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(lái)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(lái)源、特點(diǎn)及一般去除方法。答：雜質(zhì)無(wú)外乎兩種來(lái)源：一是自然過(guò)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(wú)外乎兩種來(lái)源：一是自然過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(wú)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(wú)機(jī)溶溶解雜質(zhì)：分為有機(jī)物和無(wú)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(wú)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(xiàng)指標(biāo)的意義。中各項(xiàng)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(xiàng)目可分成以下幾類。中所列的水質(zhì)項(xiàng)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(jiàn)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(jiàn)物等。第二類是對(duì)人體健康有益但不希望過(guò)量的化學(xué)物質(zhì)。第二類是對(duì)人體健康有益但不希望過(guò)量的化學(xué)物質(zhì)。第三類是對(duì)人體健康無(wú)益但一般情況下毒性也很低的物質(zhì)。第三類是對(duì)人體健康無(wú)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(xiàng)。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(xiàng)。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(guò)程中的核心部分答：反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過(guò)程中的核心部分.在反應(yīng)器中所進(jìn)行的過(guò)程在反應(yīng)器中所進(jìn)行的過(guò)程既有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程既有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程又有物理過(guò)又有物理過(guò)程影響因素復(fù)雜。在水處理方面引入反應(yīng)器理論推動(dòng)了水處理工藝發(fā)展。在化工生產(chǎn)過(guò)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(dòng)了水處理工藝發(fā)展。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，反應(yīng)器只作為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備來(lái)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(lái)進(jìn)作為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備來(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)，它與液體中物質(zhì)濃度分布無(wú)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(dòng)，它與液體中物質(zhì)濃度分布無(wú)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(dòng)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(dòng)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(shí)。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(shí)。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(dòng)，還具有上下左右的脈動(dòng)，）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(dòng)，還具有上下左右的脈動(dòng)，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(duì)水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)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(duì)水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)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(dòng)，而無(wú)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(dòng)，而無(wú)擴(kuò)散作用。這種流型唯一的質(zhì)量傳遞就是平行流動(dòng)的主流傳遞。量傳遞就是平行流動(dòng)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(dòng)了水處理工藝發(fā)展。通過(guò)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(dòng)了水處理工藝發(fā)展。通過(guò)簡(jiǎn)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(guò)程，但可近簡(jiǎn)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(guò)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(gè)型反應(yīng)器比同體積的單個(gè)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(shí)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(shí)間愈短，理論上，當(dāng)串聯(lián)的反應(yīng)器數(shù)時(shí)，所需反應(yīng)時(shí)時(shí)，所需反應(yīng)時(shí)??n間將趨近于間將趨近于CMBCMB型和型和PFPF型的反應(yīng)時(shí)間。型的反應(yīng)時(shí)間。水化作用往往來(lái)源于粒子表面極性基團(tuán)對(duì)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(lái)源于粒子表面極性基團(tuán)對(duì)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(guò)程中，壓縮雙電層和吸附、混凝過(guò)程中，壓縮雙電層和吸附電中和作用有何區(qū)別？簡(jiǎn)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(jiǎn)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(shí)，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(hào)離子、異號(hào)膠粒、或帶異號(hào)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(dòng)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(guò)多的反離子，使原來(lái)的電荷變號(hào)，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(guò)吸附有機(jī)或無(wú)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(shí)膠體顆粒之間并不直接接觸，高分子物質(zhì)在兩個(gè)膠體顆粒之間像一座橋?qū)⑺麄冞B接起來(lái)。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(shí)，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(wú)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(shí)，簡(jiǎn)單水和鋁離子可壓縮雙電層作用。時(shí)，簡(jiǎn)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(shí)范圍內(nèi)時(shí)主要是多核羥基配合物對(duì)負(fù)電荷膠體起吸附主要是多核羥基配合物對(duì)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(shí)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(shí)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(guò)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(guò)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(shí)存在，只是程度

21、不同。如果水中膠粒含量過(guò)值下，幾種作用都可能同時(shí)存在，只是程度不同。如果水中膠粒含量過(guò)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(guò)多時(shí)，為什么混凝效果反而不好？高分子混凝劑投量過(guò)多時(shí)，為什么混凝效果反而不好？答：如投加量過(guò)大時(shí)，膠體顆粒表面被高分子所覆蓋，兩膠粒接近時(shí)，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