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1、水质工程学（物化部分）复习题1. 天然水中杂质按粒度大小分类有哪些？ 按杂质颗粒的粒度分为：悬浮物零点几个微米至毫米，浑浊，显微镜或肉眼可见胶体几纳米至零点几个微米，浑浊，超显微可见溶液通常在纳米级以下，透明，电镜可见注：胶体化学定义胶体范围1 nm100 nm，工程运用上边界0.45 m或1 m（1）悬浮物：泥土、粘土（50m）、金属氧化物、原生动物及其包囊、藻类（80m）、细菌（0.24m），纸浆纤维、石油微粒等。（2）胶体：粘土类物质、金属氢氧化物、蛋白质（1030nm）、硅酸（10100nm）、纤维素、高分子有机物（如腐殖质内的富里酸和腐殖酸）、病毒（8100nm）等等。（3）溶液（溶
2、解杂质） 溶解气体：O2、CO2、N2等（未污染水O2=510mg/L,14mg/L, CO2来源于有机物质的分解及地层化学反应，CO2的多少影响到碳酸平衡、碱度等，地面水一般为2030，地下水可高达100 mg/L）; 阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+等； 阴离子：HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、SiO32-、F-等； 溶解性有机大分子（电解质与非电解质均有）2. 饮用水预处理、常规水处理、强化常规水处理、深度处理概念，它们各自的去除对象分别是那些杂质？饮用水预处理通常是指在常规处理工艺前面采用适当的物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除
3、。常规水处理可指对一般浊度的原水进行混凝、沉淀、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度和细菌、病毒为主的处理工艺。深度处理通常用于常规处理后，采用适当的处理方法，将常规处理不能有效去除的污染物或者消毒副产物的前体物加以有效的去除，以提高和保证饮用水水质。去除对象：饮用水预处理常规水处理强化常规水处理3. 江河、湖泊、地下水、海水等水源的水质特点？（1）江河水 浊度、含沙量变化大（地形、植被）； 含盐量及硬度较低（西北地区较高，东北较低，全国均满足水源水质标准）； 受到一定程度污染，水质水温不稳定。（2）湖泊、水库水 一般浊度较低； 国内许多湖泊、水库出现富营养化，存在藻类、腐殖质及色、嗅、味问
4、题； 含盐量较江河水高。（3）地下水 清澈、水质水温稳定； 含盐量较高，一般达到200500 mg/L（西南、华南、东南雨水补给丰富）； 硬度较高，一般达到60300 mg/L（西北地区苦咸水、华北地区海水影响）； 部分水源含有较高的铁锰或氟。（4）海水含盐量高，一般为36000 mg/L，入海口处含盐量较低（NaCl约占83.7%）。4. 课堂教学所涉及到的水质指标有哪些？指标限值各为多少？ 感官性状和一般化学指标感官性状指标指某些物质对人的视觉、味觉和嗅觉的刺激，一般化学指标物质对人体健康不直接产生毒害，但通常对生活的使用产生不良影响，其中也包括感官性状的影响。色度：地面水主要来源于腐殖质
5、、藻类，地下水主要来源于铁、锰。浊度：新国标中特殊情况不超过3NTU，浊度具有卫生学意义。pH值：低于6.5可能产生腐蚀性，高于8.5易沉淀。总硬度：过高易引起腹泻。铝：产生涩味。过高的铝对人体有较大的危害，早老性痴呆，骨骼疾病。铁、锰、铜、锌：颜色（丝纺厂产品受到影响实例），金属、涩味味。酚：9-15 mg/L明显毒性，但0.01 mg/L产生恶臭，标准制定偏于安全。耗氧量：间接反映水中有机物含量，高锰酸盐指数，CODMn 毒理学指标有些化学物质，在饮用水中达到一定浓度时，会对人体健康造成危害，这些属于有毒化学物质。氟：过多引起牙斑釉和氟骨病，过少引起龋齿。氰化物：一次摄入20-30 mg
6、,2-3分钟致死，低剂量摄入引起慢性中毒。砷：一次摄入100 mg致死，低剂量摄入引起慢性中毒。镉：骨痛病铬：致癌作用等等。 微生物学指标总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌及菌落总数 细菌总数 5. 三种理想反应器的基本概念，基本计算公式？完全混合连续式反应器在应用中为何常常需要串联使用？（1） 完全混合间歇式反应器（CMB） Completely mixing batch reactor 采用一次加料，搅拌反应，待反应结束后再同时放出，所有物料反应时间相同，且浓度均匀，但随时间而变化，因而是在非稳态条件下操作的。（2） 完全混合连续式反应器（CSTR） Continuously stir
7、red tank reactor 物料边进边出，连续流动，因充分搅拌，各处浓度均匀，出口浓度与反应器内浓度一致。稳态条件下，整个系统不随时间变化。（3） 推流式反应器 （PF） Plug flow reactor 物料按前后顺序沿流动方向推流，层流，且无纵向扩散，反应时间是反应器长度的函数，因而反应物浓度沿路程而变化。在反应器相同断面上所有物料的停留时间相同。基本计算公式见资料串联使用的原因：6. 什么是返混？ 返混：停留时间不同的物料之间的混合，在化学反应工程商称为返混。CSTR反应器中存在着返混现象，CMB和PF反应器中不存在返混现象。但PF反应器的假设条件在实际情况下是很难达到的，环流、
8、对流、短流、流速不均匀扩散等总是难避免的，真实的反应器介于CSTR和PF之间。7. 胶体的特性有哪些？（2）胶体的特性 光学特性 力学特性 表面性能 动电现象8. 胶体为何稳定？动力学稳定的因素有哪些？聚集稳定的因素有哪些？（网上资料）胶体系统一定程度上稳定存在的原因：（1）溶胶的动力学稳定性，胶粒因布朗运动而克服重力的作用，从而保持溶胶的稳定；（2）胶粒带电的稳定作用，静电斥力的存在使得胶粒难以相互靠近，增加了溶胶的稳定性；（3）溶剂化的稳定作用，因分散相粒子周围离子的溶剂化而形成的具有一定弹性的溶剂化外壳，增加了胶粒相互接近时的阻力，使溶胶难以聚沉。动力学稳定的因素：由于胶体颗粒带电，同种
9、电荷间的静电斥力可以在一定程度上阻止胶粒的团聚，故胶体系统有一定的动力学稳定性聚集稳定的因素：（word资料答案）胶体稳定的原因动力学稳定沉速缓慢和布朗运动是主要原因，沉速及布朗运动均与粒度有关胶体颗粒的沉速和布朗运动速度与粒度的关系：粒径 (nm) 1 10 102 103 104 105 沉速(mm/s) 10-7 10-5 10-3 10-1 10 布朗运动速度(mm/s) 8900 2960 89 2.96 0.089聚集稳定1）静电斥力 胶体颗粒的表面电荷妨碍颗粒的相互聚集 氢氧化铁胶体表面电荷与pH值的关系2）水化膜使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性
10、水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。对于憎水胶体，如果胶粒的电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。对于亲水胶体（有机胶体，高分子溶液），胶体粒子表面极性基团对水分子的强烈吸附，使得胶体粒子包裹上一层较厚的水化膜阻碍胶体的相互接近。 电位介质粘度；u电泳速度；E电位梯度；介质的介电常数；K与胶粒形状有关常数（对于球形胶粒K=6，棒形胶粒K=4）上式全部采用cm-g-s制。 胶体的结构图9. 双电层的概念，为何投加电解质可降低胶体的Zeta电位？任何两个不同的物相接触都会在两相间产生电势，这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相与吸引，
11、形成双电层。电解质加入后，电解质中与扩散层反离子电荷符号相同的那些离子将反离子排斥到吸附层从而减小了胶粒的带电量，使Zeta电位降低。10. 如何利用DLVO理论来解释胶体的脱稳？该理论认为，两胶粒接近到双电层重叠，产生静电斥力，排斥势能ER随胶粒间距的增大指数减小，范德华引力引起的吸引势能与胶粒间距的平方成反比，总势能为二者之和。当距离很近时,范德华力占优势,合力为引力,两个颗粒可以互相吸住,胶体脱稳。1.压缩双电层:胶体的稳定性取决于静电斥力力与范德华力(分子间作用力)何者占主导地位,当距离很近时,范德华力占优势,合力为引力,两个颗粒可以互相吸住,胶体脱稳.当距离较远时,静电斥力（库仑力）
12、占优势,合力为斥力,颗粒间相互排斥,胶体将保持稳定.2.吸附电中和作用:胶体表面对异号离子,异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,中和了部分或全部电荷,减少了静电斥力,因而容易与其他颗粒接近而相互吸附.3.吸附架桥作用:如果投加的化学剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物或两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上,胶粒间就能联结,团结成絮凝体而被除去.4.网捕作用:向水中投加含金属离子的化学药剂后,由于金属的水解和聚合,会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物,或在这种沉淀物中从水中析出的过程中,会吸附和网捕胶粒而共同沉淀下来.11. 铝盐在不同pH值下的水解产物有哪些？无机混凝剂在使用中快速
13、混合为何重要？12. 聚合铝的水解产物有哪些？13. 对于不同应用条件下的混凝机理，能够举出几个例子吗？14. 吸附电中和机理和吸附架桥机理有何不同？（叙述概念）15. 为何阳离子高分子聚合物吸附架桥的效果反而不如非离子或阴离子高分子聚合物？16. 常用哪些无机混凝剂和有机絮凝剂？17. 凝聚、异向絮凝、絮凝、同向絮凝的概念，各阶段划分？凝聚：胶体脱稳并聚集为微絮粒絮凝：小微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大絮体的过程异向絮凝：指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象同向絮凝：指借助于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象18. 异向絮凝和同向絮凝在混凝工艺中各自的作用？二者的比较。19
14、. 同向絮凝颗粒碰撞速率与那些因素有关？20. 速度梯度的概念，计算方法。21. 微涡流理论主要观点是什么？由此产生了哪些新型絮凝设备？22. 混凝的控制指标？23. 机械混凝池为何要三至四格串联？24. 影响混凝的化学因素有哪些？影响混凝的流体力学因素有哪些？水温、水的pH和碱度、原水水质、水力条件及混凝剂种类及投加量等25. 自然沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀的概念？自然沉淀：不加注任何凝聚剂的沉淀过程拥挤沉淀：水中悬浮物颗粒浓度较大时，在下沉过程中将彼此干扰，在清水与浑水之间形成明显的交界面（浑液面），并逐渐向下沉降移动的过程压缩沉淀：在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相
15、互之间互相解除，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。26. 斯托克斯公式和阿兰公式的适用条件？斯托克斯公式的影响因素有哪些？27. 理想沉淀池的有哪三个假设？28. 截留沉速、表面负荷的概念。29. 理想沉淀池的沉淀效率，浅层沉淀原理？30. ui颗粒相对于ui颗粒自身的去除率，ui颗粒相对于所有颗粒的去除率的概念，在总去除率公式中dpi的含义？33. 影响平流沉淀池沉淀效率包括哪五个因素？请简要说明。34. 为何要要求平流沉淀池的长宽比，长深比？雷诺数与弗劳德数的概念及要求？35. 斜管版沉淀池为何沉淀效率高？36. 机械搅拌澄清池的工作原理与过程？38. 表面过滤和深层过滤的概念。39. 慢滤池的工作原理、过程及特点？
