给水工程答案.pdf
十四章：6、3 种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。答：3 种理想反应器的假定条件如下1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，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。4）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， 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。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。8、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？答：CMB 和 CSTR 反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合， 所有物料在反应器内停留时间相同； 后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合， 物料在反应器内停留时间各不相同， 理论上，反应器内物料的停留时间由 。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混” 。显然，在 PF 反应器内，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、设备中存在死角以及物质扩散等等。9、PF 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（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。十五章：3、高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？答：当高分子物质投量过多时，将产生“胶体保护”作用。 “胶体保护”可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后， 两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集。 这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。 排斥里可能来源于“胶粒胶粒”之间高分子受到压缩变形（象弹簧被压缩一样）而具有排斥势能， 也可能由于高分子之间的电性斥力（对带电高分子而言）或水化膜。5、什么是助凝剂？在什么情况下需投加助凝剂？答：当单独使用混凝剂不能取得预期效果时， 需投加某种辅助药剂以提高混凝效果， 这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常为高分子物质。 其作用往往是为了改善絮体结构， 促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实，作用机理是吸附架桥。例如：对于低温、低浊水，采用铝盐或铁盐混凝剂时，形成的絮粒往往细小松散， 不易沉淀。当投入少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。11、影响混凝效果的主要因素有哪些？答：影响混凝效果的主要因素有以下六类：1.混凝剂的种类和投量5.水中悬浮物浓度影响2.水力条件和作用时间6.水中杂质影响3.水温影响4.水的 PH 值和碱度影响十六章：1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？(7)答：自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中， 彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中， 彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀； 利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体， 再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。1、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？(7)答：理想沉淀池应符合以下3 个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态； 2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。5、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？答：实际平流沉淀池偏离理想沉淀池条件的主要原因有：（1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。由于如下原因引起水流短流：进水的惯性作用；出水堰产生的水流抽吸；较冷或较重的进水产生的异重流；风浪引起的短流； 池内存在导流壁和刮泥设施等。 （2）凝聚作用的影响7、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？(7)答：设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间， 从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。 在实际设计中应两者兼顾。 水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。8、平流沉淀池进水为什么采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？答：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上， 并尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。为了缓和出水区附近的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的流量负荷，而采用出水支渠的形式。 （或答：平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。 ）3、直接过滤有哪几种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？答：直接过滤有接触过滤和微絮凝过滤两种方式，采用直接过滤应注意以下几点：1）原水浊度和白色较低且水质变化较小； 2）通常采用双层、 三层或均质滤料； 3）原水进入滤池前，不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤料层表面孔隙；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“等速过滤” 。 (8)答： 等速过滤是指滤池滤速保持不变的过滤； 变速过滤是指滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤。在滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温一定时，如果孔隙率减小，水头损失保持不变，则滤速将减小，利用这一原理产生了变速过滤；反之，滤速保持不变，则水头损失将增加，利用这一原理就可以形成等速过滤。 变速过滤在过滤初期， 滤速较大可以使悬游杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。 等速过滤不具备这种自然调节功能，并可能产生负水头现象。虹吸滤池和无阀滤池属于等速滤池。6、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？答： 负水头是指滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深。 负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊。 气囊对过滤有破坏作用， 一是减少了过滤面积；二是气囊的上升可能将部分细滤料和轻质滤料带出， 破坏滤层结构。避免出现负水头的方法可以采用增加砂面上的水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。7、什么叫滤料 “有效粒径” 和“不均匀系数” ？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？(8)答：滤料有效粒径（d10）是指通过滤料重量 10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K80）是指通过滤料重量 80%的筛孔孔径。滤料不均匀系数过大，过滤时滤层含污能力减小；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒可能得不到很好的冲洗。均质滤料是指滤料均匀，K80 等于 1。9、滤料承托层有何作用？粒径级配和厚度如何考虑？(8)答：滤料承托层的作用， 主要是防止滤料从配水系统中流失， 同时对均布冲洗水也有一定作用。单层或双层滤料滤池采用大阻力配水系统时， 承托层采用天然卵石或砾石， 其每层厚度都为 100mm，粒径自上而下为 24、48、816、1632 mm。三层滤料滤池自上而下，14层采用重质矿石粒径由 0.58mm依次增加，厚度 14 层为 50 mm，第 5、6 层采用砾石粒径由 832mm 依次增加，厚度为 100 mm 或更大。12、什么叫 “最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时， 反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？(7)答： 最小流态化冲洗流速是指反冲洗时滤料刚刚开始流态化的冲洗速度。 当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。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？答： “大阻力“一词的含义是指配水系统中孔口阻力较大。大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。 但结构复杂； 孔口水头损失大， 冲洗时动力消耗大； 管道易结垢， 增加检修困难。而“小阻力”一词的含义是指配水系统中孔口阻力较小。 小阻力配水系统的优缺点刚好与大阻力配水系统相反。对于冲洗水头优先的虹吸滤池和无阀滤池适用。15、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？(7)答：小阻力配水系统有穿孔滤板、滤砖、滤头等形式。选用时主要考虑流速和阻力等因素。28、所谓 V 型滤池，其主要特点是什么？简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V 型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件。(8)答:V 型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V 字形而得名。其主要特点是： （1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。 （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。普通快滤池运转效果良好， 首先是冲洗效果得到保证。 使用任何规模水厂。 主要缺点是管配件及阀门较多，操作较其它滤池稍复杂。无阀滤池多用于中小型给水工程。优点是：节省大型阀门，造价较低；冲洗完全自动，因而操作管理较方便。缺点是：池体结构较复杂：滤料处于封闭结构中，装、卸困难；冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应的抬高了滤前处理构筑物如沉淀池或澄清池的标高， 从而给水厂处理构筑物的总体高程布置往往带来困难。移动罩滤池适用于大、 中型水厂。 优点： 池体结构简单； 无需冲洗水箱或水塔； 无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时， 池深较浅。缺点：移动罩滤池比其它快滤池增加了机电及控制设备；自动控制和维修较复杂。压力滤池常用于工业给水处理中， 往往与离子交换器串联使用。 其特点是： 可省去清水泵站；运转管理较方便；可移动位置，临时性给水也很使用。但耗用钢材多，滤料的装卸不方便。28、何谓 V 型滤池？其主要特点是什么？答：V 型滤池是法国德格雷蒙公式设计的一种快滤池，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V 字形而得名。其主要特点是： （1）V 型槽底设有一排小孔，既可作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用； （2）可用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。反冲洗时，由于“均质滤料” ，不发生水力分级现象，提高滤层含污能力。 （3）气水反冲洗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。答：各种物质介绍见下表：名称定义自由性氯以次氯酸，次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯主要是次氯酸起作用，它为中性分子，能扩散到带负电的细菌表面， 并通过细胞的细胞壁穿透到细胞内部， 起到氧化作用破坏细胞的酶系统而杀死细胞化合性氯以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯的一部分它使微生物的酶被氧化失效， 破坏微生物正常的新陈代谢，从而使微生物死亡。消毒机理消毒效果当水中存在有机物和苯酚时， 氯胺消毒经济有效，有后续消毒效果，技术成熟； 不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少有消毒副产物THMs 的生成，能较长时间保持水中余氯。但是，消毒作用缓慢。杀菌能力差3、水的 pH 值对氯消毒作用有何影响？为什么？(7)答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl 起作用：Cl2+ H2OHOCl+HClHOClH+ OCl因为起消毒作用的是 HOCl，而 pH 值 HOCl 与 OCl的相对比例取决于温度和 PH 值。pH值较高时，OCl居多，pH9 时，OCl接近 100%；pH 值较低时，HOCl较多，当PH6时，HOCl 接近 100%，当pH=7.54 时，HOCl 与 OCl的量相当。所以，要保持好的的消毒效果，需要调整 pH 值。4、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？答： （1）当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时， 水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。1 区：无余氯，消毒效果不可靠；2 区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl；3 区： 2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O， 有效氯减少， NH2Cl 被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点 B；4 区：胺与 HOCl 反应完，自由性余氯增加。（2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物（3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成 THMs 后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？(7)答：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖， 管网中尚须维持少量剩余氯， 这部分剩余氯称做余氯。即加氯量超过需氯量时，剩余的那部分氯称做余氯。作用：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。第一章 给水系统1. 由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？水源方式属于地表水给水系统，按供水方式属于自流给水系统。 2. 给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。输配水系统。3. 给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中一部分设施？不是。大城市通常不设调节构筑物； 地下水水质好可以省略水处理构筑物； 水源处于适当高程， 可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去； 城市附近山上有泉水时， 可建泉室供水系统不设泵站。4. 什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？统一给水：用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。分质给水：水源经不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户。 分压给水：根据水压要求不同而供水。 用得最多的是统一给水系统。 5. 水源对给水系统布置有哪些影响？当地有丰富的地下水，可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。 水源处于适当高程，能重力输水，可省去泵站；有泉水的，可建泉室。 地表水为水源时，上游取水，加以处理。水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统。枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时，采用跨流域、远距离取水方式。6. 工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？循环给水系统，火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。 复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。7. 工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用？查明水源水质和取水量， 各用水部门的工艺过程和设备， 现有计量仪表的状况， 测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等，按厂区给水排水管网图核对，对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。了解工厂用水现状，采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表，减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。第二章 设计用水量1. 设计城市给水系统时应考虑哪些用水量？综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。 工业企业生产用水和工作人员生活用水。 消防用水。浇洒道路和绿地用水。 未预计水量及管网漏失水量。2. 居住区生活用水量定额是按哪些条件制定的？城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率3. 影响生活用水量的主要因素有哪些？水资源、气候条件、生活习惯 4. 城市大小和消防流量的关系如何？中小城市消防流量所占比例较大 5. 怎样估计工业生产用水量？根据工业用水的以往资料，按历年产值用水增长率推算。根据单位工业产值的用水量、 工业用水量增长率与工业产值的关系， 或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。 6. 工业企业为什么要提高水的重复利用率？降低工业用水单耗。7. 说明日变化系数 Kd 和时变化系数 Kh 的意义。它们的大小对设计流量有何影响？Kd;一年中最高日用水量与平均日用水量比值。 Kh:最高一小时用水量与平均用水量比值。数值越大，设计流量越大。第三章 给水系统的工作情况1. 如何确定有水塔和无水塔时的清水池调节容积？有水塔时，清水池容积由一、二级泵站供水量曲线确定。 无水塔时，由一级泵站供水量和用水量曲线确定。2. 取用地表水源时，取水口、水处理构筑物、泵站和管网等按什么流量设计？3. 影响生活用水量的主要因素有哪些？水资源、气候条件、生活习惯4. 城市大小和消防流量的关系如何？中小城市消防流量所占比例较大 5. 怎样估计工业生产用水量？根据工业用水的以往资料，按历年产值用水增长率推算。根据单位工业产值的用水量、 工业用水量增长率与工业产值的关系， 或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。 6. 工业企业为什么要提高水的重复利用率？降低工业用水单耗。7. 说明日变化系数 Kd 和时变化系数 Kh 的意义。它们的大小对设计流量有何影响？Kd;一年中最高日用水量与平均日用水量比值。 Kh:最高一小时用水量与平均用水量比值。数值越大，设计流量越大。有水塔时，尽量接近用水量曲线，分三级供水。4. 清水池和水塔起什么作用？哪些情况下应设置水塔？调节泵站供水量和用水量流量差值。小城市用水量不均匀时，可以设置水塔，工业用水按生产要求可以设置水塔。5. 有水塔和无水塔的管网，二级泵站的计算流量有何差别？没有水塔时，流量按最高日最高时计算；有水塔时，按用水量变化曲线拟合。6. 无水塔和网前水塔时，二级泵站的扬程如何计算？Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn 7. 写出消防时的二级泵站扬程计算式。Hp=Zc+Hf+hs+hc+hn第十五章 混凝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。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。2、混凝过程中，压缩双电层和吸附-电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的 pH 值的关系。答：压缩双电层机理：由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。 当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高， 则扩散层的厚度减小。 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少， 因此相互间的吸引力相应变大。 从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。吸附-电中和机理：胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷， 减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。 此时静电引力常是这些作用的主要方面。 上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多， 凝聚效果反而下降的现象， 可以用本机理解释。因为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。 硫酸铝混凝作用机理及其与水的 pH 值的关系：Ph3 时,吸附-电中和作用。Ph3 时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表面，分子量越大，吸附作用越强。3,高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？答：在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制， 如投加量过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围， 而无空白部位去吸附其他的高分子链， 结果造成胶粒表面饱和产生再稳现象。 已经架桥絮凝的胶粒， 如受到剧烈的长时间的搅拌， 架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒表面，造成再稳定状态。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 明矾 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）有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）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 易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低; 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、铁盐为高，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+会使处理后的水带色； 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5、什么叫助凝剂？常用的助凝剂有哪几种？在什么情况下需要投加助凝剂？答：在单独使用混凝剂不能取得预期效果时， 需投加某种辅助药剂以提高混凝效果， 这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常是高分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥。常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸钠等。当单独使用混凝剂效果不佳时采用助凝剂， 例如：对于低温、低浊度水采用铝盐或铁盐混凝时，形成絮粒往往细小松散，不易沉淀。 当加如少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。 6、为什么有时需将 PAM在碱化条件下水解成 HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？答：PAM 聚丙烯酰胺，混凝效果在于对胶体表面具有强烈的吸附作用，在胶粒之间形成桥联。由于酰胺基之间的氢键作用，线性分子往往不能充分伸展开来，致使桥架作用消弱。为此，通常将PAM 在碱性条件下（ pH10）进行部分水解，生成阴离子型水解聚合物（HPAM） PAM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%较好。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。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？在絮凝阶段通常以 G 和 GT 值作为控制指标。可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。9.絮凝过程中，G 值的真正涵义是什么？沿用依旧的 G 值和 GT 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G 值公式水质条件下使曝气除铁法增加困难，可用什么措施解决？ 答：水的碱度不足会影响氧化速率使曝气除铁法增加困难，将PH 值增大到 7.0 以上可解决。 9 8 7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。Q/AuiE 去除率由式子可知：悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除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 和提高 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：0 表面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粒中的最小颗粒的沉速。7.设计平流沉淀池是根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速?为什么?答:设计平流沉淀池是根据表面负荷.因为根据 E=AQui/可知,悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除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.8.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?答:平路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.增加出水堰的长度，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，降低堰口的流量负荷。9.斜管沉淀池的理论根据是什么?为什么斜管倾角通常采用60 度?答：斜管沉淀池的理论根据：根据公式E=AQu/，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，根据生产实践，故倾角宜为 60度。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。主要构造 工作原理主要特点 悬浮澄清池气水分离器，澄清室，泥渣浓缩室等加药后的原水经汽水分离（作用：分离空气，以免进入澄清池扰动泥渣层）从配水管进入澄清室，水自下而上通过泥渣层，水中杂质被泥渣层截留，清水从集水槽流出，泥渣进入浓缩室浓缩外运。一般用于小型水厂，处理效果受水质，水量等变化影响大，上升流速较小。脉冲澄清池脉冲发生器， 进水室 ，真空泵， 进水管 ，稳流板原水由进水管进入进水室， 由于真空泵造成的真空使进水室水位上升， 此为进水过程，当水位达到最高水位时，进气阀打开通入空气，进水室的水位迅速下降，此为澄清池放水过程。通过反复循环地进水和放水实现水的澄清。澄清池的上升流速发生周期性的变化， 处理效果受水量水质水温影响较大， 构造也较复杂。机械搅拌澄清池 第一絮凝室， 第二絮凝室 ，分离室 加药后的原水进入第一絮凝室和第二絮凝室内与高浓度的回流泥渣相接触， 达到较好的絮凝效果，结成大而重的絮凝体， 在分离室中进行分离。 泥渣的循环利用机械进行抽升水力循环澄清池第一絮凝室， 第二絮凝室 ，泥渣浓缩室 ，分离室 ，喷嘴原水从池底进入，先经喷嘴高速喷入喉管， 在喉管下部喇叭口造成真空而吸入回流泥渣。 原水和泥渣在喉管剧烈混合后被送入两絮凝室，从絮凝室出来的水进入分离室进行泥水分离。泥渣一部分进入浓缩室，一部分进行回流。结构较简单， 无需机械设备， 但泥渣回流量难以控制， 且因絮凝室容积较小， 絮凝时间较短，处理效果较机械澄清池差十七章 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。2、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。答： 使用双层滤料、 三层滤料或混合滤料及均质滤料等滤层组成以改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀现象，提高滤层含污能力。发展趋势略 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 4060m 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。4、清洁滤层水头损失与哪些因素有关？过滤过程中水头损失与过滤时间存在什么关系？可否用数学式表达？答：因素：滤料粒径、形状、滤层级配和厚度及水温。 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，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损失的增加。数学表达式：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“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6.什么叫“负水头”?它对过滤和冲洗有何影响?如何避免虑层中“负水头”的产生?在过虑过程中,当虑层截留了大量的杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深时,便出现负水头现象.负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊.气囊对过滤有破坏作用,一是减少有效过滤面积,使过滤时的水头损失及虑层中孔隙流速增加 ,严重时会影响虑后水质;二是气囊会穿过虑层上升,有可能把部分细虑料或轻质虑料带出,破坏虑层结构.反冲洗时,气囊更易将虑料带出虑池.避免出现负水头的方法是增加砂面上水深,或令虑池出口位置等于或高于虑层表面,虹吸虑池和无阀虑池所以不会出现负水头现象即是这个原因.7.什么叫虑料 “有效粒径” 和 “不均匀系数” ?不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响? “均质虑料”的涵义是什么?虑料的有效径粒是指通过虑料重量的筛孔孔径,不均匀系数表示虑料粒径级配.不均匀系数愈大,表示粗细尺寸相差愈大,颗粒愈不均匀,这对过滤和冲洗都很不利.因为不均匀系数较大时,过滤时虑层含污能力减小;反冲洗时,为满足粗颗粒膨胀要求,细颗粒可能被冲出虑池,若为满足细颗粒膨胀要求,粗颗粒将得不到很好清洗,如果径粒系数愈接近 1,虑料愈均匀,过滤和反冲洗效果愈好,但虑料价格提高.8.双层和多层虑料混杂与否与那些因素有关?虑料混杂对过滤有何影响?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9.虑料承托层有何作用?粒径级配和厚度如何考虑?承托层作用,主要是防止虑料从配水系统中流失,同时对均布冲洗水也有一定作用.为防止反冲洗时承托层移动,对虑料虑池常采用”粗-细-粗”的砾石分层方式.上层粗砾石用以防止中层细砾石在反冲洗过程中向上移动;中层细砾石用以防止砂虑料流失.下层粗砾石则用以支撑中层细砾石.具体粒径级配和厚度,应根据配水系统类型和虑料级配确定 .对于一般的级配分层方式,承托层总厚度不一定增加,而是将每层厚度适当减小.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 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.11 公式（17-2）与公式（17-11）有何异同？后者是否可用于过滤， 前者是否可用于反冲洗？为什么？答：公式（17-11）与（17-2）的差别在于：公式右边多了紊流项（第二项） ，而层流项（第一项）的常数值稍小。故前式适用于层流、过渡区和紊流区。后者可用于过滤，前者不用于反冲洗。12 什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？答： 当滤料粒径、 形状、 密度、 滤层厚度和空隙率以及水温等已知时， 将式 （17-11） 和 （17-13）绘成水头损失和冲洗流速关系图， 得图 17-13。图中的 Vmf 是反冲时滤料刚刚开始流态化的冲洗流速，称“最小流态化冲洗流速” 。有欧根公式和图 17-13 易知，反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。 13 气-水反冲洗有哪几种操作方式？各有何优缺点？答：操作方式有以下3 种：1）先用空气反冲，然后再用水反冲。2）先用气-水同时反冲，然后再用水反冲。3）先用空气反冲，然后用气-水同时反冲，最后再用水反冲。高速水流反冲虽然洗操作方便，池子和设备较简单，但是冲洗耗水量大，冲洗结束后， 滤料上细下粗分层明显。采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果，有节省冲洗水量。同时，冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀， 冲洗结束后， 滤层不产生或不明显产生上吸下粗分层现象，即保持原来滤层结构，从而提高滤层含污能力。 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：配水系统开孔比为为大阻力配水系统；为中阻力配水系统；为小阻力配水系统。 大阻力配水系统的优点是配水均匀性好，但结构复杂，孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难，此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用小阻力配水系统可以克服上述缺点。原理和推导过长，见书P337-339。15、小阻力配水系有哪些形式？各有何优缺点？答：小阻力配水系的形式有：钢筋混凝土穿孔（或缝隙）滤板；穿孔滤砖；滤头。 用时主要考虑的因素有：造价、配水均匀性、孔口易堵塞性、强度、耐腐蚀性16、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。答：为达到及时均匀地排出废水，冲洗排水槽设计必须符合以下要求：（1）冲洗废水应自由跌落入冲洗排水槽。槽内水面以上一般要有7cm 左右的保护高度以免槽内水面和滤池水面连成一片，使冲洗均匀性受到影响。（2）冲洗排水槽内的废水，应自由跌落进入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起壅水现象。（3）每单位长的溢入流量应相等。（4）冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的25%，以免冲洗时，槽与槽之间水流上升速度会过分增大，以致上升水流均匀性受到影响。（5）槽与槽中心间距一般为 1.5-2.0m。间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点流入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性。（6）冲洗排水槽高度要适当。槽口太高，废水排除不净；槽口太低，会使滤料流失。 17、公式（17-38）是经验公式还是根据水力学导出？答：根据水力学导出18、冲洗水塔或冲洗水箱高度和容积如何确定？答：容积 V=0.09qFtV-水塔或水箱容积 m3 F-单格滤池面积 m2 t-冲洗历时 min 水塔或水箱底高出滤池冲洗排水槽顶距离：H=h1+h2+h3+h4+h5 h1 -从水塔或水箱至滤池的管道中总水头损失,m h2-滤池配水系统水头损失,m h2 =（q/10）2 (1/2g ) h3 承托层水头损失，m h3 =0.022qZ q-反冲洗强度 L/（sm2 ） Z-承托层厚度，m h4 滤料层水头损失.mh5 备用水头，一般取 1.5-2.0m19、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？答：管廊布置有多种形式：（1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内。优点是：
