第二章习题 水的物理化学处理方法
水质工程学习题08
水质工程学（上）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
2.各种典型水质特点。
3.《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 分类指标。
第2章水的处理方法概论1.水的主要物理化学处理方法。
2.反应器原理用于水处理有何作用和特点？3. 反应器的类型。
4.典型给水处理工艺流程。
第3章凝聚和絮凝例题1.设已知K＝5.14×10-5，G＝30s-1。
经过絮凝后要求水中颗粒数量浓度减少3/4，即n0/n M=4，试按理想反应器作以下计算：1）采用PF型反应器所需絮凝时间为多少分钟？2）采用CSTR反应器（如机械搅拌絮凝池）所需絮凝时间为多少分钟？3）采用4个CSTR型反应器串联所需絮凝时间为多少分钟？解：1）将题中数据代入公式得：t＝ln4/(5.14×10-5×30)＝899s＝15min2）将题中数据代入公式得：t＝（4-1）/(5.14×10-5×30)＝1946s＝32min3）将题中数据代入公式得：t＝（41/4-1）/(5.14×10-5×30)＝269s总絮凝时间T＝4t＝4×269＝1076s＝18min由此可知，推流型絮凝池的絮凝效果优于单个机械絮凝池，但采用4个机械絮凝池串联时，絮凝效果接近推流型絮凝池。
2. 某地表水源的总碱度为0.2mmol/L。
市售精制硫酸铝（含Al2O3约16％）投量为28mg/L。
试估算石灰（市售品纯度为50％）投量为多少mg/L。
解：投药量折合Al2O3为28mg/L×16％＝4.48mg/L，Al2O3分子量为102，故投药量相当于4.48/102=0.044 mmol/L，剩余碱度取0.37 mmol/L，则得：[CaO]=3×0.044－0.2+0.37＝0.3 mmol/LCaO分子量为56，则市售石灰投量为：0.3×56/0.5=33 mg/L。
水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理是指通过物理和化学方法来去除水中的杂质、改善水的质量。
常见的水的物理化学处理方法包括：
1. 混凝：混凝是指将水中悬浮的颗粒物聚集在一起形成较大的颗粒，以便于后续的沉淀或过滤。
混凝通常使用化学混凝剂，如铁盐、铝盐或聚合氯化铝等，使颗粒物之间产生静电吸引力，从而使其凝聚成团。
2. 凝聚：凝聚是指利用颗粒物之间的物理作用力使其聚集成较大的聚团，以便于后续的沉淀或过滤。
常见的凝聚方法有板框过滤、离心沉淀和静态沉淀等。
3. 溶解气体的除气：通过加热、增加气体接触面积或降低水压等方式，利用溶解度的差异，将水中的气体除去。
4. 活性炭吸附：活性炭是一种对有机物有较强吸附能力的吸附剂。
将水通过活性炭层，可以将水中的有机物、异味物质等吸附在活性炭表面，从而提高水的纯净度。
5. 水中的杂质通过化学反应转化或沉淀，如pH调节、氧化还原反应、络合反应等。
6. 过滤：通过过滤杂质颗粒物的方法来净化水质，常见的过滤材料有石英砂、
陶瓷、活性炭、滤纸等。
这些处理原理可以根据水质的不同进行组合应用，以提高水的质量。
水的物理、化学及物理化学处理方法
水的物理、化学及物理化学处理方法简介（一）物理处理方法利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。
物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。
物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。
常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。
（1）格栅与筛网格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。
格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。
筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。
筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。
在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。
在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。
（2）沉淀沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。
这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。
按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。
水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。
按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。
（3）气浮气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。
通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。
其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。
浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。
实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的微小气泡；二是必须使气泡粘附与分离的悬浮物而上浮达到分离。
环境工程习题
习题第一章水质与水体自净1．什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？水体环境保护和给水排水工程技术的任务是什么？2．地下水和地面水的性质有哪些主要差别？为什么选择民用给水水源时，应尽先考虑地下水？工业给水的水源应该怎样来考虑？3．试讨论天然水中可能含有的物质及其对饮用和工业生产的影响。
4．在我国饮用水水质标准中，最主要的有那几项？制定这几项标准的根据是什么？5．制定了饮用水水质标准，为什么对于给水水源的水质还要提出要求？主要有哪些要求？6．对于工业用水水质主要有哪些要求?7．废水是怎样分类的？8．废水水质指标主要有哪些？它们为什么重要？9．试讨论生活污水和工业废水的特征。
10．为什么制定了地面水水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准的主要内容有哪些？11．什么叫生化需氧量？试比较生化需氧量和化学需氧量。
12．有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行。
这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物的情况是怎样的呢？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？13．生化需氧量间接表示废水的有机物含量，废水中有机物的量是一定的为什么第一段生化需氧量随温度的不同而发生变化？14．如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的２天20℃生化需氧量为200mg／L，求该污水20℃时５天的生化需氧量（BOD5）（20℃时，Ｋ1＝0.1d–1）。
15. 根据某污水处理厂的资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为100升，试求该污水的BOD5浓度（以毫克／升计）。
16. 含水率为99％的活性污泥，浓缩至含水率97% 其体积将缩小多少？17．控制水体污染的重要意义何在？18．什么是水体的正常生物循环？向水体中排放的污染物质过多为什么能破坏水体的正常生物循环？19. 什么叫水体的自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？其变化规律如何？根据氧垂曲线，可以说明些什么问题？20．研究水体自净在水污染控制工程中有何重要意义？21．进行水体污染的调查，主要要采取哪些步骤？22．在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于4毫克／升为根据的，但在北方严寒地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是什么原因？。
水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理水的物理化学处理原理主要包括以下几个方面：悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除。
下面将详细介绍每个处理原理。
首先是悬浮物去除。
悬浮物是指水中悬浮的固体颗粒，例如泥沙、胶体等。
常见的物理处理方法有澄清、过滤和沉淀。
澄清是利用物理方法使悬浊物分散均匀，使其悬浮在水中。
过滤是通过过滤介质，例如砂石、活性炭等，将悬浊物截留下来，从而实现去除悬浮物的目的。
沉淀是利用物理方法使悬浊物沉降到底部，通过沉淀池或沉淀槽来收集沉淀物。
其次是溶解物去除。
溶解物是指水中溶解的颗粒（离子）状物质，包括硬度物质、有机物质等。
常见的物理处理方法有蒸馏、反渗透和电离交换。
蒸馏是将水加热，使其蒸发后再冷凝成纯净水，从而实现去除溶解物的目的。
反渗透是利用半透膜将溶解物截留下来，使水通过膜的纯净面，从而实现去除溶解物的目的。
电离交换是利用树脂将溶解物中的离子吸附去除，再通过再生使树脂恢复吸附能力。
颜色去除是指水中有色物质的去除。
常见的物理处理方法有吸附、沉淀和过滤。
吸附是利用吸附剂吸附有色物质，使其从水中吸附出来。
沉淀是利用化学反应使有色物质沉淀到底部。
过滤是通过过滤介质将有色物质截留下来。
杂质去除是指水中的杂质（如铁、锰等）的去除。
常见的物理处理方法有氧化、过滤和沉淀。
氧化是利用强氧化剂将杂质氧化成沉淀物，再通过过滤或沉淀将其去除。
过滤和沉淀原理与前面的悬浮物去除和溶解物去除类似。
细菌去除是指水中细菌的去除。
常见的物理处理方法有紫外线灭菌和过滤。
紫外线灭菌是利用紫外线的辐射杀灭细菌。
过滤是通过过滤介质将细菌截留下来。
最后是气体去除。
水中常见的气体有氧气、二氧化碳等。
氧气可以通过曝气方式增加水中的溶解氧，从而达到氧气去除的目的。
二氧化碳可以通过通入空气或加入复碱来去除。
综上所述，水的物理化学处理原理涵盖了悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除等方面。
通过不同的处理方法，可以去除水中的各种污染物质，从而获得清洁的水资源。
chap2-1格栅&筛网&微滤机&离心分离
转鼓式筛网示意图
1.3 微滤机
微滤机具有占地面积小、过滤能力大、 操作方便等优点，可用于自来水厂原水过 滤以去除藻类、水蚤等浮游生物，也可用 于工业用水的过滤处理、工业废水中有用 物质的回收(如造纸废水的白水微滤净化和 纸浆回收)以及污水的最终处理等。
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微滤机结构示意图
冲洗 设备 出 水 排 渣 转 鼓 水槽 池
30
平流式沉砂池设计
无沉淀实验资料时，按公式计算： 1. 沉砂池的水流断面积 A = Qmax / u 2. 池总宽度 B = A / h2 ;单宽b= B/n 3. 池长 L = u t 4. 沉砂斗所需容积 V=（86400 Qmax X1T）/ Kz · 106 5. 池总高 H = h1 + h2 + h3 6. 验算最小流速 u min= Qmin /n1 wmin
38
3. 离心分离
理论基础 物体高速旋转时产生离心力场，在离心力场内各质 点将受到比本身重力大得多的离心力，这离心力的大 小取决于物质的质量。 高速旋转的物体能产生离心力，含悬浮物的废水在 高速旋转时由于悬浮物和废水的质量不同，因此受到 的离心力大小也不同，质量大的被甩向外围，质量小 的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。
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离心分离
压力式水力旋流器
离心力 产生方 式类型
水旋分离设备 重力式水力旋流器 器旋分离设备：离心机
C= （m – m0) u2/ r
分离因素？
a=
离心力 重力
r n2 / 900
F = （m – m0) g
重力式水力旋流器
重力式水力旋流器也称水力旋流沉淀池。废水由 切线方向进入池内，造成旋流。与压力式旋流器 相比，这种水力旋流沉淀池直径要大得多，离心 力的作用减弱，颗粒的分离主要是由重力决定的。 在这两种力的作用下，颗粒被抛向池壁并沉于池 底，定期由抓斗排渣。 压力式水力旋流器的表面负荷比较高，可达 1000m3／m2·h，但水力旋流沉淀池的表面负荷 一般只有25—30m3／ m2·h 。
水质工程学(Ⅰ)例题、思考题、习题答案
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？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分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1?m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大，在水中不稳定，常常悬浮于水流中。
当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉，因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm）,具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。
胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。
溶解物与水成均相，透明。
但可能产生色、臭、味。
是某些工业用水的去除对象，需要特殊处理。
有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点。
（数值可不记）江河水：易受自然条件影响，浊度高于地下水。
江河水年内浊度变化大。
含盐量较低，一般在70～900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大，水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给，水质类似河水，但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味。
湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7.5～43.0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83.7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水。
水质工程学各章习题(自己整理的)
第一章水质与水质标准填空题：1、水的循环包括：和。
2、按水中杂质的尺寸，可以将杂质分为、、三种。
3、含磷物质存在形式：、、；溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。
4、按处理程度污水处理分为：、、。
5、污水的最终出路：、、。
6、城市污水：包括以下四部分、、、。
7、污水复用分：、。
8、有直接毒害作用的无机物：、、、、、。
9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。
10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。
名词解释：1、合流制2、分流制3、 BOD4、 COD5、 TOC6、 TOD7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣8、水体富营养化 ( eutrophication ) 的定义9、水环境容量 10、水体自净问答题：1、污水中含氮物质的分类及相互转换2、什么是水体自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？3、在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于 4mg/L为根据的，但在北方严寒地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是什么原因？4、进行水体污染的调查，主要应采取哪些步骤？5、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？6、 BOD 的缺点、意义？7、什么是“水华”现象？8、什么是“ 赤潮” 现象？9、氧垂曲线的意义，使用时应主意哪些问题？10、写出氧垂曲线的公式，并图示说明什么是氧垂点。
11、河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率 95% ）（水速为0.25m/s），生化需氧量第二章水的处理方法概论填空题：1、水处理按技术原理可分为和两大类。
2、按对氧的需求不同，将生物处理过程分为和两大类。
3、按反应器内的物料的形态可以分为和两大类；按反应器的操作情况可将反应器分为和两大类。
4、列举水的物理化学处理方法：、、、、。
（举出 5 种即可）名词解释：>1、间歇式反应器 2 、活塞流反应器 3 、恒流搅拌反应器 4 、过滤5、吸附 6 、氧化与还原 7 、水的好氧处理 8 、水的厌氧处理9、停留时间 10 、停留时间分布函数 11 、水处理工艺流程问答题：1、水处理工艺流程选择的出发点有哪些？如何确定一个合适的水处理工艺流程？2、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
2蒋展鹏：环境工程学课件：第二章水的物化处理方法
≥0.1或1mm
筛滤截留
格栅 筛网 微滤机
重力沉降 沉砂池
离心分离
旋流分离器 离心机
第二章 水的物化处理方法
一、格栅、筛网和微滤机
1、格栅
主要用途：用于去除可能堵塞水泵机组及管道闸门的粗大悬 浮物，并保证后续处理设施能正常运行。
结构特点：由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，栅 条间形成缝隙。（缝隙宽度和水质决定截留效率）
四、过滤
1、 过滤机理
阻力截留 重力沉降
水中悬浮物的粒径 表层滤料的最小粒径 过滤速度
滤料直径 过滤速度
接触絮凝
滤料直径（比表面积） 荷电量
单层滤池 双层滤池 多层滤池
重力式滤池 压力滤池
慢滤池 快滤池
普通快滤池 虹吸滤池 无阀滤池
第二章 水的物化处理方法
2、普通快滤池
第二章 水的物化处理方法
（1） 过滤工艺过程（过滤、反洗）
出水
取样栓 排泥
投药
电动机 投药
澄清水 泥浆池
二次混合及反应区 转动 叶轮
竖管
孔口 原水
浓缩斗
一次混合及反应区
回流区
罩
排泥及放空
机械加速澄清池
第二章 水的物化处理方法
（2） 常见澄清池
悬 浮 澄 清 池
泥渣悬浮层
强制 出水槽
反应罩
进水 穿孔管
排泥 泄水 穿孔管 穿孔管
检修人孔
第二章 水的物化处理方法
u1 u0 v
u1
h
t (1.5 ~ 2.0)t0
L
第二章 水的物化处理方法
q0
Q A
H
2、普通沉淀池
（1）类型
全部习题-排水工程
《排水工程》（下）习题作业第一章总论1.试归纳污染物的类别、危害及相应的污染指标。
2.含氮有机物的好氧分解过程分氨化和硝化两个阶段，这两个阶段能否同时进行，为什么？3.固体污染物中，溶解态、胶态及悬浮态是如何划分的？SS、DS、TS各代表什么？4.为什么把废水中的有机物归于同一类污染物？有几种表示其浓度的方法？各有何优缺点？5.什么是废水处理的级别？对于城市污水而言，通常有怎样的级别划分？第二章物理处理6.目前常用的格栅设备有哪几种？格栅系统都由哪几部分组成？7.某城市污水厂的最大设计污水量Q max=0.4m3/s，总变化系数K=1.39，求粗格栅各部分尺寸8.沉砂池的作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？它们各自优缺点是什么？9.已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m3/s，最小设计流量为0.1m3/s，总变化系数Kz=1.5，求平流沉砂池各部分尺寸。
10.已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.8m3/s，求曝气沉砂池的总有效容积、水流断面积、池总宽度、池长等各部分尺寸及每小时所需空气量11.沉淀有哪几种类型？各有何优缺点？说明各种类型的适用范围。
12.某城市污水处理厂最大设计流量43200m3/d，设计人口25万，沉淀时间1.5h，求平流式初次沉淀池各部分尺寸13.某城市设计最大污水量Q max=0.12m3/s，设计人口数N=58000人，求竖流式初次沉淀池各部分尺寸）14.某城市设计最大污水量Q max=43200m3/d，设计人口数N=25万人，求辐流式沉淀池各部分尺寸15.某城市污水处理厂的最大设计流量Q max＝710m3/h，生活污水量总变化系数K=1.5，初次沉淀他采用升流式异向流斜管沉淀他，斜管斜长为1m，倾角为60°，设计表面负荷q＝4m3／(m2·h)，进水悬浮物浓度C1=250mg/L，出水悬浮物浓度C2=125mg/L，污泥含水率平均为96％，求斜管沉淀他各部分尺寸。
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第二章水得物理化学处理方法21 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们得内在区别与特点。
悬浮颗粒在水中得沉降,根据其浓度及特性,可分为四种基本类型:自由沉淀:颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状、尺寸、质量均不改变,下沉速度不受干扰。
絮凝沉淀:沉降过程中各颗粒之间相互粘结,其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大,沉速亦随深度而增加。
拥挤沉淀:颗粒在水中得浓度较大,颗粒间相互靠得很近,在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力得干扰,但颗粒间相对位置不变,作为一个整体而成层下降。
清水与浑水间形成明显得界面,沉降过程实际上就就是该界面下沉过程。
压缩沉淀:颗粒在水中得浓度很高时会相互接触。
上层颗粒得重力作用可将下层颗粒间得水挤压出界面,使颗粒群被压缩。
22 水中颗粒得密度=2、6 ,粒径d=0、1 mm,求它在水温10 ℃情况下得单颗粒沉降速度。
解:6、7×103m/s。
23 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下得沉降数据列于表222中。
试确定理想式沉淀池过流率为1、8m3/m2h时得悬浮颗粒去除率。
试验用得沉淀柱取样口离水面120cm与240cm。
ρ表示在时间t时由各个取样口取出得水样中悬浮物得浓度,ρ0代表初始得悬浮物浓度。
24 生活污水悬浮物浓度300mg/L,静置沉淀试验所得资料如表223所示。
求沉淀效率为65%时得颗粒截留速度。
25 污水性质及沉淀试验资料同习题24,污水流量1 000m3/h,试求:(1)采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需得池数及澄清区得有效尺寸;(2)污泥得含水率为96%时得每日污泥容积。
解:以平流式沉淀池为例:6座池子,长24m,宽5m,有效水深1、8m。
污泥得含水率为96%时得每日污泥容积19、5m3。
26 已知平流式沉淀池得长度L=20m,池宽B=4m,池深H=2m。
今欲改装成斜板沉淀池,斜板水平间距10cm,斜板长度=1 m,倾角60°。
如不考虑斜板厚度,当废水中悬浮颗粒得截留速度=1 时,改装后沉淀池得处理能力与原池相比提高多少倍？解:提高了5倍。
27 试叙述脱稳与凝聚得原理。
胶体脱稳得机理可归结为以下四种:A 压缩双电层:带同号电荷得胶粒之间存在着范德华引力与由ζ电位引起得静电斥力。
这两种力抗衡得结果决定胶体得稳定性。
一般当两胶体颗粒表面距离大于3nm时,两个颗粒总处于相斥状态(对憎水胶体颗粒而言,两胶核之间存在两个滑动面内得离子层,使颗粒保持稳定得相斥状态;对于亲水胶体颗粒而言,其表面吸附了大量得水分子构成水壳,使彼此不能靠近而保持稳定。
)在水处理中使两胶体颗粒间距减少,发生凝聚得主要方法就是在水中投加电解质。
电解质在水中电离产生得离子可与胶粒得反离子交换或挤入吸附层,使胶粒带电荷数减少,降低ζ电位,并使扩散层厚度减小。
B 吸附电中与:胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷得部位有强烈得吸附作用,使得胶粒表面得部位或全部电荷得以中与,减少静电斥力,致使颗粒间易于接近而相互吸附。
C 吸附架桥:如果投加得化学药剂就是能吸附胶粒得链状高分子聚合物,或者两个同号胶粒吸附在同一异号胶粒上,胶粒就能连结、团聚成絮凝体而被除去。
D 网捕作用:含金属离子得化学药剂投入水中后,金属离子会发生水解与聚合,并以水中得胶粒为晶核形成胶体状沉淀物,或者沉淀物析出时吸附与网捕胶粒与之共同沉降下来。
28 铝盐得混凝作用表现在哪些方面？铝盐/铁盐在水处理中发挥得三大作用:A pH值偏低,胶体及悬浮物浓度高,投药量尚不足得反应初期,以Al3+或Fe3+与低聚合度高电荷得多核羟基配合物得脱稳凝聚作用为主;B pH值与投药量适中时,以高聚合度羟基配合物得桥连絮凝作用为主;C pH值较高,胶体及悬浮物浓度较低,投药充分时,以氢氧化物沉淀形式存在得网捕絮凝作用为主。
29 混合与絮凝反应主要作用就是什么？对搅拌各有什么要求？混合得目得就是迅速均匀地将药剂扩散于水中,溶解并形成胶体,使之与水中得悬浮微粒等接触,生成微小得矾花。
这一过程得要求:搅拌强度大,产生激烈湍流,混合时得流速应在1、5m/s以上,混合时间短(不超过2分钟),一般为10～30s。
反应设备得任务就是使细小得矾花逐渐絮凝成较大颗粒,以便于沉淀除去。
反应设备要求水流有适宜得搅拌强度,既要为细小絮体得逐渐长大创造良好得碰撞机会与吸附条件,又要防止已形成得较大矾花被碰撞打碎。
因此,搅拌强度比在混合设备中要小,但时间比较长,常为10～30min。
211 澄清池得工作原理与沉淀池有何异同？澄清池就是完成水与废水得混凝处理工艺(水与药剂得混合、反应以及絮凝体与水分离)得设备。
澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用得介质就是呈悬浮状态得泥渣。
即在反应阶段加入一定浓度得悬浮泥渣,或在反应池中保持一定浓度得悬浮泥渣。
水中得悬浮颗粒与混凝剂作用而形成微小絮凝体后,一旦在运动中与相对巨大得泥渣接触碰撞,就被吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去。
因此,保持悬浮状态得,浓度稳定且均匀分布得泥渣区就是决定澄清池处理效果得关键。
沉淀池就是利用水中悬浮物质自身重力完成水固分离得设备。
212 常见澄清池有哪几种？各有什么优缺点？适用于什么情况？根据泥渣与水接触方式得不同,分为两大类型:(1)泥渣循环分离型:让泥渣在垂直方向不断循环,在运动中捕捉原水中形成得絮凝体,并在分离区加以分离。
常用得澄清池中属于泥渣循环分离型得有机械加速澄清池、水力循环澄清池。
(2)悬浮泥渣过滤型:靠上升水流得能量在池内形成一层悬浮状态得泥渣,当原水自下而上通过泥渣层时,絮凝体被截留。
常用得澄清池中属于悬浮泥渣分离型得有普通悬浮澄清池、脉冲澄清池。
215 水中悬浮物能否黏附于气泡上取决于哪些因素？实现气浮分离过程得必要条件就是污染物粘附在气泡上。
这与气、液、固三相介质间得相互作用有关。
根据热力学得概念,气泡与颗粒得附着过程就是向使体系界面能减少得方向自发地进行得。
θ→0º,该物质不能气浮;θ＜90º,该物质附着不牢,易分离;θ→180º,该物质易被气浮。
其中:θ为气、颗粒与水得接触角。
217 水得软化与除盐在意义上有何差异？水得软化就是降低水中Ca2＋、Mg2＋含量,防止管道、设备结垢得处理。
水得除盐则就是降低部分与全部含盐量得处理。
218 水得软化方法有几种？各有什么特点？①加热软化法——借助加热把碳酸盐硬度转化成溶解度很小得CaCO3与Mg(OH)2沉淀出来,达到软化得目得。
此法只能降低碳酸盐硬度,不能降低非碳酸盐硬度。
目前在工业上已经很少采用了。
②药剂软化法在不加热得条件下,用化学药剂将Ca2＋、Mg2＋以CaCO3、Mg(OH)2得形式沉淀,以去除绝大部分Ca2＋、Mg2＋,达到软化得目得。
常用药剂法为石灰法、石灰纯碱法、石灰石膏法。
由于CaCO3与Mg(OH)2在水中仍有很小得溶解度,所以经此法处理后得水仍有残余硬度,仍然会产生结垢问题。
③离子交换法用离子交换剂上得可交换离子Na+与Ca2＋、Mg2＋交换,其她阴离子成分不改变。
该法可较彻底得脱除水中得Ca2＋、Mg2＋,较前两个方法优越。
219 离子交换树脂得结构有什么特点？试述其主要性能。
废水处理中常用得离子交换剂为离子交换树脂。
它就是人工合成得高分子化合物,由树脂本体(母体)与活性基团两个部分组成。
树脂本体通常就是苯乙烯得聚合物,就是线性结构得高分子有机化合物。
因树脂本体不就是离子化合物不具有离子交换能力,需经适当处理加上活性基团后,才成为离子化合物,才具有离子交换能力。
活性基团由固定离子与活动离子组成,前者固定在树脂网状骨架上,后者则依靠静电力与前者结合在一起,两者电性相反,电荷相等。
221 试述离子交换工艺得操作程序。
离子交换得运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。
(1)交换:离子交换剂上得可交换离子与溶液中其她同性离子间得交换反应。
主要与树脂性能、树脂层高度、水流速度、原水浓度以及再生程度有关。
(2)反洗:目得在于松动树脂层,以便再生时再生液分布均匀,同时还及时清除积存得杂质、碎粒与气泡。
(3)再生:交换反应得逆过程,用较高浓度得再生液恢复树脂得交换能力。
(4)清洗:将树脂层中残余得再生废液清洗掉,直至符合出水水质要求。
222 试述离子交换工艺在废水处理中得应用范围。
(1)软化一般采用钠型阳离子交换柱(固定型单床),再生液用饱与NaCl溶液。
图255 钠型离子交换柱。
(2)除盐需用H+型阳离子交换柱(金属离子与H+交换)与OH型阳离子交换柱(各酸根离子与OH 交换)串联工艺。
图256 H＋柱与OH－柱串联除盐。
(3)重金属废水得处理与金属得回收223 活性炭吸附得基本原理就是什么？吸附作用主要发生在活性炭内部细孔得表面。
每克吸附剂所具有得表面积称为比表面积。
活性炭得比表面积可达500～1700m2/g。
活性炭得吸附量不仅与比表面积有关,而且还取决于细孔得构造与分布情况。
这些细孔得构造主要与活化方法及活化条件有关。
细孔得大小不同,在吸附中所引起得主要作用也就不同。
其中大孔主要为扩散提供通道,影响扩散速度;过渡孔在吸附质孔径小时影响扩散速度,小孔决定吸附量;在吸附质分子大时,影响吸附速度,小孔此时不起作用。
图257 活性炭得微孔结构。
活性炭得吸附特性不仅与细孔构造与分布情况有关,而且还与活性炭得表面化学性质有关。
224 吸附等温线有几种？各种等温线得意义何在？吸附等温线按形状可分为几种类型,其中有代表性得有Langmuir(朗格谬尔)型、BET型与Freundlich(弗伦德利希)型。
225 活性炭吸附操作有几种类型？各有什么特点？活性炭吸附操作类型:间歇吸附、连续吸附、流化床吸附。
226 试分析几种膜分离技术得原理与特点与应用1、电渗析——在直流电场得作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子得选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过),使溶质与水分离得物化过程。
2、渗析法——在半透膜高浓度溶液得一侧施加足够得压力(超过溶液得渗透压),使溶剂从高浓度一侧向低浓度一侧流动得过程。
随着反渗透膜制造技术及装置得迅速发展与完善,反渗透工艺已在海水及苦咸水淡化、饮用水处理、高纯水制备等领域得到了较多得应用。
在电镀、食品工业等废水处理方面也有应用。
3、微滤、超滤与纳滤等——依靠压力与膜进行工作,制膜得原料也就是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等,但删去热处理工序,使制成得膜孔径较大,能够在较小得压力下工作,而且有较大得水通量。
微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体与细菌,现多用于取代深床过滤,降低出水浊度,强化水得消毒,有时也作反渗透得预处理。
超滤能去除相对分子量大于1000～100000得物质,如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。