给水工程课后思考题答案15

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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，属于真溶液。但有的无

2、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

3、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、F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

4、（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、

5、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（PFC） 有机髙分子混凝剂：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 大的矶花，沉淀性能好，投 药量一般

6、比硫酸铝低；3、适 宜的PH值范围较宽（在59 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、铁盐为髙， 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哙使处理后的水带色；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

7、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

8、：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 髙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。含量髙时，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，提髙了颗粒碰撞 絮凝效果，水力

9、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。各档之间用隔墙分开是为防止水流短路。1

10、6 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。去

11、除率E二二由式子可知：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和提髙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：u = Q表面负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。0 A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

12、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

13、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4060um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 “

14、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

15、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