，密度差异重流及风浪的影响的抵抗能力强，使沉淀池的流态保持稳定。一般认 为，平流沉淀池的Fr数

9、宜大于10八-5。；注：在平流式沉淀池中，减小水力半径R可降低 Re和提高Fr。例题P303 P306第十七章:1.过滤机理：由于水力分级形成上细下粗的格局，孔隙尺寸约为80p m，悬浮颗 粒尺寸不大于30p m（1）颗粒迁移：颗粒尺寸比较大，与滤料碰撞被截留。质量力 作用布朗运动非球形颗粒因速度梯度而旋转偏离流线滤料本身不规则形状而产生筛 滤（2）颗粒粘附（物化性质）由于范德华力，静电力，水化（水解）作用，产生粘附力， 此外还有吸附架桥作用（3）滤层内杂质分布规律：1）水流剪力与粘附力共同作用调整，使 下层滤料渐起作用2）滤料反冲洗导致水力分级形成上细下粗格局不利过滤表面孔隙易 被堵塞易产生

10、裂缝多层滤料，均匀滤料可以提高滤层去污能力。2.均质滤料：是指沿整 个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。3.滤料及筛选方法：（1） 要求：具有足够的机械强度，以防冲洗时滤料产生磨损和破裂现象具有足够的化学稳定 性，以免滤料与水产生化学反应而恶化水质。尤其不能含有对人类健康和生产有害的物质 具有一定的颗粒级配和适当的空隙率；此外应尽量当就地取材，货源充足，价廉（2）d10（通过滤料重量10%的筛孔孔径）反映细颗粒尺寸，d80 （通过滤料重量80%的筛孔孔径） 反映粗颗粒尺寸，K80愈大，表示粗细颗粒尺寸相差愈大，颗粒愈不均匀，这对过滤和冲洗 都很不利。（3）方法：有效粒径法

11、4.滤池冲洗：（1）方法：高速水流反冲洗；气、水反 冲洗；表面助冲加高速水流反冲洗 （2）作用：清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过 滤能力。例题：P339 P343 5.高速机理：利用流速较大的反向冲洗滤料层，使整个滤层达 到流态化状态，且具有一定的膨胀度；截留与滤层的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦 双重作用下，从滤料表面脱落，被水流带走。6.气水反冲洗：优点滤层不产生或活不明显 产生上细下粗分层现象，提高滤层含污能力，节省冲洗水量缺点需增加设备且结构复 杂 7.大、小阻力配水系统：a =0.20%0.25%为大阻力配水系统；a =0.60%0.80%为中阻力 配水系统；a =1.0%1

12、.5%为小阻力配水系统。（1）大阻力配水系统：通过系统的水头损失 一般大于3m；主要形式为带有干管和穿孔支管的“丰”字形配水系统；（2）中阻力配水 系统：通过配水系统的水头损失在0.53m，包括：带有干管和穿孔支管外套筛管配水系统； 带有干管和筛孔滤头支管配水系统;带有滤头和二次配水系统。（3）小阻力配水系统：通过 系统的水头损失小于0.5m，有格栅、平板孔式和滤头配水系统。8.V型滤池构造：进水气动 隔膜阀；方孔；堰口；侧孔；V型槽；小孔；排水渠；气水分配渠；配水方孔；配气小孔； 底部空间；水封井；出水堰；清水渠；排水阀；清水阀；进气阀；冲洗水阀9.V型滤池的 特点：（1）采用均质滤料，反冲

13、洗时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基均 匀，不发生水力分级，使滤层的纳污能力得到增强。（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：1.氯消毒原理：主要通过次氯酸HOCl,HOCl为很小的中性分子，只有它才能扩散 到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl分子到达细菌内部时， 能起到氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。2.折点加氯：图中，曲线AHBC与斜虚线 间的纵坐标值b表示需氯量;曲线AHBC的纵坐标值a表示余氯量。曲线可分4区，分述如 下：（1）在第1区即OA段，表示水中杂质把氯消耗光，余氯量为零，需氯量为加；这

14、时消 毒效果不可靠。（2）在第2区，即曲线AH。加氯后，氯与氨发生反应，有余氯存在，所以 有一定消毒效果。但余氯为化合性氯，其主要成分是一氯胺。（3）在第3区，即HB段， 仍然产生化合性余氯。加氯量继续增加，开始下列化学反应:2NH2Cl+HOCIN2t+3HCI+H2O反 应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐渐减少，最后到达折点B。（4）超过折点B以后，进入第4区.即曲线BC段。此后已经没有消耗氯的杂质了，出现自 由性余氯。该区消毒效果最好。从整个曲线看，到达峰点H时，余氯最高。但这是化合性 余氯而非自由性余氯。到达折点时，余氯最低。如继续加氯，余氯增加，此时所增加的是自

15、 由性余氯。加氯量超过折点需要量时称为折点氯化。优点：它能降低水的色度，去除恶臭. 降低水中有机物含量;还能提高混凝效果。第十九章：1.为何去除Fe,Mn,F、以及方法：（1）原因：水中含铁量高时水有铁腥味影 响水的口味作为造纸纺织印染化工和皮革精制等生产用水会降低产品质量含铁水课使 家庭用具产生锈斑 洗涤衣物会出现黄色斑渍 铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌 阻塞管道 有时自来水会出现红水含锰量高时的水所发生的问题和含铁量高的时候相似例如是水 有色嗅味损害纺织造纸酿造食品等工业产品的质量家用器具会污染成棕色洗涤衣 物会有黑色斑渍长期饮用含氟量高的水所发生的问题可引起慢性氟中毒特别的对牙齿骨 骼

16、产生的严重危害轻者换氟斑牙表现为牙釉质损坏牙齿过早脱落重者为骨关节疼痛甚 至骨骼变形出现弯腰驼背等完全丧失劳动力（2）除铁一般常用氧化的方法，即将水中 的二价铁氧化为三价铁。由于三价铁在水中的溶解度极小，故能从水中析出，再用固液分离 的方法将其去除除锰也用氧化的方法，将水中的二价锰氧化成四价锰，四价锰能从水中析 出，再用固液分离的方法将其去除除氟用吸附法、药剂法、电渗析法第六章：1.吸附模型：2.活性炭吸附：粉末炭（将活性炭制成粉末，直接投入水中吸附水 中杂质）、粒状炭（将活性炭制成颗粒，当水经过活性炭滤池过滤时，水中的某些杂质即被 吸附到活性炭表面）3.影响活性炭吸附性能的因素：活性炭的性质、吸附质的性质、其他 因素（溶液的pH、无机离子组成及含量、无机沉淀）、活性炭与水处理化学药剂反应 4. 生物活性炭法的特点：1.先吸附后降解的独特作用机理2.微生物活动对活性炭起到再生作 用3.运行稳定，去除污染物效率高4.工艺设备