2022年给水工程课后思考题答案3.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 十四章:1、水中杂质按尺寸大小可分成几类?明白各类杂质主要来源、特点 及一般去除方法;答:水中杂质按尺寸大小可分成三类:)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;自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 .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;)溶解杂质,分为有机物和无机物两类;它们
2、与水所构成的均 相体系,外观透亮,属于真溶液;但有的无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;源污染,也有自然存在的;有机溶解物主要来源于水2、概略表达我国自然地表水源和地下水源的特点;8 答:1)、我国水文地质条件比较复杂;各地区地下水中含盐量相差很大,但大部分地下水的含盐在200500mg/L 之间;一般情形下,多雨地区含盐量较低;干旱地区含盐量较高;地下水硬度高于地表水,我国地下水总硬度通常在 60300mg/L(以 CaO计)之间,少数地区有时高达300700mg/L;我国含铁地下水分布较广, 比较集中的地
3、区是松花江流域和长江 中、下游地区;黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水;含铁量名师归纳总结 通常为 10 mg/L 以下,个别可高达30mg/L;第 1 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 地下水中的锰与铁共存, 但含铁量比铁不; 我国地下水含有锰量 一般不超过 2 mg/L 3 mg/L ;个别高达 30 mg/L;2)、我国是世界上高浊度水河众多的国家之一;西北及华北地区 流经黄土高原的黄河水系、海河水系及长江中、上游等,河水含砂量 很大,华北地区和东北和西南地区大部分河流,浊度较低;江河水的 含盐量和硬度较低;总的来说,我国大部
4、分河流,河水含流量和硬度 一般均无碍于生活饮用;(作为给水水源,江河水水质具有哪些特点?答:水中悬浮物和胶态杂质含量较多,浊度高于地下水;江河水的含 盐量和硬度较低;江河水最大的确定是:宜受工业废水、生活污水及 其他各种人为污染,因而水的色、臭、味变化较大,有毒或有害物质 易进入水体;水温不稳固,夏季常不能满意工业冷却用水的要求;)(2、作为给水水源,地下水水质具有哪些特点?答:地下水水质、水温较稳固;地下水硬度高于地表水,地下水中的 铁常与锰共存,超过饮用水标准,需经处理方可使用,含盐量各硬度 较高;)3、明白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;
5、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;其次类是对人体健康有益但不期望过量的化学物质;第三类是对人体健康无益但一般情形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进展;在化工生产过程中, 反应器只作为化学反应设备来独立讨论,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讨论,包括化学
6、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、讨论;名师归纳总结 5、试举出 3 种质量传递机理的实例;7 第 2 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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)、主流传递: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,是由主流迁移和化学引起的;2)、分子扩散传递: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,状态,浓度
7、梯度消逝;如平流池等;最终趋于匀称分布3)、在绝大多数情形下,水流往往处于紊流状态;水处理构筑物 中绝大部分都是紊流扩散;6、3 种抱负反应器的假定条件是什么?讨论抱负反应器对水处理设备的设计和操作有何作用;答:3 种抱负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: 反应器内物料完全匀称混合且与输出 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淌,而无 扩散作用,这种流型唯独的质量传递就是平行流淌的主流传递;4)在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺进展
8、;在化工 但在水处理中,生产过程中,反应器只作为化学反应设备来独立讨论,含义较广泛;很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、讨论;介绍反应器概念,目的就是供应一种分析讨论水处理工艺设备的方法和思路;名师归纳总结 7、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的单个CSTR型反应器成效第 3 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 好?8 答:假如采纳多个体积相等的CSTR型反应
9、器串联使用, 就第 2 只反应器的输入物料浓度即为第 1 只反应器的输出物料浓度,以此类 推;设为一级反应,每只反应器可写出如下公式:1=11tkC = C 011;C = C 111t; CntkkCn全部公式左边和右边分别相乘:C1C2C3Cn111n t1ktC0C1C2Cn11kt1kt1kt1Cn1nT;C01tk式中t 为单个反应器的反应时间;总反应时间串联的反应器数愈多,所需反应时间愈短,理论上,当串联的反应器数 n时,所需反应时间将趋近于CMB型和 PF型的反应时间;8、混合与返混合在概念上有何区分?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
10、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,全部物料在 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” ;明显,在 PF反应器内,是不存在返混现象的;造成返混的缘由,主要是环流、对流、短流、流速不匀称、设备中存在死角以及物质扩散等等;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9、PF型和 CMB型反应器为什么成效相同?两者优缺点比较;答
11、:在推流型反应器的起端(或开头阶段) ,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(或反应时间的连续),物料浓度逐步降低,反应速度也随之逐步减小;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,仍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讨论 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、流速不匀称等;这种模型与实际所讨论的对象基本等效
12、, 不必去深究扩散机理及其它细节,备的分析讨论中采纳此模型更简洁便利;十五章:所以在对水处理设1、微污染主要指水源水中、含量增加;答:有机物,氨氮2、聚丙烯酰胺既是剂,也是剂;答:混凝,助凝3、高分子混凝剂投量过多时,为什么混凝成效反而不好?答:当高分子物质投量过多时,将产生“ 胶体爱护” 作用;“ 胶体保护” 可懂得为: 当全部胶粒的吸附面均被高分子掩盖以后,两胶粒接近时,就受到高分子的阻碍而不能集合;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;
13、4、目前我国自来水厂内常用的无机混凝剂有哪些?常用的助凝剂有 哪些?名师归纳总结 答:目前,我国自来水厂内常用的无机混凝剂包括铝系和铁系;其中,第 5 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 铝系混凝剂包括硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝;铁系混凝剂包括三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁以及聚合氯化铁;水厂内常用的助凝剂有:骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等;5、什么是助凝剂?在什么情形下需投加助凝剂?答:当单独使用混凝剂不能取得预期成效时,需投加某种帮助药剂以提高混凝成效,这种药剂称为助凝剂;助凝剂通常为高分子物质;其 作用
14、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,采纳铝盐或铁 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;6、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题,它们对搅拌的要求有何不同?为什么?混合的目的是使胶体颗粒凝结脱稳,在混合过程中,必需要使混凝剂的有效成分快速匀称地与水中胶体颗粒接触产生凝结作用,所以混合过程要求剧烈、快速、 短时,在尽可能短的时间内使混凝剂匀称分散到原水中;絮凝反映的目的就是要制造促使细小颗粒有效碰撞逐步增长成大颗粒,最终使颗粒能重力沉降,实现固液分别;要完成
15、有效的同向絮凝,需满意两个条件:1、要使细小颗粒产生速度梯度,同时要求整个絮凝池中颗粒运动速度必需由快到慢逐级递减,才能保证已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒不会破裂,保证絮凝成效;2、要有足够的反应时间,使颗粒逐步增长到可以重力沉降的尺寸;9、在絮凝过程中,为什么G值应自进口至出口逐步减小?答:为了适应絮体增长的需要, G值在进口处较大, 此时,絮凝初期,絮凝体尺寸较小,无破裂之虑,采纳较大的G值;絮凝后期,絮体尺名师归纳总结 寸较大,采纳较小的G值,而且沿水流方向是逐步递减的;第 6 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 11、影响混凝成效的
16、主要因素有哪些?答:影响混凝成效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12、混凝剂有哪几种投加方式?各有何优缺点及适用条件?答:混凝剂常见的投加方式有: (1)泵前投加;这种方式安全牢靠,一般适用于取水泵房距水厂较近者不大于 处理构筑物较远时,不易采纳泵前投加;150m,当取水泵房距水厂 2)高位水池重力投加;当取水泵房距水厂较远者, 应建造高架溶液池利用重力将药液投入水泵 压水管上,或者投加在混合池入口处;这种投加方式安全牢靠,但溶 液池位置较高;(3)水射器投加; 这种投加
17、方式设备简洁, 使用便利,溶液池高度不受太大限制, 但水射器效率较低, 易磨损;(4)泵投加;有利于药液与水的混合;采纳计量泵最是和混凝剂自动掌握系统;16、采纳机械絮凝池时, 为什么采纳 34 档搅拌器且各档之间需用隔 墙分开?答:单个机械絮凝池接近于CSTR型反应器,故宜分格串联;分格越多,越接近于 PF 反应器,絮凝成效越好,但分格过多,造价增高且增加修理工作量,一般采纳34 挡分格,每格均安装一台搅拌机,各挡搅拌机之间用隔墙分开以防止水流短路;为适应絮凝体形成规 律,第一格内搅拌强度最大,而后逐格削减,从而速度梯度 G值也相 应由大到小十六章:1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀?7
18、 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;利用名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体,称为絮凝沉淀;再通过自由沉淀的沉淀3、明白肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途;8 答:肯奇沉淀理论: Ct=C0H0/H t 其中高度为 Ht、匀称浓度为 Ct 的沉淀管中所含悬浮物量和原先高度为H0、匀称浓度为 C0 的沉淀管中所含悬浮物量相等; 这种理论使用于较短的
19、沉淀管作试验,来估计实际沉淀成效;1、抱负沉淀池应符合哪些条件?依据抱负沉淀条件,沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何?7 答:抱负沉淀池应符合以下 态;2)水流沿着水平方向流淌;3 个条件: 1)颗粒处于自由沉淀状 3)颗粒沉到池底即认为已被去除;依据抱负沉淀条件,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成效的因素有哪些?答:实际平流沉淀池偏离抱负沉淀池条件的主要缘由有:(1)沉淀池实际水流状况对沉淀成效的影响;由于如下缘由引起水 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
20、)凝结作用的影响 6、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何?两者涵义有何区分? 7 答:颗粒的截留沉速 u0与沉淀池表面负荷Q/A相等;但含义不同,表面负荷代表自池顶 A 开头下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速;而截留沉速 u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速;7、设计平流沉淀池主要依据沉淀时间、表面负荷仍是水平流速?为什么? 7 答:设计平流沉淀池的主要掌握指标是表面负荷或停留时间,从理论上说, 采纳前者较为合理, 但是以停留时间作为指标所积存的经名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 验较多;在
21、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依据;8、平流沉淀池进水为什么采纳穿孔隔墙?出水为什么往往采纳出水 支渠?答:平流沉淀池要求进水区是使水流匀称地分布在整个进水截面 上,并尽量削减扰动;一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池,通过穿孔墙将水流匀称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,而采纳出水支渠的形式; (或答:平流沉淀池进水采纳穿孔隔墙 是为防止絮凝体破裂, 而出水采纳出水支渠是使水尽量匀称流出,同 时是为了降低堰口的流量符合; )9、斜管沉淀池的理论依据是什么?为什么斜管倾角通常采纳 60 ?答
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