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水质工程学 习题课,武汉科技大学城市学院 城建学部,给水排水 本科课程,第1篇 总论,1. 水的自然循环和社会循环 2. 水中杂质及其来源 3. 水中常见污染物 4.水体的自净 5. 水质指标与用水水质标准 6. 水处理中的反应器 7.格栅和调节池,1地表水水质特点是（ ） A. 浊度变化大 B. 水温不稳定 C. 含盐量大 D. 易受有机污染 E. 细菌多 答案：ABDE 2地下水与地表水相比，其特点是（ ） A. 分布广 B. 水温稳定 C. 受污染少 D. 含盐量少 E. 浊度低 答案：ABCE 3水中杂质按颗粒尺寸大小可分为（ ） A. 胶体 B. 悬浮物 C. 溶解杂质 D. 有机物 E. 细菌 答案： ABC,4.什么是水的良性社会循环？何谓水质性水资源短缺？ 答：水的良性社会循环：从天然水体取水不会对水体生态环境构成威胁；对城市污水和工业废水进行处理使其排入水体后不会造成污染，实现水资源的可持续利用。 水质性水资源短缺：丰水地区，因为水源水质受到污染而不宜作为饮用水源。 5.水体自净过程如何？ 答：P书20页 6.水处理中的反应器有哪些类型？ 答：常见的有间歇反应器、活塞流反应器、恒流搅拌反应器等。使用最多的是活塞流，但化学澄清池属于完全混合流反应器。,7.水中杂质按尺寸大小可分成几类？简述各类杂质主要来源、特点及一般去除方法？ 答：水中杂质按尺寸大小可分成：悬浮物、胶体杂质和溶解杂质。 悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。但胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉，水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。有机高分子物质通常也属于胶体一类。天然不中的胶体一般带有负电荷，有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。 粒径大于0.1mm的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。而粒径较小的悬浮物和胶体物质，须投加混凝剂方可去除。 溶解杂质分为有机物和无机物两类。它们与水所构成的均相体系，外观透明，属于真溶液。但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象，但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。有机溶解物主要来源于水源污染，也有天然存在。,第2篇 水的物理、化学 及物理化学处理,第5章 凝聚与絮凝 第6章 沉淀与澄清 第7章 气浮 第8章 过滤 第9章 活性炭吸附 第10章 消毒 第11章 离子交换 第12章 氧化还原 第13章 膜法,1、影响混凝效果的水力控制参数是（ ） A. 流量Q B.流速 C. 水温T D. 速度梯度G 答案：D 2、胶体能稳定存在于水中的原因是（ ） A. 具有布朗运动 B. 溶解度高 C. 表面积大 D. 双电层结构 答案：AD 3、压缩双电层与吸附电性中和作用的区别在于（ ）。 A. 前者会出现电荷变号 B. 后者会出现电荷变号 C. 前者仅靠范德华引力 D . 后者仅靠静电引力 答案： B,第5章 凝聚与絮凝,4、在水的混凝处理中，混合阶段剧烈搅拌的目的是（ ）。 A. 造成颗粒碰撞 B. 药剂快速水解、聚合及颗粒脱稳 C. 使速度梯度减小 D . A、B、C都有 答案：B 5、为防止絮凝体破碎，在絮凝阶段要求速度梯度（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 维持不变 D. 都可以 答案：B 6.在机械絮凝池中，颗粒碰撞主要靠（ ）提供能量 A.机械搅拌器 B. 自身能量消耗 C. 水平流速 D . 布朗运动 答案：A,7、何谓吸附架桥作用？ 答：当向水中投加高分子物质，当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，高分子物质在这里起了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用，称为吸附架桥作用。 8、试述混合和絮凝阶段对水力控制条件的要求。 答：在混合阶段，颗粒微小。异向絮凝为主，对水进行剧烈搅拌的目的使药剂快速、均匀的分散于水中以利于混凝剂快速水解，聚合及颗粒脱稳，故混合快速剧烈； 在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，为同向絮凝。在絮凝过程中，絮凝尺寸逐渐增大，为防止其破碎，机械搅拌强度或水流速度反应逐渐减小。,第6章 沉淀与澄清,1、改善沉淀池水力条件最有效的措施是减小（ ） A. 水力半径R B. 截流沉速u0 C. 池宽B D. 池深H 答案：A 2、判断平流式沉淀池水流稳定性的指标是（ ） A. Re B. 水平流速 C. Fr D. 水力半径 R 答案：C 3、平流式沉淀池纵向分隔的作用是（ ） A. 便于施工 B. 减小水力半径R C. 便于刮泥 D. 防止水流扰动 答案：B 4、理想沉淀池的假定条件为（ ） A. 颗粒为絮凝沉淀 B. 颗粒为自由沉淀 C. 水平流速相等且不变 D. 颗粒沉到池底即认为被去除 E. 均需满足 答案：BCD,5、为什么斜板、斜管沉淀池的水力条件比平流式沉淀池好？ 答：由于斜板（管）的水力R很小，则Re小，Fr大，水力条件好。 6、 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？ 答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。 7、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？ 答：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。,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？ 答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。,第7章 气浮,1.微气泡与悬浮颗粒相粘附的基本条件是什么？有哪些影响因素？如何改变微气泡与颗粒的粘附性能？ 答：微气泡与悬浮颗粒相粘附的基本条件是水中颗粒的润湿接触角大于90度，即为疏水表面，易于为气泡粘附或者水的表面张力较大，接触角较大，也有利于气粒结合。 影响微气泡与悬浮颗粒相粘附的因素有：界面张力、接触角和体系界面自由能，气粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附，泡沫的稳定性等。 在含表面活性物质很少的废水中加入起泡剂，可以保证气浮操作中泡沫的稳定性，从而增强微气泡和颗粒的粘附性能。,第8章 过滤,1、等速过滤时，随着过滤时间的延续，滤池水头损失（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 不变 D. 不确定 答案：A 2、无阀滤池采用的过滤方式是（ ） A. 等速过滤 B. 变速过滤 C. 重力过滤 D. 压力过滤 答案：A 3.滤料应具有足够的机械强度和（ ）性能，并不得含有害成分，一般可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。 A水力 B耐磨 C化学稳定 D抗蚀 答案：D 4. 常规作为单层滤料滤池的滤料是（ ） A. 无烟煤 B. 磁铁矿 C. 活性炭 D. 石英砂 答案：D,5.快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( ) A、1.01.5 B、1.52.0 C、0.20.28 D、0.60.8 答案：C。开孔比 6.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。 答：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。,7.在不影响滤池产水量及滤后水质的前提下，防止滤池负水头的主要措施是（ ） A.减低滤速 B.增加砂面以上的水深 C.频繁反冲洗 D.滤池出水口位置滤层表面 E. 进行强制过滤 答案：BD 8.当滤层反冲洗膨胀起来以后，冲洗强度愈大，则（ ） A. 水头损失愈大 B. 膨胀度越大 C. 水头损失不变 D. 膨胀度不变 E. 都不对 答案： BC 9反冲洗时，当滤层膨胀度不变时，随着水温的降低，则冲洗强度（ ） A.增加 B.减少 C.不变 D. A、B、C都有可能 答案：B,10.试述大阻力配水系统与小阻力配水系统的优缺点？并说明哪一个配水系统配水均匀性更好一些，为什么？ 答：大阻力配水系统优点；配水均匀性好。缺点：结构较复杂，孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大，管道易结垢，增加检修困难。小阻力配水系统优点：配水系统压力较均匀，能耗少。缺点：配水均匀性较差。 大阻力配水均匀性好于小阻力，原因是大阻力配水系统具有以巨大孔口阻力加以控制的能力。 11.滤料不均匀系数K80越大，对滤料和反冲洗有何影响？ 答： K80=d80/d10，K80越大，表示粗细颗粒尺寸相差越大，颗粒越不均匀，对过滤和冲洗都很不利。因为K80越大时，滤层含污能力减少；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若为满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒将得不到很好冲洗。,12.什么是等速过滤？什么是变速过滤？为什么说等速过滤实质上是变速的，而变速过滤却接近等速？ 答：等速过滤是指滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变。认为是变速是因为对于滤层孔隙内来说，水流速度是一个增速。 变速过滤是指滤速随时间而逐渐减小的过滤。认为是等速是因为对于整个滤池的出水来说是不变的；其次，滤池组中，各个滤池处于过滤状态时，各个滤池的滤速不变。 13.什么是滤层膨胀率？滤层膨胀率对过滤有何影响？ 答：P书198页。,第9章 活性炭吸附,1.活性炭对水中一般杂质吸附的主要作用力是（ ） A.范德华力 B.库仑力 C.静电引力 D. 化学键力 答案：A 2.什么是吸附带与穿透曲线？吸附带的吸附容量如何利用？ 答：P书252页。 3. 吸附有哪几种类型？物理吸附与化学吸附有何不同？ 答：物理吸附、化学吸附、离子交换吸附 作用力、吸附温度、吸附层数、选择性等,第10章 消毒,1.当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过（ ）确定，一般可采用重量比为3：16：1。 A.计算 B.经济比较 C.试验 D.经验 答案：C 2.需氯量与余氯量 答：需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的加氯量；余氯量指为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。 3.含有氨氮化合物的水中，余氯量随加氯量的变化？ 答：零增加（化合性氯）减少（化合性氯）到达折点增加（自由性氯）,3.什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？ 答：（1）当水中存在有机物且有机物主要是氨和氮化合物时，水中起始需氯量满足后，加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。 1区：无余氯，消毒效果不可靠； 2区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl； 3区：2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B； 4区：胺与HOCl反应完，自由性余氯增加。 （2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物 （3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成THMs后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。,4.水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？ 答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸HOCl起作用。因为起消毒作用的是HOCl，而HOCl与OCl-的相对比例取决于温度和PH值。 pH值较高时，OCl-居多，pH9时，OCl-接近100%；pH值较低时，HOCl较多，当PH6时，HOCl接近100%，当pH=7.54时，HOCl与OCl-的量相当。所以，要保持好的的消毒效果，需要调整pH值。,第11章 离子交换,1、再生HNa并联系统的氢罐采用的再生剂是（ ） A. NaCl B. NaOH C. HCl D. 都不对 答案：C 2、若只要求去除水中的硬度，应采用（ ） A.HNa并联系统 B.HNa串联系统 C.单纯钠离子系统 D.复床系统 答案：C 3、钠离子交换系统可去除水中的（ ） A. 碱度 B. 硫酸根 C. 硬度 D. 钠离子 答案：C 4、在HNa离子交换中，再生Na罐，常用的再生剂为（ ） A. HCl B. NaCl C. NaOH D. H2SO4 答案：B,5.在RH离子交换树脂交换过程中，若出水控制在Na离子漏泄，则出水H+浓度为（ ） A. 0 B.等于Na含量 C.强酸酸根离子含量 D.都不对 答案：C 6.经Na+交换后的水质是（ ） A. 碱度不变 B. 硬度被去除 C. 含盐量增加 D. 阴离子含量减小，碱度减小。 E. 含盐量减小 答案：ABC 7. H-Na串联系统可以去除水中的( ) A.所有阳离子 B.硬度 C.碱度 D.所有阴离子 E.都可以 答案：BC 8.弱碱树脂可以去除水中的（ ） A.强酸酸根离子 B.弱酸酸根离子 C.Na+ D.所有阴离子 答案：A,9.试说明离子交换混合床工作原理，其除盐效果好的原因？ 答：1） 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，这种阴、阳树脂混合一起的离子交换器称为混合床。 混合床的反应过程可写成（以NaCl为例）：RH+ROH+NaCl RNa+RCl+H2O。上式交换反应可看作是盐分解反应和中和反应的组合，并且阴、阳离子交换反应是同时进行的。 2）由于混合床中阴、阳树脂紧密交替接触，好象有许多阳床和阴床串联一起，构成无数微型复床，反复进行多次脱盐，因此出水纯度高，除盐效果好。,10.净化、软化、除盐三种处理工艺中各去除的主要对象是什么？ 答：软化工艺主要去除的是Ca2+ 、Mg2+ 离子；除盐是去除水中全部或部分溶解盐类；净化是指包括悬浮物和胶体杂质的澄清过滤等预处理。 11.与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？ 答：逆流再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度较高的中、上层树脂。这样，再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化之后又与这一底层树脂接触，进行充分交换，从而提高了出水水质。,12、H离子交换软化法，原水中碳酸盐硬度在交换过程中形成碳酸，因此除了软化，还能除（ ）。非碳酸盐硬度在交换过程中，除软化外还生成相应的（ ）。由于H离子交换出