水质工程学重点知识讲解

水质工程学重点

1、 水质标准：水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值。各种用户都对水质有特定的要求，就产生了各种用水的水质标准。水质标准是水处理的重要依据。此外，水质标准同其他标准一样，可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。

2、 胶体双电层：胶体表面带电后,由于静电力的作用,会吸引水溶液中的反号离子,使固－液相界面两侧形成电荷符号相反的双层结构,称为胶体双电层.

3、 气浮工艺：在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。

4、 微絮凝过滤：直接过滤的过滤池，不设沉淀设备，原水经过混凝过程后直接进入过滤池，即将沉淀澄清和过滤由两步合成一步，称为直接过滤、徽絮凝过滤、接触过滤等。

5、 混合床：为了完全除掉水中所含的离子，可以先经过阳离子交换剂渗滤，再经过阴离子交换剂渗滤，也可以用一个由强的阳离子交换树脂与强的阴离子交换树脂按等当量密切混合而组成的床层进行渗滤。这种床层叫做混合床。

1、生活饮用水水质标准包括哪几大类指标？针对每一大类，试分别列举1～2项指标加以说明。

感官性状和一般化学指标、毒理学指标和细菌学指标.

2、为何低温低浊水难于处理？应对措施有哪些？

随着水温的降低,水的粘滞度增加,絮凝速度降低,颗粒沉速减速减慢.原水浊度的减少,使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低,影响絮凝过程的进行.因此,低温低浊水的处理较常规水的处理困难.即使加大混凝剂的投加量,仍难以达到要求的水质目标. 低温低浊水处理的关键是选择合适的混凝剂和助凝剂,以强化絮凝过程,其次是选择合适的澄清及过滤形式.低温低浊水处理的混凝剂一般可采用聚合氯化铝或硫酸铝.实践表明,聚合氯化铝对各种水质的适应性较强.助凝剂则多采用活化硅酸(水玻璃).

3、为什么斜管沉淀池，澄清池均能获得大于平流沉淀池的表面负荷？试从机理角度加以分析。

对一座沉淀池来说，当进水量一定时，它所能去除的颗粒的大小也是一定的。在所能去除的颗粒中，最小的颗粒沉速正好等于该沉淀池的水力表面负荷。因此，水力表面负荷越小，所能去除的颗粒越多，4、图示说明为何无烟煤，石英砂双层滤料滤层含污能力优于石英砂单层滤料。沉淀效率越高；反之水力表面负荷越大，沉淀效率越低。

在单层、双层及多层层滤料滤池设计中，滤池的优化设计是以滤池运行处于最佳工作条件为原则。为此可调整各种工艺参数，使滤池的压力周期等于它的水质周期。以调整滤层厚度为例，增加滤层厚度会提高整个滤层的含污能力，延长水质周期。但滤层水头损大也相应增大，从而缩短了压力周期。

无烟煤滤料一双层滤料滤池因其显而易见的优点,含污能力强，而广泛地应用于给水处理工艺。现今，甚至研制三层滤料滤池，以期更大程度地利用整个滤层的含污能力。这是单层滤料所无法比拟的。但是，有一利必有一弊，双层滤料、三层滤料滤池也有其不足之处：1、滤层构造复杂2、对各层滤料筛分要求精确，操作麻烦，如级配不当，投产后常有煤砂混杂现象发生。3、施工中，对垫层、各层滤料装填要求严格，操作也麻烦。使用中，滤层一旦翻混或定期更换滤料更是令人头疼。4、运行中要求更高的管理水平。如管理不当，反冲洗强度控制不好，会产生清新牌无烟煤滤料严重流失现象。要经常补充新的滤料。

5、为何臭氧、紫外线等消毒工艺后还需要加氯进行消毒？自来水加氯后，氯气与水反应生成的次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，成本较低．自来水加氯消毒后会产生各种氯化物，典型的如三氯甲烷，它被世界卫生组织确定为严重的致癌物．在用自来水烧开水，要煮沸3分钟，让有害氯化物挥发一些，但不能煮沸过久，易产生亚硝酸盐等有害物质．优点：有消毒杀菌作用，成本低；缺点：

5、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？ 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。

6、若原水铁锰较高，采用超滤工艺能否达到处理效果？为什么？（１）直接超滤工艺对水中浊度、藻类、细菌等污染物质有着较好的去除能力， 去除率达到了９７％以上。通过超滤膜的截留作用，其出水浊度也仅为0.1ＮＴＵ左右，超滤工艺并不能有效的改善水中有机污染的状况。因此直接超滤出水完全可以保证对水中浊度、藻类、 细菌、大肠菌群的去除。但对有机物消毒副产物去除效果有限，膜污染严重。 6、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？ 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。 7、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：1）沉淀池实际水流状况；2）絮凝作用。沉淀池纵向分格可以减少水力半径R，改善水流条件，降低Re和提高Fr数。

8、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？ 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开始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。

9、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？ 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。

10、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用600？ 斜管沉淀池的理论依据是采用斜管沉淀池既可以增加沉淀面积，又可以利用斜管解决排泥问题。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，实践证明，倾角为60°最好。

11、澄清池的基本原理和主要特点是什么？ 澄清池是主要依靠活性泥渣层达到澄清的效果。当脱稳态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。澄清池最大特点是充分利用了活性泥渣的絮凝作用。澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。

12、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？ 悬浮颗粒与滤料颗粒之间的粘附作用使得粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒被滤层拦截下来。

13、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。双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。 三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的水质。 均质滤料是指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。这种均质滤料层的含污能力显然大于上细下粗的级配滤层。14、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？ 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。15、清洁滤层水头损失与哪些因素与关？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？ 清洁滤层水头损失与滤速、水的运动粘度、滤料孔隙率滤层厚度、滤料颗粒球度系数、与滤料体积相同的球体直径等因素有关。过滤过程中过滤时间增加，滤速不变，则水头损失增加。 16、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”。 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。 17、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？ 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。。 18、双层和多层滤料混杂与否哪些因素有关？滤料混杂对过滤有何影响？ 双层和多层滤料混杂与混合杂质的密度差、粒径差及粒径级配、滤料形状、水温几反冲洗强度等因素有关。适度的滤料混杂对过滤是有益的，可以避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增加较快。 19、滤料承托层有何作用？ 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。 20、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？ 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。21、气—水反冲洗有哪几种操作方式？各有什么优缺点？ 气——水反冲洗有以下几种操作方式：1）先用空气反冲，然后再用水反冲；2）先用空气——水同时反冲，然后再用水反冲； 3）先用空气反冲，然后再用气——水同时反冲；最后再用水反冲。 22、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考虑哪些因素？ 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。23、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。 滤池的冲洗排水槽设计应该符合以下几点：1）冲洗废水应自由跌入冲洗排水，以免槽内水面和滤池水面连成一片；2）冲洗排水槽内的废水应自由跌入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起雍水现象；3）每单位槽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%，否则，冲洗时，槽与槽之间水流上升速度过分增大，以至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。 24、冲洗水塔或冲洗水箱高度和容积如何确定？ 冲洗水塔或冲洗水箱的高度是由公式H0=h1+h2+h3+h4+h5计算得出，其中h1是指从水塔或水箱至滤池的管道中总水头损失，h2是指滤池配水系统水头损失，h3是指承托层水头损失，h4是指滤料层水头损失，h5是指备用水头。容量计算是根据v=0.09qFt,F是单格滤池面积，t是冲洗历时。 25、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？ 快滤池管廊布置有如下几种形式：1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，这样布置的优点是，渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑。但管廊内管件较多，通行和检修不太方便；2）冲洗水和清水渠布置于管廊内，进水和排水以渠道形式布置于滤池另一侧，这种布置，可节省金属管件及阀门；管廊内管件简单；施工和检修方便；造价稍高；3）进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，这种布置，通常用于小水厂或滤池单行排列；4）对于较大型滤池，为节约阀门，可以虹吸管代替排水和进水支管；冲洗水管和清水管仍用阀门。26、进水管U形存水弯有何作用？ 答：进水管设置U形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，U形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。这说明此处有强烈的抽吸作用。如果不设U形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。 27、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。 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。 145、目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。

28、滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件。 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。 29、目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。

30、何谓双层床？其与混合床有何区别？ 1）双层床即在同一交换器内装有弱酸（碱）和强酸（碱）两种树脂，借助于树脂湿真密度的差别，经反洗分层后，使弱酸树脂位于上层，强酸树脂位于下层，组成了双层床。2）混合床是将阴、阳离子交换树脂装填在同一个交换器内，再生时使之分层再生，使用时先将其均匀混合。31、说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合？ 答：根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可分为4种类型。 1 自由沉淀 当悬浮物浓度不高时 在沉淀的过程中，颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。适用于沉砂池中的沉淀以及悬浮物浓度较低的污水在初次沉淀池中的沉淀过程。 2 絮凝沉淀 当悬浮物浓度约为50~500mg/L时,在沉淀过程中,颗粒于颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用,使颗粒的粒径与质量逐渐加大,沉淀速度不断加大。主要应用是活性污泥在二次沉淀池中的沉淀。 3 区域沉淀 当悬浮物浓度大于500mg/L时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀。主要应用是二次沉淀池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。 4压缩、区域沉淀的继续，即形成压缩。颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。典型的例子是活性污泥在二次沉淀池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。32.污水的主要污染指标有哪些。 答：物理性质及其指标（水温,嗅味,色度,固体物质）,化学性质及其指标（有机物,无机物）,生物性质及其指标（致病微生物） 33.简要地评述吸附再生法的优点。 答：吸附再生法的吸附和再生过程，可分别在两个池中或一个池的两部分进行二次沉淀池设在二者之间。吸附时间短，吸附池的容积小。再生池只接纳回流污泥，所以再生池的容积也小，总容积小于传统的曝气池，因此总投资小。抗冲击负荷能力强。 34、简述普通生物滤池的构造。 答：普通生物滤池由池体、滤床、布水装置、排水系统和通风装置组成。 35.什么是污水的土地处理系统？为什么说土地是一项环境生态工程？ 答：污水土地处理系统是在人工控制下，将污水投配在土地上，通过土壤-植物系统净化污水的一种处理工艺。污水土地处理系统能够经济有效地净化污水，还能充分利用污水中的营养物质和水来满足农作物、牧草和林木对水、肥的需要，并能绿化大地、改良土壤。所以说，土地处理系统是一种环境生态工程。 35.简述污泥干化场的类型和构造。 答：干化场分为自然滤层干化场和人工滤层干化场两种。前者适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区。人工滤层干化场的滤层是人工铺设的，又可分为敞开式干化场和有盖式干化场两种。人工滤层干化场由不透水底层、排水系统、滤水层、输泥管、隔墙及围堤等部分组成。

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