給水工程14-21章課后思考題與習(xí)題答案 整合版

1、十四章十四章給水處理概論給水處理概論1、水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成幾類？了解各類雜質(zhì)主要來源、特點(diǎn)及一般去除方法。、水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成幾類？了解各類雜質(zhì)主要來源、特點(diǎn)及一般去除方法。答：雜質(zhì)無外乎兩種來源：一是自然過程，例如地層礦物質(zhì)在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡殘答：雜質(zhì)無外乎兩種來源：一是自然過程，例如地層礦物質(zhì)在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡殘骸等；二是人為因素，即工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水及生活污水的污染。水中雜質(zhì)按尺

2、寸大小可分成三類：骸等；二是人為因素，即工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水及生活污水的污染。水中雜質(zhì)按尺寸大小可分成三類：懸浮物：懸浮物尺寸較大，易于在水中下沉或上浮。粒徑大于０懸浮物：懸浮物尺寸較大，易于在水中下沉或上浮。粒徑大于０.1mm.1mm的泥砂去除較易，通常在水中很快的泥砂去除較易，通常在水中很快下沉。粒徑較小的懸浮物，須投加混凝劑方可去除。下沉。粒徑較小的懸浮物，須投加混凝劑方可去除。膠體雜質(zhì)：尺寸很小，在水中長期靜置也難下沉，水中所存在

3、的膠體通常有粘土、某些細(xì)菌及病毒、腐殖膠體雜質(zhì)：尺寸很小，在水中長期靜置也難下沉，水中所存在的膠體通常有粘土、某些細(xì)菌及病毒、腐殖質(zhì)及蛋白質(zhì)等。有機(jī)高分子物質(zhì)通常也屬于膠體一類。天然水中的膠體一般帶有負(fù)電荷，有時也含有少量質(zhì)及蛋白質(zhì)等。有機(jī)高分子物質(zhì)通常也屬于膠體一類。天然水中的膠體一般帶有負(fù)電荷，有時也含有少量正電荷的金屬氫氧化物膠體。須加混凝劑方可去除。正電荷的金屬氫氧化物膠體。須加混凝劑方可去除。溶解雜質(zhì)：分為有機(jī)物和無機(jī)物兩類。

4、它們與水所構(gòu)成的均相體系，外觀透明，屬于真溶液。有的無機(jī)溶溶解雜質(zhì)：分為有機(jī)物和無機(jī)物兩類。它們與水所構(gòu)成的均相體系，外觀透明，屬于真溶液。有的無機(jī)溶解物可使水產(chǎn)生色、臭、味。解物可使水產(chǎn)生色、臭、味。2、了解、了解《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中各項指標(biāo)的意義。中各項指標(biāo)的意義。答：在答：在《標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)》中所列的水質(zhì)項目可分成以下幾類。中所列的水質(zhì)項目可分成以下幾類。一類屬于感官性狀方面的要求。濁度、色度、臭和味以及肉眼可見物

5、等。一類屬于感官性狀方面的要求。濁度、色度、臭和味以及肉眼可見物等。第二類是對人體健康有益但不希望過量的化學(xué)物質(zhì)。第二類是對人體健康有益但不希望過量的化學(xué)物質(zhì)。第三類是對人體健康無益但一般情況下毒性也很低的物質(zhì)。第三類是對人體健康無益但一般情況下毒性也很低的物質(zhì)。第四類有毒物質(zhì)。第四類有毒物質(zhì)。第五類細(xì)菌學(xué)指標(biāo)，目前僅列細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌數(shù)和余氯三項。第五類細(xì)菌學(xué)指標(biāo)，目前僅列細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌數(shù)和余氯三項。3、反應(yīng)器原理用于水處理有何

6、作用和特點(diǎn)？、反應(yīng)器原理用于水處理有何作用和特點(diǎn)？答：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程中的核心部分答：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程中的核心部分.在反應(yīng)器中所進(jìn)行的過程在反應(yīng)器中所進(jìn)行的過程既有化學(xué)反應(yīng)過程既有化學(xué)反應(yīng)過程又有物理過又有物理過程影響因素復(fù)雜。在水處理方面引入反應(yīng)器理論推動了水處理工藝發(fā)展。在化工生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器只影響因素復(fù)雜。在水處理方面引入反應(yīng)器理論推動了水處理工藝發(fā)展。在化工生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器只作為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備來獨(dú)立研究，但在水處理中，

7、含義較廣泛。許多水處理設(shè)備與池子都可作為反應(yīng)器來進(jìn)作為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備來獨(dú)立研究，但在水處理中，含義較廣泛。許多水處理設(shè)備與池子都可作為反應(yīng)器來進(jìn)行分析研究，包括化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)反應(yīng)以至物理過程等。例如，水的氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、行分析研究，包括化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)反應(yīng)以至物理過程等。例如，水的氯化消毒池，除鐵、除錳濾池、生物濾池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自凈過程都可應(yīng)用反應(yīng)器原理和方法進(jìn)行分析、研究。生物濾池、絮凝池、沉淀池

8、等等，甚至一段河流自凈過程都可應(yīng)用反應(yīng)器原理和方法進(jìn)行分析、研究。4、試舉出、試舉出3種質(zhì)量傳遞機(jī)理的實(shí)例。種質(zhì)量傳遞機(jī)理的實(shí)例。答：質(zhì)量傳遞輸可分為：主流傳遞；分子擴(kuò)散傳遞；紊流擴(kuò)散傳遞。答：質(zhì)量傳遞輸可分為：主流傳遞；分子擴(kuò)散傳遞；紊流擴(kuò)散傳遞。1）主流傳遞：物質(zhì)隨水流主體而移動，它與液體中物質(zhì)濃度分布無關(guān)，而與流速有關(guān)。實(shí)例：在平）主流傳遞：物質(zhì)隨水流主體而移動，它與液體中物質(zhì)濃度分布無關(guān)，而與流速有關(guān)。實(shí)例：在平流池中，物質(zhì)將隨

9、水流作水平遷移。物質(zhì)在水平方向的濃度變化，是由主流遷移和化學(xué)引起的。流池中，物質(zhì)將隨水流作水平遷移。物質(zhì)在水平方向的濃度變化，是由主流遷移和化學(xué)引起的。2）分子擴(kuò)散傳遞：與濃度梯度有關(guān)。在靜止或作層流運(yùn)動的液體中，存在濃度梯度的話，高濃度區(qū)）分子擴(kuò)散傳遞：與濃度梯度有關(guān)。在靜止或作層流運(yùn)動的液體中，存在濃度梯度的話，高濃度區(qū)內(nèi)的組分總是向低濃度區(qū)遷移，最終趨于均勻分布狀態(tài)，濃度梯度消失。實(shí)例：如平流池存在濃度梯度時。內(nèi)的組分總是向低濃度

10、區(qū)遷移，最終趨于均勻分布狀態(tài)，濃度梯度消失。實(shí)例：如平流池存在濃度梯度時。3）紊流擴(kuò)散傳遞：在紊流狀態(tài)下，液體質(zhì)點(diǎn)不僅具有隨水流前進(jìn)的運(yùn)動，還具有上下左右的脈動，）紊流擴(kuò)散傳遞：在紊流狀態(tài)下，液體質(zhì)點(diǎn)不僅具有隨水流前進(jìn)的運(yùn)動，還具有上下左右的脈動，且伴有渦旋。在絕大多數(shù)情況下，水流往往處于紊流狀態(tài)。水處理構(gòu)筑物中絕大部分都是紊流擴(kuò)散。且伴有渦旋。在絕大多數(shù)情況下，水流往往處于紊流狀態(tài)。水處理構(gòu)筑物中絕大部分都是紊流擴(kuò)散。5、3種理想反應(yīng)

11、器的假定條件是什么？研究理想反應(yīng)器對水處理設(shè)備的設(shè)計和操作有何作用。種理想反應(yīng)器的假定條件是什么？研究理想反應(yīng)器對水處理設(shè)備的設(shè)計和操作有何作用。答：答：3種理想反應(yīng)器的假定條件如下種理想反應(yīng)器的假定條件如下1）完全混合間歇式反應(yīng)器（）完全混合間歇式反應(yīng)器（CMBCMB型）：不存在由物質(zhì)遷移而導(dǎo)致的物質(zhì)輸入和輸出、且假定是在恒溫下型）：不存在由物質(zhì)遷移而導(dǎo)致的物質(zhì)輸入和輸出、且假定是在恒溫下操作。操作。2）完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（）完全混

12、合連續(xù)式反應(yīng)器（CSTRCSTR型）：反應(yīng)器內(nèi)物料完全均勻混合且與輸出產(chǎn)物相同的假定，且是在恒型）：反應(yīng)器內(nèi)物料完全均勻混合且與輸出產(chǎn)物相同的假定，且是在恒溫下操作。溫下操作。3）推流型反應(yīng)器（）推流型反應(yīng)器（PFPF型）：反應(yīng)器內(nèi)的物料僅以相同流速平行流動，而無擴(kuò)散作用。這種流型唯一的質(zhì)型）：反應(yīng)器內(nèi)的物料僅以相同流速平行流動，而無擴(kuò)散作用。這種流型唯一的質(zhì)量傳遞就是平行流動的主流傳遞。量傳遞就是平行流動的主流傳遞。在水處理中，反應(yīng)器

13、含義較廣泛。許多水處理設(shè)備與池子都可作為反應(yīng)器來進(jìn)行分析研究，包括化在水處理中，反應(yīng)器含義較廣泛。許多水處理設(shè)備與池子都可作為反應(yīng)器來進(jìn)行分析研究，包括化學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)反應(yīng)以至物理過程等。例如，氯化消毒池，除鐵、除猛濾池，生物濾池等等。在水處理學(xué)反應(yīng)、生物化學(xué)反應(yīng)以至物理過程等。例如，氯化消毒池，除鐵、除猛濾池，生物濾池等等。在水處理方面引入反應(yīng)器理論，提供了一種分析研究水處理工藝設(shè)備的方法和思路，推動了水處理工藝發(fā)展。通過方面引入反

14、應(yīng)器理論，提供了一種分析研究水處理工藝設(shè)備的方法和思路，推動了水處理工藝發(fā)展。通過簡化的反應(yīng)器稱理想反應(yīng)器，雖然理想反應(yīng)器內(nèi)不能完全準(zhǔn)確地描述反應(yīng)器內(nèi)所進(jìn)行的實(shí)際過程，但可近簡化的反應(yīng)器稱理想反應(yīng)器，雖然理想反應(yīng)器內(nèi)不能完全準(zhǔn)確地描述反應(yīng)器內(nèi)所進(jìn)行的實(shí)際過程，但可近似反應(yīng)真實(shí)反應(yīng)器的特征。而且，由理想反應(yīng)器模型可進(jìn)一步推出偏離理想狀態(tài)的實(shí)際反應(yīng)器模型。似反應(yīng)真實(shí)反應(yīng)器的特征。而且，由理想反應(yīng)器模型可進(jìn)一步推出偏離理想狀態(tài)的實(shí)際反應(yīng)器模型

15、。6、為什么串聯(lián)的、為什么串聯(lián)的CSTRCSTR型反應(yīng)器比同體積的單個型反應(yīng)器比同體積的單個CSTRCSTR型反應(yīng)器效果好？型反應(yīng)器效果好？(8’)(8’)答：答：串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)愈多，所需反應(yīng)時間愈短，理論上，當(dāng)串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)愈多，所需反應(yīng)時間愈短，理論上，當(dāng)串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)時，所需反應(yīng)時時，所需反應(yīng)時??n間將趨近于間將趨近于CMBCMB型和型和PFPF型的反應(yīng)時間。型的反應(yīng)時間。水化作用往往來源于粒子表面極性基團(tuán)對水分子

16、的強(qiáng)烈吸附，使粒子周圍包裹一層較厚的水化膜阻礙膠粒水化作用往往來源于粒子表面極性基團(tuán)對水分子的強(qiáng)烈吸附，使粒子周圍包裹一層較厚的水化膜阻礙膠粒相互靠近。相互靠近。2、混凝過程中，壓縮雙電層和吸附、混凝過程中，壓縮雙電層和吸附電中和作用有何區(qū)別？簡要敘述硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的電中和作用有何區(qū)別？簡要敘述硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pHpH值的關(guān)系。值的關(guān)系。答：壓縮雙電層機(jī)理：當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中反離子濃度增高，加入的反離

17、子與擴(kuò)散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，使擴(kuò)散層的厚度減小。從而不僅兩膠粒吸引力相應(yīng)變大，并且造成電位相應(yīng)降低，使膠粒間的相互排斥力減少。此時，合力由斥力變成引力，膠粒得以迅速凝聚。吸附電中和機(jī)理：膠粒表面吸附異號離子、異號膠粒、或帶異號電荷的高分子，從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷，減少了膠體顆粒間的靜電斥力，降低了ξ電位，使膠體顆粒更易于聚沉。這種吸附作用的驅(qū)動力包括靜電力、氫鍵、配位鍵和范德華力等等。此

18、機(jī)理可解釋再穩(wěn)現(xiàn)象。膠粒吸附了過多的反離子，使原來的電荷變號，排斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象。吸附架橋作用：是指分散體系中的膠體顆粒通過吸附有機(jī)或無機(jī)高分子物質(zhì)架橋連接，凝集為大的聚集體而脫穩(wěn)聚沉，此時膠體顆粒之間并不直接接觸，高分子物質(zhì)在兩個膠體顆粒之間像一座橋?qū)⑺麄冞B接起來。網(wǎng)捕卷掃作用：當(dāng)鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，可以網(wǎng)捕、卷掃水中膠體以致產(chǎn)生沉淀分離。所需混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比。根據(jù)原水水質(zhì)不同，在

19、同一原水混凝中可能發(fā)生多種作用機(jī)理。無論哪一種作用機(jī)理都并非十全十美。硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的硫酸鋁混凝作用機(jī)理及其與水的pHpH值的關(guān)系：值的關(guān)系：pH3pH3時，簡單水和鋁離子可壓縮雙電層作用。時，簡單水和鋁離子可壓縮雙電層作用。pH=4.56.0pH=4.56.0范圍內(nèi)時范圍內(nèi)時主要是多核羥基配合物對負(fù)電荷膠體起吸附主要是多核羥基配合物對負(fù)電荷膠體起吸附電中和作用；電中和作用；pH=77.5pH=77.5范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，電中性

20、氫氧化鋁聚合物可起吸附架橋作用，同時也存在某些羥基配合物的電性中和作用。電中性氫氧化鋁聚合物可起吸附架橋作用，同時也存在某些羥基配合物的電性中和作用。天然水的天然水的pHpH一般在一般在6.57.86.57.8之間，鋁鹽的混凝作用主要是吸附架橋和電性中和。當(dāng)鋁鹽投加量過大，可之間，鋁鹽的混凝作用主要是吸附架橋和電性中和。當(dāng)鋁鹽投加量過大，可起網(wǎng)捕和卷掃作用。在一定的起網(wǎng)捕和卷掃作用。在一定的PHPH值下，幾種作用都可能同時存在，只是程度

21、不同。如果水中膠粒含量過值下，幾種作用都可能同時存在，只是程度不同。如果水中膠粒含量過低，往往需要投加大量鋁鹽混凝劑使之產(chǎn)生卷掃作用才能發(fā)生混凝作用。低，往往需要投加大量鋁鹽混凝劑使之產(chǎn)生卷掃作用才能發(fā)生混凝作用。3高分子混凝劑投量過多時，為什么混凝效果反而不好？高分子混凝劑投量過多時，為什么混凝效果反而不好？答：如投加量過大時，膠體顆粒表面被高分子所覆蓋，兩膠粒接近時，受到膠粒與膠粒之間因高分子壓縮變形產(chǎn)生的反彈力和帶電高分子之間的靜