水质工程学(Ⅰ)例题思考题习题参考答案.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑水质工程学(Ⅰ)例题思考题习题参考答案 水质工程学 （Ⅰ） 例题、斟酌题、习题参考答案 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，往往悬浮于水流中 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，因此轻易去除 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 一般可通过参与混凝剂进去去除 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，通明。

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，但其滚动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味湖水轻易受污染含盐量和硬度比河水高湖泊、水库水的富养分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片面被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都对比稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水含盐量通常高于地表水（海水除外），大片面地下水含盐量在100～5000mg/L, 硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。

3.《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022) 分类指标 生活饮用水水质标准有四类指标：水的感官性状和一般化学指标、微生物学指标、毒理性指标、放射性指标 水的感官性状和一般化学指标：色度、浑浊度、臭和味、pH值、总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体等 微生物学指标：细菌总数、大肠菌群、游离性余氯 补充： 1、水体的富养分化： 水体的富养分化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适合的处境下，水中所含的这些养分物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境布局破坏的现象 水体的富养分化危害很大，对人类健康、水体功能等都有损害，包括： （1）使水味变得腥臭难闻 （2）降低水的通明度 （4）向水体中释放有毒物质 （6）对水生生态的影响 （3）消耗水中的溶解氧 （5）影响供水水质并增加供水本金 2、水体的自净： 水体的自净是指水体在滚动中或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低的现象。

通过化学作用和生物作用对水体中有机物的氧化分解，使污染物质浓度衰减，是水体自净的主要过程 第2章 水的处理方法概论 例题 1. 某水样采用CMB回响器举行氯消毒测验，假定投氯量确定，经测验知：细菌被灭活速率为一级回响，且k＝0.92min-1，求细菌灭活99%时所需时间为多少？ 解：设原有细菌密度为C0，t时后尚存活的细菌密度为Ci，被杀死的细菌密度那么为C0-Ci，根据题意，在t时刻，C0-Ci/C0=99%，Ci = 0.01C0，细菌被灭速率等于活细菌裁减速率，于是，r（Ci）＝-k ?Ci＝-0.92 Ci，代入公式得，t＝-ln(0.01 C0/ C0)/0.92=-4.6/(-0.92)=5min 2. 采用CSTR回响器作为氯化消毒池，条件同上，求细菌去除率达成99％，所需消毒时间为多少？ 解：Ci = 0.01C0，k＝0.92 min-1，代入公式得： ＝[(C0/ Ci)-1]/k=[(C0/ 0.01C0)-1]/0.92＝107.6 min 比较可知，采用CSTR回响器所需消毒时间几乎是CMB回响器时间的21.5倍，由于CSTR回响器仅仅是在细菌浓度为最终浓度Ci = 0.01C0下举行回响，回响速度很低。

3. 在上题中若采用2个CSTR回响器串联，求所需要消毒时间为多少？ 解：Cn /C0= 0.01, n=2, 0.01=[1/ (1+0.92 )]2 ＝9.9min； ＝2 =2*9.9=19.8min 由此可知，采用2个CSTR回响器串联，所需消毒时间比1个回响器大大缩小串联的回响器数量越多，所需回响时间越短 1.水的主要物理化学处理方法 混凝：通过投加化学药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体 沉淀和澄清：通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分开去除 浮选：利用固体或液滴与它们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固-液或液-液分开的方法 过滤：使固-液混合物通过多孔材料（过滤介质），从而截留固体并使液体（滤液）通过的过程 膜分开：利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分开 吸附：通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中，液相或气相物质固着到固相外观的传质现象 离子交换：在分子布局上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质，固着在这些基团上的正、 负离子能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的变更，也不引起变质或增溶作用的过程。

中和：把水的pH调整到接近中性或是调整到平衡pH值的任何处理 氧化与恢复：变更某些金属或化合物的状态，使他们变成不溶解的或无毒的 2.回响器原理用于水处理有何作用和特点？ 作用：应用回响器理论，能够确定水处理装置的最正确形式，估算所需尺寸，确定最正确的操作条件利用回响器的停留时间分布函数，可以判断物料在回响器里的滚动模型，也可以计算化学回响的转化率 特点：水处理回响器较多在常温常压下工作；水处理回响器的进料多是动态的；水处理工程中通常都是采用连续式回响器 3.回响器的类型 按回响器内物料的形态可以分为均相回响器和多相回响器 按回响器的操作处境可以分为间歇式回响器和连续流式回响器两大类 连续流式回响器有活塞流回响器（管式回响器）和恒流搅拌回响器（连续搅拌罐回响器）两种完全对立的梦想类型 4.梦想回响器模型及其特点 通过简化可得3种梦想回响器：完全混合间歇式回响器（CMB型）、完全混合连续式回响器（CSTR型）、推流式回响器（PF型） 完全混合间歇式回响器（CMB型） 回响物投入容器后，通过搅拌使物质平匀混合，同时发生回响，直到回响物到预期要求时，中断操作，排出回响产物。

在回响过程中不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出，且假定在恒温下操作 CMB型回响器通常用于测验室测验或少量的水处理 完全混合连续式回响器（CSTR型） 当回响物投入回响器后，经搅拌立刻与回响器内的料液达成完全平匀混合，新的回响物连续输入，回响产物也连续输出 输出的产物浓度和成分与回响器内的物料一致进口浓度和出口浓度不一样由于快速混合，输出的物料各片面的停留时间各不一致 推流式回响器（PF型） 回响器的物料仅以一致的流速平行滚动，而无分散作用物料浓度在垂直液流方向完全平匀，而沿着液流方向将发生变化这种流型的唯一的质量传递就是平行滚动的主流传递 5.典型给水处理工艺流程 典型地表水处理流程： 原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水 典型除污染给水处理流程： 原水→预氧化→混凝→沉淀→过滤→活性炭吸附→消毒→饮用水 一般冷却水流程： 1、原水→自然沉淀→冷却用水 2、原水→自然沉淀→混凝→沉淀→冷却用水 除盐水处理流程： 滤过水→阳离子交换→阴离子交换→除盐水 第3章 凝结和絮凝 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裁减3/4，即n0/nM=4，试按梦想回响器作以下计算： 1）采用PF型回响器所需絮凝时间为多少分钟？ 2）采用CSTR回响器（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型回响器串联所需絮凝时间为多少分钟？ 解：公式详见书本P74式3-41、42、43 1）将题中数据代入公式得： ＝ln4/(5.14×10-5×30)＝899s＝15min 2）将题中数据代入公式得： ＝（4-1）/(5.14×10-5×30)＝1946s＝32min 3）将题中数据代入公式得： ＝（41/4-1）/(5.14×10-5×30)＝269s 总絮凝时间 ＝4 ＝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 — 8 —。