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1、 水质工程学水质工程学 习题习题和和答案答案 整理者整理者 2009 级级给排水给排水 3 班班肖永健肖永健 第第 1 页页 共共 12 页页 时间时间 2012 年年 5 月月 9 日日 水质工程学水质工程学 习题习题和答案和答案 第第 1 1 章章 水质与水质标准水质与水质标准 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 水中杂质按尺寸大小分为悬浮物 胶体 溶解物三类 1 悬浮物 尺寸较大 悬浮物 尺寸较大 100nm 1mm 可下沉或上浮
2、 大颗粒的泥砂 矿碴下沉 大而轻的有机物上浮 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 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 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 的会上浮与水面 相对密度大的会下沉 因此容易去除 2 胶体 尺寸胶体 尺寸很小 很小 10nm 100nm 具有稳定性 长时静置不沉 主要是
3、粘土 细菌和病毒 腐殖质和蛋具有稳定性 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 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 3 溶解物 主要是呈真溶液状态的离子和分子 如溶解物 主要是呈真溶液状态的离子和分子 如 Ca2 Mg2 Cl 等离子 等离子 HCO3 SO42 等酸根 等酸根 O2 CO2 H2S 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 是某些工业用水的等溶解气体分子 溶解物与水成均相 透明 但可能产生色 臭
4、 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 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 各种典型水质特各种典型水质特点 数值可不记 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 通常在之间 硬度较低 通常在 50 400mg L 以以 CaCO3计 之间 江河水易受工业废水和生活污水的污染 色 计 之间 江河水易受工业废
5、水和生活污水的污染 色 臭 味变化较大 水温不稳定 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 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 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 在海水 海水含盐量高 在 7 5 43 0g L 之间 以氯化物含量最之间 以氯化物含量最高 约占高 约占 83 7 硫化物
6、次之 再次为碳酸盐 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 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 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 水含盐量在水含盐量在 100 5000mg L 硬度通常在硬度通常在 100 500mg L 以以
7、CaCO3计 含铁量一般计 含铁量一般 10mg L 以下 个别达以下 个别达 30mg L 3 生活饮用水卫生标准 生活饮用水卫生标准 GB5749 2006 分类指标 分类指标 生活饮用水水质标准有四类指标 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 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 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
8、总固体等 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 微生物学指标 细菌总数 大肠菌群 游离性余氯 补充 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生物代谢活动中 水体中的溶解
9、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 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 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 使水味变得腥臭难闻 2 降低水的透明度 降低水的透明度 3 消耗水中的溶解氧 消耗水中的溶解氧 4 向水体中释放有毒物质 向水体中释放有毒物质 5 影响供水水质并增加供水成本 影响供水水质并增加供水成本 6 对水生生态的影响 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 水体
10、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 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 第第 2 2 章章 水的处理方法概论水的处理方法概论 水质工程学水质工程学 习题习题和和答案答案 整理者整理者 2009 级级给排水给排水 3 班班肖永健肖永健 第第 2 页页 共共 12 页页 时间时间 2012 年年 5 月月 9 日日 1 水的主要物水的主要物理化学处理方法 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
11、和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体 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 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 液或液液或液 液分离的方法 过滤 使固液分离的方法 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 膜分离 利用膜的孔径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 膜分离 利
12、用膜的孔径 或半渗透性质实现物质的分离 或半渗透性质实现物质的分离 吸附 通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中 液相或气相物质固着到固相表面的传质现象 吸附 通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中 液相或气相物质固着到固相表面的传质现象 离子交换 在分子结构上具有可交换的酸性离子交换 在分子结构上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质 固着在这些基团上的正 负离子或碱性基团的不容性颗粒物质 固着在这些基团上的正 负离子 能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变 也不引起变质或增溶作用能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变
13、也不引起变质或增溶作用 的过程 的过程 中和 把水的中和 把水的 pH 调整到接近中性或是调整到平衡调整到接近中性或是调整到平衡 pH 值的任何处理 值的任何处理 氧化与还原 改变某些金属或化合物的状态 使他们变成不溶解的或无毒的 氧化与还原 改变某些金属或化合物的状态 使他们变成不溶解的或无毒的 2 反应器原理用于水处理有何作用和特点 反应器原理用于水处理有何作用和特点 作用 应用反应器理论 能够确定水处理装置的最佳形式 估算所需尺寸 确定最佳的操作条件 利用反应作用 应用反应器理论 能够确定水处理装置的最佳形式 估算所需尺寸 确定最佳的操作条件 利用反应 器的停留时间分布函数 可以判断物料
14、在反应器里的流动模型 也可以计算器的停留时间分布函数 可以判断物料在反应器里的流动模型 也可以计算化学反应的转化率 化学反应的转化率 特点 水处理反应器较多在常温常压下工作 水处理反应器的进料多是动态的 水处理工程中通常都是采用特点 水处理反应器较多在常温常压下工作 水处理反应器的进料多是动态的 水处理工程中通常都是采用 连续式反应器 连续式反应器 3 反应器的类型 反应器的类型 按反应器内物料的形态可以分为均相反应器和多相反应器 按反应器内物料的形态可以分为均相反应器和多相反应器 按反应器的操作情况可以分为间歇式反应器和连续流式反应器两大类 按反应器的操作情况可以分为间歇式反应器和连续流式反
15、应器两大类 连续流式反应器有活塞流反应器 管式反应器 和恒流搅拌反应器 连续搅拌罐反应器 两种连续流式反应器有活塞流反应器 管式反应器 和恒流搅拌反应器 连续搅拌罐反应器 两种 4 理想反应器理想反应器 模型及其特点 模型及其特点 通过简化可得通过简化可得 3 种理想反应器 完全混合间歇式反应器 种理想反应器 完全混合间歇式反应器 CMB 型 完全混合连续式反应器 型 完全混合连续式反应器 CSTR 型 型 推流式反应器 推流式反应器 PF 型 型 1 完全混合间歇式反应器 完全混合间歇式反应器 CMB 型 型 反应物投入容器后 通过搅拌使物质均匀混合 同时发生反应 直到反应物投入容器后 通过
16、搅拌使物质均匀混合 同时发生反应 直到 反应物到预期要求时 停止操作 排出反应产物 反应物到预期要求时 停止操作 排出反应产物 在反应过程中不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出 且假定在恒温下操作 在反应过程中不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出 且假定在恒温下操作 CMB 型反应器通常用于实验室实验或少量的水处理 型反应器通常用于实验室实验或少量的水处理 2 完全混合连续式反应器 完全混合连续式反应器 CSTR 型 型 当反应物投入反应器后 经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均当反应物投入反应器后 经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均 匀混合 新的反应物连续输入 反应产物也连续输出 匀混合 新的反应物连续输入 反应产物也连续输出 输出的产物浓度和成分与反应器内的物料相同 进口浓度和出口浓度不一样 由于快速混合 输出的物料各输出的产物浓度和成分与反应器内的物料相同 进口浓度和出口浓度不一样 由于快速混合 输出的物料各 部分的停留时间各不相同 部分的停留时间各不相同 3 推流式反应器 推流式反应器 PF 型 型 反应器的物料仅以相同的流速平行流动 而无扩散作用 物料浓度在垂直液流方反
