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1、十四章十四章 给水处理概论给水处理概论1 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。、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：杂质无外乎两种来源：一是自然过程，例如地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡答：杂质无外乎两种来源：一是自然过程，例如地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸等；二是人为因素，即工业废水、农业污水及生活污水的污染。水中杂质按尺寸大小可分成三类：残骸等；二是人为因素，即工业废水、农业污水及生活污水的污染。水中杂质按尺寸大小可分成三类：悬浮物：悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。粒
2、径大于悬浮物：悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。粒径大于.1mm.1mm 的泥砂去除较易，通常在水中很快的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。粒径较小的悬浮物，须投加混凝剂方可去除。下沉。粒径较小的悬浮物，须投加混凝剂方可去除。胶体杂质：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、腐胶体杂质：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
3、的金属氢氧化物胶体。须加混凝剂方可去除。少量正电荷的金属氢氧化物胶体。须加混凝剂方可去除。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。有的无机溶解杂质：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。有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。溶解物可使水产生色、臭、味。2 2、了解、了解?生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准?中各项指标的意义。中各项指标的意义。答：在答：在?标准标准?中所列的水质工程可分成以下几类。中所列的水质工程可分成以下几类。一类属于感官性状方面的要求。浊度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。一类属于感官性状方面的要求。
4、浊度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。第二类是对人体安康有益但不希望过量的化学物质。第二类是对人体安康有益但不希望过量的化学物质。第三类是对人体安康无益但一般情况下毒性也很低的物质。第三类是对人体安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。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。3 3、反响器原理用于水处理有何作用和特点？、反响器原理用于水处理有何作用和特点？答：反响器是化工生产过程中的核心局部答：反响器是化工生产过程中的核心局部.在反响器中所进展的过程在反响器中所进展的过程,既有化学反响过程既
5、有化学反响过程,又有物理过又有物理过程程,影响因素复杂。在水处理方面引入反响器理论推动了水处理工艺开展。在化工生产过程中，反响器只影响因素复杂。在水处理方面引入反响器理论推动了水处理工艺开展。在化工生产过程中，反响器只作为化学反响设备来独立研究，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响器来作为化学反响设备来独立研究，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响器来进展分析研究，包括化学反响、生物化学反响以至物理过程等。例如，水的氯化消毒池，除铁、除锰滤进展分析研究，包括化学反响、生物化学反响以至物理过程等。例如，水的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、
6、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反响器原理和方法进展分析、研池、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响器原理和方法进展分析、研究。究。4 4、试举出、试举出 3 3 种质量传递机理的实例。种质量传递机理的实例。答：质量传递输可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。答：质量传递输可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。1 1主流传递：物质随水流主体而移动，它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。实例：在平主流传递：物质随水流主体而移动，它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。实例：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化，是由主
7、流迁移和化学引起的。流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。2 2分子扩散传递：与浓度梯度有关。在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区分子扩散传递：与浓度梯度有关。在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。实例：如平流池存在浓度梯度内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。实例：如平流池存在浓度梯度时。时。3 3紊流扩散传递：在紊流状态下，液体质点不仅具有随水流前进的运动，还具有上下左右的脉动，紊流扩散传递：在紊流状态下，液体质点不仅具有
8、随水流前进的运动，还具有上下左右的脉动，且伴有涡旋。在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大局部都是紊流扩散。且伴有涡旋。在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大局部都是紊流扩散。5 5、3 3 种理想反响器的假定条件是什么？研究理想反响器对水处理设备的设计和操作有何作用。种理想反响器的假定条件是什么？研究理想反响器对水处理设备的设计和操作有何作用。答：答：3 3 种理想反响器的假定条件如下种理想反响器的假定条件如下1 1完全混合间歇式反响器完全混合间歇式反响器CMBCMB 型：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下型：不存在由物质迁移而导
9、致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。操作。2 2完全混合连续式反响器完全混合连续式反响器CSTRCSTR 型：反响器内物料完全均匀混合且与输出产物一样的假定，且是在恒型：反响器内物料完全均匀混合且与输出产物一样的假定，且是在恒温下操作。温下操作。3 3推流型反响器推流型反响器PFPF 型：反响器内的物料仅以一样流速平行流动，而无扩散作用。这种流型唯一的质型：反响器内的物料仅以一样流速平行流动，而无扩散作用。这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。量传递就是平行流动的主流传递。在水处理中，反响器含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反响器来进展分析研究，包括化在水处理中，反响器含义
10、较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反响器来进展分析研究，包括化学反响、生物化学反响以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除猛滤池，生物滤池等等。在水处学反响、生物化学反响以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除猛滤池，生物滤池等等。在水处理方面引入反响器理论，提供了一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路，推动了水处理工艺开展。理方面引入反响器理论，提供了一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路，推动了水处理工艺开展。通过简化的反响器称理想反响器，虽然理想反响器内不能完全准确地描述反响器内所进展的实际过程，通过简化的反响器称理想反响器，虽然理想反响器内不能完全准确地描述反响器内所进展的实际过
11、程，但可近似反响真实反响器的特征。而且，由理想反响器模型可进一步推出偏离理想状态的实际反响器模但可近似反响真实反响器的特征。而且，由理想反响器模型可进一步推出偏离理想状态的实际反响器模型。型。6 6、为什么串联的、为什么串联的 CSTRCSTR 型反响器比同体积的单个型反响器比同体积的单个 CSTRCSTR 型反响器效果好？型反响器效果好？(8(8)答：答：串联的反响器数愈多，所需反响时间愈短，理论上，当串联的反响器数串联的反响器数愈多，所需反响时间愈短，理论上，当串联的反响器数n时，所需反响时，所需反响时间将趋近于时间将趋近于 CMBCMB 型和型和 PFPF 型的反响时间。型的反响时间。7
12、 7、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？答：答：CMBCMB 和和 CSTRCSTR 反响器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反响器又同时流出反响器的一反响器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反响器又同时流出反响器的一样物料之间的混合，所有物料在反响器内停留时间一样；后者是在不同时间进入反响器又在不同时间流样物料之间的混合，所有物料在反响器内停留时间一样；后者是在不同时间进入反响器又在不同时间流出反响器的物料之间的混合，物料在反响器内停留时间各不一样，理论上，反响器内物料的停留时间由出反响器的物料之间的混合，物料在
13、反响器内停留时间各不一样，理论上，反响器内物料的停留时间由 0 0至无穷大。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反响工程上称之为至无穷大。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反响工程上称之为“返混。显然，在返混。显然，在 PFPF 反响器反响器内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。以及物质扩散等等。返混：广义地说，返混：广义地说，泛指不同时间进入系统的物料之间的泛指不同时间进入系统的物料之间的混合混合，狭义地说，返混专指物料逆流动，
14、狭义地说，返混专指物料逆流动方向的流动和混合。方向的流动和混合。8 8、PFPF 型和型和 CMBCMB 型反响器为什么效果一样？两者优缺点比拟。型反响器为什么效果一样？两者优缺点比拟。答：在推流型反响器的起端或开场阶段答：在推流型反响器的起端或开场阶段，物料是在，物料是在 C C0 0的高浓度下进展反响，反响速度很快。沿着液流的高浓度下进展反响，反响速度很快。沿着液流方向，随着流程增加或反响时间的延续方向，随着流程增加或反响时间的延续，物料浓度逐渐降低，反响速度也随之逐渐减小。这与间歇式，物料浓度逐渐降低，反响速度也随之逐渐减小。这与间歇式反响器的反响过程是完全一样的。介它优于间歇式反响器的
15、在于：间歇式反响器除了反响时间以外，还反响器的反响过程是完全一样的。介它优于间歇式反响器的在于：间歇式反响器除了反响时间以外，还需考滤投料和卸料时间，而推流型反响器为连续操作。需考滤投料和卸料时间，而推流型反响器为连续操作。9.9.为什么为什么 CSTRCSTR 型反响器生产能力低于型反响器生产能力低于 PFPF 型？型？在在 PFPF 反响器内，液流以一样流速平行流动，物料浓度在垂直于流动方向完全混合均匀，但沿流动反反响器内，液流以一样流速平行流动，物料浓度在垂直于流动方向完全混合均匀，但沿流动反向绝无混合现象，物料浓度在流动方向形成浓度梯度。而在向绝无混合现象，物料浓度在流动方向形成浓度梯
16、度。而在 CSTRCSTR 型反响器内，物料完全均匀混合，无论型反响器内，物料完全均匀混合，无论进口端还是出口端，浓度都一样。进口端还是出口端，浓度都一样。PFPF 型反响器在进口端是在高浓度型反响器在进口端是在高浓度 C C0 0下进展反响，反响速率高，只是在下进展反响，反响速率高，只是在出口端才在低浓度出口端才在低浓度 CeCe 下进展反响。而下进展反响。而 CSTRCSTR 型始终在低浓度型始终在低浓度 CeCe 下进展反响，故反响器始终处于低反响速下进展反响，故反响器始终处于低反响速率下操作，这就是率下操作，这就是 CSTRCSTR 型反响器生产能力低于型反响器生产能力低于 PFPF
17、型的原因。型的原因。1010、何谓、何谓“纵向分散模型纵向分散模型PFDPFD？纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？(7(7)答：实际反响器总是介于推流型和完全混合连续流型之间。纵向分散模型就是在推流型根底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。只要这种模型与实际所研究的对象根本等效，不必去深究扩散机理及其它细节。纵向分散模型介于 CSTR 型和 PF 型之间，所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更贴近实际反响器模，在水处理中，沉淀池、氯消毒池、生物滤池、冷
18、却塔等，均可作为 PFD 型反响器来进展研究。第十五章第十五章 混凝混凝1 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。、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。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。胶体稳定性分动力学稳定和胶体稳定性分动力学稳定和聚集稳定两种。动力学稳定性系指颗粒布朗运动对抗重力影响聚集稳定两种。动力学稳定性系指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力，粒子愈小，动力学稳定性愈高。聚集稳定性系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子的能力，粒子愈小，动力学
19、稳定性愈高。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，比外表积大从而外表能很大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向。但由于粒子外表同很小，比外表积大从而外表能很大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向。但由于粒子外表同性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。胶体稳定性，关键在于聚集稳定性。性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。胶体稳定性，关键在于聚集稳定性。对憎水胶体而言，聚集稳定性主要决定于胶体颗粒外表的动电位即对憎水胶体而言，聚集稳定性主要决定于胶体颗粒外表的动电位即电位，电位，电位愈高，同性电荷电位愈高，同性电荷斥力愈大。虽然胶体
20、的斥力愈大。虽然胶体的电位是导致聚集稳定性的直接原因，但研究方法却可从两胶粒之间相互作用力电位是导致聚集稳定性的直接原因，但研究方法却可从两胶粒之间相互作用力及其与两胶粒之间的距离关系来评价。及其与两胶粒之间的距离关系来评价。DLVODLVO 理论认为，当两个胶粒相互接近以致双电层发生重叠时，便理论认为，当两个胶粒相互接近以致双电层发生重叠时，便产生静电斥力产生静电斥力,其与两胶粒外表间距其与两胶粒外表间距 x x 有关，用排斥势能有关，用排斥势能 E ER R表示，排斥势能随表示，排斥势能随 x x 增大而指数关系减小。相增大而指数关系减小。相互接近的两胶粒之间同时还存在范德华引力，用吸引势
21、能互接近的两胶粒之间同时还存在范德华引力，用吸引势能 E EA A表示，与表示，与 x x 成反比。当成反比。当 0axoc0axoc 时时,排斥势能排斥势能占优势占优势,x=0b,x=0b 时时,排斥势能优势最明显排斥势能优势最明显,用用 EmaxEmax 表示，称排斥能峰。只有当表示，称排斥能峰。只有当 x0ax0a 时时,吸引势能随间距急剧吸引势能随间距急剧增大增大,凝聚才会发生。要使两胶粒外表间距小于凝聚才会发生。要使两胶粒外表间距小于 0a0a，布朗运动的动能首先要能克制排斥能峰，布朗运动的动能首先要能克制排斥能峰 EmaxEmax 才行。才行。然而，胶体布朗运的动能远小于然而，胶体
22、布朗运的动能远小于 EmaxEmax，两胶粒之间距离无法靠近到，两胶粒之间距离无法靠近到 OaOa 以内，故胶体处于分散稳定状态。以内，故胶体处于分散稳定状态。对于亲水胶体对于亲水胶体(如有机胶体或高分子物质如有机胶体或高分子物质)而言，水化作用确是胶体聚集稳定性的主要原因。它们的而言，水化作用确是胶体聚集稳定性的主要原因。它们的水化作用往往来源于粒子外表极性基团对水分子的强烈吸附，使粒子周围包裹一层较厚的水化膜阻碍胶水化作用往往来源于粒子外表极性基团对水分子的强烈吸附，使粒子周围包裹一层较厚的水化膜阻碍胶粒相互靠近。粒相互靠近。2 2、混凝过程中，压缩双电层和吸附、混凝过程中，压缩双电层和吸
23、附-电中和作用有何区别？简要表达硫酸铝混凝作用机理及其与水的电中和作用有何区别？简要表达硫酸铝混凝作用机理及其与水的 p pH H值的关系。值的关系。答：压缩双电层机理：当向溶液中投加电解质，使溶液中反离子浓度增高，参加的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有局部反离子挤压到吸附层中，使扩散层的厚度减小。从而不仅两胶粒吸引力相应变大，并且造成电位相应降低，使胶粒间的相互排斥力减少。此时，合力由斥力变成引力，胶粒得以迅速凝聚。吸附-电中和机理：胶粒外表吸附异号离子、异号胶粒、或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带局部电荷，减少了胶体颗粒间的静电斥力，降低了电位，使胶体颗粒更易于聚
24、沉。这种吸附作用的驱动力包括静电力、氢键、配位键和范德华力等等。此机理可解释再稳现象。胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。吸附架桥作用：是指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶体颗粒之间并不直接接触，高分子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥将他们连接起来。网捕-卷扫作用：当铝盐或铁盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中胶体以致产生沉淀别离。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比。根据原水水质不同，在同一原水混凝中可能发生多种作用机理。无论哪一种作用机理都并非十全十美。硫酸铝混凝作用机理及其
25、与水的硫酸铝混凝作用机理及其与水的 pHpH 值的关系：值的关系：pH3pH10pH10进展局部水解，生成阴离子型水解聚合物进展局部水解，生成阴离子型水解聚合物HPAMHPAMPAMPAM 水解度：由酰胺基转化为羟基的百分数称水解度。一般控制水解度在水解度：由酰胺基转化为羟基的百分数称水解度。一般控制水解度在 30%-40%30%-40%较好。较好。7.7.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？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。其速率与颗粒直径的三次方成正比，同向絮凝：由流体运动所造成的颗
26、粒碰撞聚集称为同向絮凝。其速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。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。其速率与水温成正比，与颗粒的数量浓异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。其速率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成反比，而与颗粒尺寸无关。度平方成反比，而与颗粒尺寸无关。8.8.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？在絮凝阶段，以同向絮凝为
27、主。同向絮凝不仅与在絮凝阶段，以同向絮凝为主。同向絮凝不仅与 G G 值有关，还与絮凝时间值有关，还与絮凝时间 T T 有关。有关。TNTN0 0即为整个絮凝时即为整个絮凝时间内单位体积流体中颗粒碰撞次数，因间内单位体积流体中颗粒碰撞次数，因 N N0 0与与 G G 成正比，因此在絮凝阶段，通常以成正比，因此在絮凝阶段，通常以 G G 值或值或 GTGT 值作为控制指值作为控制指标。重视混凝剂控制指标的研究，可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。标。重视混凝剂控制指标的研究，可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。在絮凝过程中，所施功率或在絮凝过程中，所施功率或 G G 值
28、愈大，颗粒碰撞速率愈大，絮凝效果愈好，但实际絮凝过程中，值愈大，颗粒碰撞速率愈大，絮凝效果愈好，但实际絮凝过程中，G G值增大时，水流的剪切力也随之增大，已形成的絮体有破碎的可能，如何计算或控制一个最正确值增大时，水流的剪切力也随之增大，已形成的絮体有破碎的可能，如何计算或控制一个最正确 G G 值，值，使到达最正确的絮凝效果又不致使絮凝体破裂的使到达最正确的絮凝效果又不致使絮凝体破裂的 G G 值能有待研究。值能有待研究。由于大的絮凝体容易破碎，故自絮凝开场至絮凝完毕，由于大的絮凝体容易破碎，故自絮凝开场至絮凝完毕，G G 值应渐次减小。值应渐次减小。9.9.絮凝过程中，絮凝过程中，G G
29、值的真正涵义是什么？沿用依旧的值的真正涵义是什么？沿用依旧的 G G 值和值和 GTGT 值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和水力絮凝池的絮凝池和水力絮凝池的 G G 值公式。值公式。G G 值表示速度梯度，控制混凝效果的水力条件，反映能量消耗概念。值表示速度梯度，控制混凝效果的水力条件，反映能量消耗概念。旧的旧的 G G 值和值和 GTGT 值变化幅度很大，从而失去控制意义。而且按公式求得的值变化幅度很大，从而失去控制意义。而且按公式求得的 G G 值，并未反响有效功率消值，并未反响有效功率消耗。耗。G G 值公式：值公式：pghGT1010折板絮
30、凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？答：折板絮凝池的优点是：水流在同曲折板之间曲折流动或在异曲折板之间间缩放流动且连续不断，答：折板絮凝池的优点是：水流在同曲折板之间曲折流动或在异曲折板之间间缩放流动且连续不断，以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小，絮凝效果良好。的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小，
31、絮凝效果良好。11.11.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，水的影响混凝效果的主要因素有水温，水的 PHPH 值和碱度及水中悬浮物浓度、有机物污染。值和碱度及水中悬浮物浓度、有机物污染。水温水温：a.a.无机盐的水解是吸热反响，低温水混凝剂水解困难；无机盐的水解是吸热反响，低温水混凝剂水解困难；b.b.低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞时机减少，不利于胶粒脱稳凝聚；低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞时机减少，不利于胶粒脱稳凝聚；c.c.水温
32、低时胶体颗粒水化作用增强，阻碍胶体混凝；水温低时胶体颗粒水化作用增强，阻碍胶体混凝；d.d.水温与水的水温与水的 PHPH 值有关。值有关。PHPH 值：值：水的水的 PHPH 对混凝效果的影响很大。一方面，不同的对混凝效果的影响很大。一方面，不同的 PHPH 值下胶体颗粒的外表电荷和电位不同，所需值下胶体颗粒的外表电荷和电位不同，所需要的混凝剂量也不同；另一方面，水的要的混凝剂量也不同；另一方面，水的 pHpH 对混凝剂的水解反响有显著影响。对混凝剂的水解反响有显著影响。水的碱度：水的碱度：当原水碱度缺乏或混凝剂投量甚高时，水的当原水碱度缺乏或混凝剂投量甚高时，水的 pHpH 值将大幅度下降
33、以至影响混凝剂继续水解。如值将大幅度下降以至影响混凝剂继续水解。如果水的果水的 PHPH 值超出混凝剂最正确混凝值超出混凝剂最正确混凝 pHpH 值范围，将使混凝效果受到显著影响。值范围，将使混凝效果受到显著影响。悬浮物浓度悬浮物浓度：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：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。将大大增加。水中有机污染物的影响：水中中有机物对胶体有保护稳定作用，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍混凝剂水中有机污染物的影响：水中中有机物对胶体有保护稳定作用，阻碍胶体颗粒之间的碰撞，阻碍混凝剂与
34、胶体颗粒之间的脱稳凝聚作用。与胶体颗粒之间的脱稳凝聚作用。此外此外，混凝剂种类与投加量、混凝剂投加方式、水力条件对混凝效果的影响都是非常显著的。要根据水，混凝剂种类与投加量、混凝剂投加方式、水力条件对混凝效果的影响都是非常显著的。要根据水质情况和所投加的混凝剂优化选择。质情况和所投加的混凝剂优化选择。12.12.混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点及其适用条件？混凝剂有哪几种投加方式？各有何优缺点及其适用条件？混凝剂投加分固体投加干投和液体投加湿投两种方式。混凝剂投加分固体投加干投和液体投加湿投两种方式。PsPs：搅拌装置有机械搅拌、压缩空：搅拌装置有机械搅拌、压缩空气搅拌及水力搅拌等。气搅拌
35、及水力搅拌等。常用的有：常用的有：1 1、泵前投加、泵前投加 该投加方式平安可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者该投加方式平安可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者2 2、高位溶液池重力投加、高位溶液池重力投加 该投加方式平安可靠，但溶液池位置较高。适用于取水泵房距水厂较远者该投加方式平安可靠，但溶液池位置较高。适用于取水泵房距水厂较远者3)3)、水射器投加、水射器投加 该投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，该投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。且易磨损。4 4、泵投加、泵投加 有两种方式：一是采用计量泵，一是采用离心
36、泵配上流量计。采用计量泵不必另备计量有两种方式：一是采用计量泵，一是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另备计量设备，泵上有计量标志，最适合用于混凝剂自动控制系统。设备，泵上有计量标志，最适合用于混凝剂自动控制系统。1313何谓混凝剂何谓混凝剂“最正确剂量？如何确定最正确剂量并实施自动控制？最正确剂量？如何确定最正确剂量并实施自动控制？混凝剂混凝剂“最正确剂量，即混凝剂的最正确投加量，是指到达既定水质目标的最小混凝剂投加量。最正确剂量，即混凝剂的最正确投加量，是指到达既定水质目标的最小混凝剂投加量。目前问过大多数水厂还是根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最正确剂量，然后进展人工调整。这种方目前问
37、过大多数水厂还是根据实验室混凝搅拌试验确定混凝剂最正确剂量，然后进展人工调整。这种方法虽然简单易行，但实验结果到生产调节往往滞后，且试验条件与生产条件也很难一致，故试验所得最法虽然简单易行，但实验结果到生产调节往往滞后，且试验条件与生产条件也很难一致，故试验所得最正确剂量未必是生产上的最正确剂量。混凝工艺的自动控制技术正逐步推广应用，主要有数学模型法、正确剂量未必是生产上的最正确剂量。混凝工艺的自动控制技术正逐步推广应用，主要有数学模型法、现场模拟实验法、特性参数法等。现场模拟实验法、特性参数法等。14.14.当前水厂中常用的混合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制当前水厂中常用的混
38、合方法有哪几种？各有何优缺点？在混合过程中，控制 G G 值的作用是什么？值的作用是什么？1 1水泵混合水泵混合混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，大、中、小型水厂均可采用。但采混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，大、中、小型水厂均可采用。但采用用FeClFeCl3 3混凝剂时，假设投量较大，药剂对水泵叶轮可能有轻微腐蚀作用。适用于取水泵房靠近水厂处理构混凝剂时，假设投量较大，药剂对水泵叶轮可能有轻微腐蚀作用。适用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不宜大于筑物的场合，两者间距不宜大于 150m150m。2 2管式混合管式混合 简单易行。无需另建混合设备，但混合效果不稳定，管中
39、流速低，混合不充分。简单易行。无需另建混合设备，但混合效果不稳定，管中流速低，混合不充分。3 3机械混合池机械混合池 混合效果好，且不受水量变化影响，缺点是增加机械设备并相应增加维修工作。混合效果好，且不受水量变化影响，缺点是增加机械设备并相应增加维修工作。控制控制 G G 值的作用是可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。值的作用是可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。1515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 G 值应自进口至出口值应自进口至出口逐渐减少？逐渐减少？分
40、为两大类分为两大类:水力搅拌式和机械搅拌式。水力搅拌式和机械搅拌式。1 1、隔板絮凝池、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：流量变化大时，包括往复式和回转式两种。优点：构造简单，管理方便。缺点：流量变化大时，絮凝效果不稳定，絮凝时间长，池子容积大。絮凝效果不稳定，絮凝时间长，池子容积大。2 2、折板絮凝池、折板絮凝池优点：与隔板絮凝池相比，提高了颗粒碰撞絮凝效果，水力条件大大改善，缩短优点：与隔板絮凝池相比，提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：因板距小，安装维修较困难，折板费用较高。了絮凝时间，池子体积减小。缺点：因板距小
41、，安装维修较困难，折板费用较高。3 3、机械絮凝池、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水厂缺点：需机械设备因而增加机械维修工作。缺点：需机械设备因而增加机械维修工作。G G 值增大时，水流的剪切力也随之增大，已形成的絮体有破碎的可能。絮凝过程中絮凝体尺寸逐渐值增大时，水流的剪切力也随之增大，已形成的絮体有破碎的可能。絮凝过程中絮凝体尺寸逐渐增大，为防止絮凝体破碎，絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应沿程逐渐减少，从而增大，为防止絮凝体破碎，絮凝设备内的流速及水流转弯处的流速应
42、沿程逐渐减少，从而 G G 值也沿程逐值也沿程逐渐减少。渐减少。16.16.采用机械絮凝池时，为什么要采用采用机械絮凝池时，为什么要采用 3-43-4 档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？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因为单个机械絮凝池接近于 CSTRCSTR 型反响器，故宜分格串联。分格愈多，愈接近型反响器，故宜分格串联。分格愈多，愈接近 PFPF 型反响器，絮凝型反响器，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。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。1616 章章 沉淀和澄清沉
43、淀和澄清1 1什么叫自由沉淀，拥挤沉淀和絮凝沉淀？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。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一样，但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一样，但沉淀速度却较小，称为拥挤沉淀。速度却较小，称为拥挤沉淀。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拥挤沉淀：颗粒的
44、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。沉，与澄清水之间有一个清晰的泥水界面。2 2悬浮颗粒密度和粒径，可否采用公式悬浮颗粒密度和粒径，可否采用公式16-416-4直接求得颗粒沉速？为什么？直接求得颗粒沉速？为什么？答：不能够。因为从答：不能够。因为从16-416-4式可以知道，要求得颗粒的沉速，除了要知道悬浮颗粒密度和粒径外，式可以知道，要求得颗粒的沉速，除了要知道悬浮颗粒密度和粒径外，还需要知道阻力系数还需要知道阻力系数 CdCd。3 3了解肯奇沉淀理论的根本概念和它的用途。了解肯奇沉淀理论的根本概念和它的用途。答：肯奇理
45、论：答：肯奇理论：C Ct t=C=Co oH Ho o/H/Ht t涵义：高度为涵义：高度为 H Ht t，均匀浓度为，均匀浓度为 C Ct t沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为 H Ho o,均匀浓度为均匀浓度为 C Co o的沉淀管中所的沉淀管中所含悬浮物量相等。含悬浮物量相等。4 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、长度和外表积关系如何？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、长度和外表积关系如何？答：答：1 1颗粒处于自由沉淀状态。颗粒处于自由沉淀状态。2 2水流沿着水平方向流动，流速不变。水流沿着水
46、平方向流动，流速不变。3 3颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。EMBED Equation.3Q/AuiE去除率由式子可知：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率由式子可知：悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的外表负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关。只与沉淀池的外表负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关。5 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？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：答：1)1)沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响沉淀池实际
47、水流状况对沉淀效果的影响。包括水流的紊动性和水流稳定性；分别用雷诺数包括水流的紊动性和水流稳定性；分别用雷诺数 ReRe 和和弗劳德数弗劳德数 FrFr；2 2凝聚作用的影响。凝聚作用的影响。沉淀池纵向分格沉淀池纵向分格/斜板斜板/斜管沉淀池可以减小水力半径斜管沉淀池可以减小水力半径 R R 从而降低从而降低 ReRe 和提高和提高 FrFr 数，有利于沉淀和加强数，有利于沉淀和加强水的稳定性，从而提高沉淀效果。水的稳定性，从而提高沉淀效果。6 6沉淀池外表负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？沉淀池外表负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？答：答：AQu0外表负荷在数值上等于
48、截留沉速，但涵义不同。前者是指单位沉淀池外表积的产水外表负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。前者是指单位沉淀池外表积的产水量，后者代表自池顶开场下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。量，后者代表自池顶开场下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。7.7.设计平流沉淀池是根据沉淀时间、外表负荷还是水平流速设计平流沉淀池是根据沉淀时间、外表负荷还是水平流速?为什么为什么?答答:设计平流沉淀池是根据外表负荷设计平流沉淀池是根据外表负荷.因为根据因为根据 E=E=AQui/可知可知,悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的外表负荷有关只与沉淀池的外表负荷有关,而与
49、其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。而与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。8.8.平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙?出水为什么往往采用出水支渠出水为什么往往采用出水支渠?答答:平流沉淀池进水采用穿孔隔墙的原因是使水流均匀地分布在整个进水截面上平流沉淀池进水采用穿孔隔墙的原因是使水流均匀地分布在整个进水截面上,并尽量减少扰动。并尽量减少扰动。增加出水堰的长度或堰口布置，采用出水支渠是为了使出水均匀流出增加出水堰的长度或堰口布置，采用出水支渠是为了使出水均匀流出,缓和出水区附近的流线过于集中，缓和出水区附近的流线过于集中，降低堰口的流量
50、负荷。降低堰口的流量负荷。9.9.斜管沉淀池的理论根据是什么斜管沉淀池的理论根据是什么?为什么斜管倾角通常采用为什么斜管倾角通常采用 6060 度度?答：斜管沉淀池的理论根据：根据公式答：斜管沉淀池的理论根据：根据公式 E=E=AQui/，在沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积，在沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。因为斜管倾角越小，沉淀面积越大，沉淀效率越高，但对排泥不利，根据生产实可使颗粒去除率提高。因为斜管倾角越小，沉淀面积越大，沉淀效率越高，但对排泥不利，根据生产实践，故倾角宜为践，故倾角宜为 6060 度。度。10.10.澄清池的根本原理和主要特点是什么