第十五章混凝

思量題

1、何謂膠體穩定性？試用膠粒間互相作用勢能曲線說明膠體穩定性的原因。

答：膠體穩定性是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性.原因P255最后一

段。

2、混凝過程中，壓縮雙電層和吸附一電中和作用有何區別？簡要敘述硫酸鋁混凝作用機理

及其與水的pH值的關系.

答：壓縮雙電層機理：由膠體粒子的雙電層結構可知,反離子的濃度在膠粒表面處最大，

并沿著膠粒表面向外的距離呈遞減分布，最終與溶液中離子濃度相等。當向溶液中投加電解

質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。該過程的實質是加入的反離子與擴散層

原有反離了?之間的靜電斥力把原有部份反離了擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。

由于擴散層厚度的減小，電位相應降低，因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面，

由于擴散層減薄，它們相撞時的距離也減少，因此相互間的吸引力相應變大。從而其排斥力

與吸引力的合力由斥力為主變成以引力為主(排斥勢能消失了)，膠粒得以迅速凝結。

吸附-電中和機理：膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或者份子帶異號電荷的

部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，

降低了，電位，使膠體的脫穩和凝結易于發生。此時靜電引力常是這些作用的主要方面。

上面提到的三價鋁鹽或者鐵鹽混凝劑投量過多，凝結效果反而下降的現象，可以用本機理解

釋。因為

膠粒吸附了過多的反離子，使原來的電荷變號，排斥力變大，從而發生了再穩現象。

硫酸鋁混凝作用機理及其與水的pH值的關系：Phv3時，壓縮擴散雙電層作用。

Ph)3時,吸附一電中和作用。Ph>3時水中便浮現聚合離子及多核羥基配合物，這些物

質會吸附在膠核表面，份子量越大，吸附作用越強。

3,高份子混凝劑投量過多時,為什么混凝效果反而不好？

答：在廢水處理中，對高份子絮凝劑投加量及攪拌時間和強度都應嚴格控制，如投加量

過大時，一開始微粒就被若干高份子鏈包圍，而無空白部位去吸附其他的高份子鏈，結果造

成膠粒表面飽和產生再穩現象。已經架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長期的攪拌，架橋聚

合物可能從另一膠粒表面脫開，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩定狀態。

4、目前我國常用的混凝劑有哪兒種？各有何優缺點？

答：鋁系：硫酸鋁明磯聚合氯化鋁(PAC)聚合硫酸鋁(PAS)

鐵系：三氯化鐵硫酸亞鐵聚合硫酸鐵(PFS)聚合氯化鐵(PFC)

有機高份子混凝劑:聚丙烯酹胺(PAM)

優缺點：

1

優點缺點

硫酸鋁價格較低，使用便利，混凝效果較好，不當水溫低時硫酸鋁水解艱難，形成的紫

會給處理后的水質帶來不良影響體較松散;不溶雜質含量較多。

聚合氯化鋁1應用范圍廣；2易快速形成大的磯花，

(PAC)沉淀性能好，投藥量:普通比硫酸鋁低；3、

1

適宜的PH值范圍較寬（在5~9間）；4、

水溫低時,仍可保持穩定的混凝效果：5、

其堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高，因此藥

液對設備的侵蝕作用小

三氯化鐵極易溶于水；沉淀性好，處理低溫水或者氯化鐵液體、晶體物或者受潮的無水物

低腐

濁水效果比鋁鹽的好蝕性極大，調制和加藥設備必須考慮用

耐腐蝕材料

硫酸亞鐵不如三價鐵鹽那樣有良好的混凝效果；

殘留在水中的Fe2+會使處理后的水帶

聚合硫酸鐵投加劑量少；絮體生成快；對水質的適應

氾國廠以及ZK解時常和ZK卬懶,度少

聚丙烯酰胺常作助凝劑以配合鋁鹽和鐵鹽作用，效果

在鉀么叫助高熊日濟若常用的助凝劑有哪幾種?在什么情況下需要投加助凝劑?

答：在單獨使用混凝劑不能取得預期效果時，需投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥

劑稱為助凝劑。助凝劑通常是高份子物質，作用機理是高份子物質的吸附架橋.

常用的助凝劑有:骨膠、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸鈉等。

當單獨使用混凝劑效果不佳時采用助凝劑，例如：對于低溫、低濁度水采用鋁鹽或者鐵

鹽混凝時，形成絮粒往往細小松散，不易沉淀.當加如少量活化硅酸時，絮凝體的尺寸和

密度

就會增大，沉速力口快。

6、為什么有時需將PAM在堿化條件下水解成HPAM?PAM水解度是何涵義？普通要求水

解度為多少？

答:PAM聚丙烯酰胺，混凝效果在于對膠體表面具有強烈的吸附作用，在膠粒之間形成

橋聯。由于酰胺基之間的氫鍵作用，線性份子往往不能充分伸展開來，導致橋架作用消弱。

為此,通常將PAM在堿性條件下，:pH>10）進行部份水解，生成陰離子型水解聚合物（HPAM）

PAM水解度：由酰胺基轉化為羥基的百分數稱水解度。

普通控制水解度在30%一~40%較好。

7.何謂同向絮凝和異向絮凝？兩者絮凝速率（或者碰撞數率）與哪些因素有關？

同向絮凝：由流體運動所造成的顆粒碰撞會萃稱為同向絮凝.其數率與顆粒直徑的三次

方成正比，與顆粒數量濃度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。

異向絮凝油布朗運動所造成的顆粒碰撞會萃稱異向絮凝。其數率與水溫成正比，與顆

粒的數量濃度平方成反比.

8.混凝控制指標有哪兒種？為什么要重視混凝控制指標的研究？你認為合理的控制指標應

如何確定？

在絮凝階段通常以G和GT值作為控制指標.可以控制混凝效果，即節省能源，取得好的混凝

效果。

9.翥餐過程中,G值的真正涵義是什么？沿用依舊的G值和GT值的數值范圍存在什么缺

陷？請寫出機械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。

2

速度梯度，控制混凝效果的水力條件,反映能量消耗概念。

2

G值和GT值變化幅度很大，從而失去控制意義。

10根據反應器原理，什么形式的絮凝池效果較好？折板絮凝池混凝效果為什么優于隔板絮

凝池？

折板絮凝池的優點是：水流在同波折板之間蜿蜒流動或者在異波折板之間間縮放流動

且連續不斷，以至形成眾多的小渦旋，提高了顆粒碰撞絮凝效果.與隔板絮凝池相比，水流條

件大大改善，亦即在總的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝時間可以縮

短，池子

體積減小。

11影響混凝效果的主要因素有哪幾種？這些因素是如何影響混凝效果的？

影響混凝效果的主要因素有水溫，水的PH值和堿度及水中懸浮物濃度。

水溫:a無機鹽的水解是吸熱反應低溫水混凝劑水解艱難。

b低溫水的粘度大，使水中雜質顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩混

凝

c水溫低時膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體混凝

d水溫與水的PH值有關

PH值：對于硫酸鋁而言，水的PH值直接影響鋁離子的水解聚合反應，亦即影響鋁鹽

水解產物的存在形態。

對三價鐵鹽混凝劑時PH在6.0-8o4之間最好

高份子混凝劑的混凝效果受水的PH值影響比較小

懸浮物濃度:含量過低時，顆馬碰撞速率大大減小，混凝效果差.含量高時，所需鋁鹽或

者

鐵鹽混凝劑量將大大增加。

12o混凝劑有哪幾種投加方式？備有何優缺點及其合用條件？

常用的有：

1）、泵前投加該投加方式安全可靠，普通合用于取水泵房距水廠較近者

2）、高位溶液池重力投加該投加方式安全可靠，但溶液池位置較高.合用于取水泵房距

水廠較遠者

3）、水射器投加該投加方式設備簡單，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效

率較低，且易磨損.

4）、泵投加有兩種方式：一是采用計量泵，一是采用離心泵配上流量計.采用計量泵不

必另備計量設備，泵上有計量標志,最適合用于混凝劑自動控制系統。

13.何謂混凝劑“最佳劑量”？圻何確定最佳劑量并實施自動控制？

混凝劑“最佳劑量”，即混凝劑的最佳投加量,是指達到既定水質目標的最小混凝劑投加

量.目前問過大多數水廠還是根據實驗室混凝攪拌試驗確定混凝劑最佳劑量，然后進行人工

調整。這種方法雖然簡單易行,但實驗結果到生產調節往往滯后，且試驗條件與生產條件也

很難一致，故試驗所得最佳劑量未必是生產上的最佳劑量.P274—276

14。當前水廠中常用的混合方法有哪幾種？各有何優缺點？在混合過程中，控制G值的作

用是什么？

1）＞水泵混合混合效果好，不需另建混合設施，節省動力，大、中、小型水廠均可

采用。但但采用FeCI3混凝劑時，若投量較大，藥劑對水泵葉輪可能有輕微腐蝕作用。合用

于取水泵房挨近水廠處理構筑物的場合，兩者間距不宜大于150m。

2）、管式混合簡單易行。無需另建混合設備，但混合效果不穩定，管中流速低，

混合不充分。

3）、機械混合池混合效果好，且不受水量變化影響，缺點是增加機械設備并相應

3

增加維修工作。

控制G值的作用是使混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩.

3

15.當前水廠中常用的絮凝設備有哪幾種？各有何優缺點？在絮凝過程中，為什么G值應自

進口值出口逐漸減少？

1）、隔板絮凝池包括往復式和回轉式兩種。優點:構造簡單，管理方便。缺點:流量

變化大者，絮凝效果不穩定,絮凝時間長，池子容積大.

2）、折板絮凝池優點：與隔板絮凝池相比，提高了顆粒碰撞索凝效果，水力條件大

大改善，縮短了絮凝時間，池子體積減小。缺點：因板距笑，安裝維修較艱難，折板費用較

高。

3）、機械絮凝池優點:可隨水質、水量變化而隨時改變轉速以，呆證絮凝效果，能應用

于任何規模水廠缺點：需機械設備于是增加機械維修工作.

絮凝過程和那個中,為避免絮凝體破碎，絮凝設備內的流速及水沆轉彎處的流速應沿程

逐漸減少，從而G值也沿程逐漸減少。

16。采用機械絮凝池時，為什么要采用3~4檔攪拌機且各檔之間需用隔墻分開？

因為單個機械絮凝池接近于CSTR型反應器,故宜分格串聯0分咯敗多,愈接近PF型

反應器，絮凝效果愈好，但分格過多，造價增高且增加維修工作量。

各檔之間用隔墻分開是為防止水流短路.

16章沉淀和澄清

1什么叫自由沉淀，擁擠沉淀和絮凝沉淀？

答:在沉淀過程中，彼此沒有收到干擾，只收到顆粒本身在水中的重力和水流阻力的作

用，稱為自由沉淀。

顆粒在沉淀的過程中，彼此相互干擾，或者收到容器壁的干擾，雖然其粒度和第一種相

同，但沉淀速度卻較小，稱為擁擠沉淀。

擁擠沉淀：顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個

整體共同下沉，與澄清水之間有一個清晰的泥水界面。

2已知懸浮顆粒密度和粒徑，可否采用公式（16—4）直接求得顆粒沉速？為什么？

答：不能夠。

因為從（16—4）式可以知道，要求得顆粒的沉速，出了要知道懸浮顆粒密度和粒徑外，

還需要知道阻力系數Cd0

3了解肯奇沉淀理論的基本概念和它的用途。

答：肯奇理論：Ct=CoHo/Ht

涵義：高度為Ht,均勻濃度為Ct沉淀管中所含懸浮物量和原來高度為Ho,均勻濃度為

Co的沉淀管中所含懸浮物量相等。

4.理想沉淀池應符合哪些條件？根據理想沉淀條件，沉淀效率與池子深度、長度和表面積

關系如何？

答：1）顆粒處于自由沉淀狀態。

2）水流沿著水平方向流動，流速不變.

3）顆粒沉到池底即認為已被去除,再也不返回水流中。

由式子可知：懸浮顆粒再理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的表面負荷有關，而

與其他因素如水深，池長，水平流速和沉淀時間均無關.

5.影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？

答1）沉淀池實際水流狀況對沉淀效果的影響。（雷諾數Re和弗勞德數Fr）

2）凝結作用的影響。

沉淀池縱向分格可以減小水力半徑R從而降低Re和提高Fr數，有利于沉淀和加強水的穩

定性，從而提高沉淀效果。

4

6.沉淀池表面負荷和顆粒截留沉速關系如何？兩者涵義有何區別？

答：表面負荷在數值上等丁截留沉速，但涵義不同.前者是指單位沉淀池表面積的產水

量,后者代表自池頂開始下沉所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速。

7。設計平流沉淀池是根據沉淀時間、表面負荷還是水平流速？為什么？

答：設計平流沉淀池是根據表面負荷.因為根據E=可知，懸浮顆粒在理想沉淀池中的去

除率只與沉淀池的表面負荷有關，而與其他因素如水深、池長、水平流速和沉淀時間均無關。

8。平流沉淀池進水為什么要采用穿孔隔墻？出水為什么往往采用出水支渠？

答：平路沉淀池進水采用穿孔隔墻的原因是使水流均勻地分布在整個進水截面上，并盡

量減少擾動.增加出水堰的長度,央用出水支渠是為了使出水均勻流出,緩和出水區附近的流

線過于集中，降低堰口的流量負荷。

9.斜管沉淀池的理論根據是什么？為什么斜管傾角通常采用60度？

答：斜管沉淀池的理論根據:根據公式E=，在沉淀池有效容積一定的條件下，增加沉淀

面積，可使顆粒去除率提高°因為斜管傾角越小，沉淀面積越大，沉淀效率越高，但對排泥

不利，根據生產實踐，故傾角宜為60度。

10,澄清池的基本原理和主要特點是什么？

答：基本原理：原水加藥后進入澄清池，使水中的脫穩雜質與澄清池中的高濃度泥渣顆

粒充分接觸碰撞凝結，并被泥渣層攔截下來，水得到澄清。

主要特點：澄清池將絮凝和沉淀兩個過程綜合與一個構筑物內完成，主要利用活性泥渣

層達到澄清的目的。當脫穩雜質隨水流與泥渣層接觸時，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄

清。

11簡要敘述書中所列四種澄清池的構造，工作原理和主要特點？

主要構造工作原理主要特點

懸浮澄氣水分離器，加藥后的原水經汽水分離（作用：分離普通用于小型水

清池澄清室，泥渣濃空氣,以免進入澄清池擾動泥渣層）從廠，處理效果受水

縮室等配水管進入澄清室，水自下而上通過泥質，水量等變化影

港層，水中雜質被泥渣層截留，清水從響大，上升流速較

矣水槽流出，泥渣進入濃縮室濃縮外小。

運。

脈沖澄脈沖發生器，原水由進水管進入進水室，由于真空泵澄清池的上升流

清池進水室，真空造成的真空使進水室水位上升，此為進速發生周期性的

泵，進水管，水過程，當水位達到最高水位時，進氣變化，處理效果受

穩流板閥打開通入空氣，進水室的水位迅速下水量水質水溫影

降，此為澄清池放水過程。通過反復循響較大，構造也較

環地進水和放水實現水的澄清。復雜。

機械攪第一絮凝加藥后的原水進入第一絮凝室和泥渣的循環利用

拌澄清室，第二絮凝第二絮凝室內與高濃度的回流泥渣相機械進行抽升

池室，分離室接觸，達到較好的絮凝效果，結成大而

重的絮凝體，在分離室中進行分離。

水第一絮凝原水從池底進入，先經噴嘴高速噴結構較簡單，無需

力循室，第二絮凝入喉管，在喉管下部喇叭口造成真空而機械設備，但泥渣

環室，泥渣濃縮吸入回流泥渣。原水和泥渣在喉管劇烈回流量難以控制

室，分離室，混合后被送入兩絮凝室,從絮凝室出來,且因絮凝室容

噴嘴的水進入分離室進行泥水分離。泥渣一積較小，絮凝時

部份進入濃縮室，一部份進行回流。間較

5

械澄清池差

十七章過濾

1、為什么粒徑小于濾層中孔隙尺寸的雜質顆粒會被濾層攔截下來？

答：顆粒較小時，布朗運動較劇烈，然后會擴散至濾粒表面而被攔截下來。

2、從濾層中雜質分布規律，分析改善快濾池的幾種途徑和濾池發展趨勢。

答：使用雙層濾料、三層濾料或者混合濾料及均質濾料等濾層組成以改變上細下粗的濾

層中雜質分布嚴重的不均勻現象，提高濾層含污能力。發展趨勢略

3、直接過濾有哪兩種方式？采用原水直接過濾應注意哪些問題？

答：兩種方式：1、原水經加藥后直接進入濾池過濾，濾前不設任何絮凝設備，這種過濾

方式普通稱“接觸過濾”2、濾池前設一簡易微絮凝池，原水加藥混合后先經微絮凝池，形成

粒徑相近的微絮凝池后（粒徑大致在40?60即擺布）即刻進入濾池過濾，這種過濾方式稱“微

絮凝過濾”。

注意問題：1、原水濁度和色度較低且水質變化較小。2、通常采用雙層、三層或者均質

材料，濾料粒徑和厚度適當增大，否則濾層表面孔隙易被阻塞。3、原水進入濾池前，無

論是接觸過濾或者微絮凝過濾，均不應形成大的絮凝體以免很快阻塞濾層表面孔隙.4、濾

速應根據

原水水質決定。

4、清潔濾層水頭損失與哪些因素有關？過濾過程中水頭損失與過濾時間存在什么關系？可

否用數學式表達？

答：因素：濾料粒徑、形狀、濾層級配和厚度及水溫。隨著過濾時間的延長，濾層中截

留的懸浮物量逐漸增多，濾層孔隙率逐漸減小,當濾速保持不變的情況下，將引起水頭損失的

增加。數學表達式：

5、什么叫“等速過濾”和“變速過濾”？兩者分別在什么情況下形成？分析兩種過濾方式

的優缺點并指出哪幾種濾池屬”等速過濾工

答：當濾池過濾速度保持不變，亦即濾池流量保持不變時，稱“等速過濾"。濾速隨過濾

時間而逐漸減小的過濾稱“變速過濾”

隨著過濾時間的延長，漉層中截留的懸浮物量逐漸增多，濾層孔隙率逐漸減小，由公式

可知道，當濾料粒徑、形狀、濾層級配和厚度以及水溫已定時，如果孔隙率減小，則在水頭

損失保持不變的條件下，將引起濾速的減小；反之，當濾速保持不變的情況下，將引起水頭損

失的增加。這樣就產生了等速過濾和變速過濾兩種基本過濾方式.

虹吸濾池和無閥濾池即屬等速過濾的濾池.

挪移罩濾池屬變速過濾的濾池，普通快濾池可以設計成變速過濾也可設計成等速過濾

6。什么叫“負水頭”？它對過濾和沖洗有何影響？如何避免慮層中“負水頭”的產生？

在過慮過程中，當慮層截留了大量的雜質以致砂面以下某一深度處的水頭損失超過該處水

深時,便浮現負水頭現象.

負水頭會導致溶解于水中的氣體釋放出來而形成氣囊.氣囊對過濾有破壞作用，一是減少

有效過濾面積，使過濾時的水頭損失及慮層中孔隙流速增加，嚴重時會影響慮后水質;二是氣

囊會穿過慮層上升,有可能把部份細慮料或者輕質慮料帶出，破壞慮層結構.反沖洗時，氣囊

更

易將慮料帶出慮池。

避免浮現負水頭的方法是增加砂面上水深，或者令慮池出口位置等于或者高于慮層表面，

虹吸慮池和無閥慮池所以不會浮現負水頭現象即是這個原因.

7。什么叫慮料“有效粒徑”和“不均勻系數”？不均勻系數過大對過濾和反沖洗有何影響？

6

“均質慮料”的涵義是什么？

慮料的有效徑粒是指通過慮料分量的篩孔孔徑，不均勻系數表示慮料粒徑級配.不均勻系

6

數愈大，表示粗細尺寸相差愈大，顆粒愈不均勻，這對過濾和沖洗都很不利.因為不均勻系數較

大時，過濾時慮層含污能力減小;反沖洗時，為滿足粗顆粒膨脹耍求，細顆粒可能被沖出慮

池，若為滿足細顆粒膨脹要求，粗顆粒將得不到很好清洗，如果徑粒系數愈接近1,慮料愈均勻,

過濾和反沖洗效果愈好，但慮料價格提高。

80雙層和多層慮料混雜與否與那些因素有關？慮料混雜對過濾有何影響？

主要決定于慮料的密度差，粒徑差及慮料的粒徑級配，慮料形狀，木溫及反沖洗強度等因

素.

慮料混雜對過濾影響如何，有兩種不同的觀點。一種意見認為，志料交壤面上適度混雜,

可避免交壤面上積聚過多雜質而是水頭損失增加較快，故適度混雜是有益的；另一種意見認

為慮料交壤面不應有混雜現象。因為上層慮料起截留大量雜質作用，下層則起精慮作用，而

界面分層清晰，起始水頭損失將較小.實際上，慮料交壤面不同程度的混雜是很難避免的.生

產經驗表明，慮料交壤混雜厚度在一定時，對慮料有益無害.

9.慮料承托層有何作用？粒徑級配和厚度如何考慮？

承托層作用，主要是防止慮料從配水系統中流失，同時對均布沖洗水也有一定作用。

為防止反沖洗時承托層挪移，對慮料慮池常采用”粗一細一粗”的礫石分層方式。上層粗

礫石用以防止中層細礫石在反沖洗過程中向上挪移；中層細礫石用以防止砂慮料流失。下層

粗礫石則用以支撐中層細礫石.具體粒徑級配和厚度，應根據配水系統類型和慮料級配確定.

對于普通的級配分層方式,承托層總厚度不一定增加，而是將每層厚度適當減小.

10.慮池反沖洗強度和慮層膨脹度之間關系如何？當慮層全部膨脹起來以后，反沖洗強度增

大,水流通過慮層的水頭損失是否同時增大？為什么？

當沖洗流速超過mf以后，慮層中水頭損失不變，但慮層膨脹起來.沖洗強度愈大，膨脹

度愈大。

不會，因為當沖洗流速超過最小流態化沖洗流速mf時，增大沖洗流速只是使慮層膨脹度

增大，而水頭損失保持不變。

11公式（17—2）與公式（17-11）有何異同？后者是否可用于過濾，前者是否可用于反沖洗？

為什么？

答:公式（17-11）與（17-2）的差別在于:公式右邊多了紊流項（第二項），而層流項（第一

項）的常數值稍小.故前式合用于層流、過渡區和紊流區.后者可用于過濾：前者不用于反沖洗。

12什么叫“最小流態化沖洗流速”？當反沖洗流速小于最小流態化沖洗流速時，反沖洗時

的濾層水頭損失與反沖洗強度是否有關？

答:當濾料粒徑、形狀、密度、濾層厚度和空隙率以及水溫等已知時，將式（17-11）和

（17-13）繪成水頭損失和沖洗流運關系圖，得圖17-13o圖中的Vmf是反沖時濾料剛剛開

始流態化的沖洗流速，稱“最小流態化沖洗流速:有歐根公式和圖1773易知，反沖洗流速

小于最小流態化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強度有關。

13氣一水反沖洗有哪幾種操作方式？各有何優缺點？

答：操作方式有以下3種：

1）先用空氣反沖，然后再用水反沖。

2）先用氣一水同時反沖，然后再用水反沖。

3）先用空氣反沖，然后用氣-水同時反沖，最后再用水反沖。

高速水流反沖雖然洗操作方便,池子和設備較簡單，但是沖洗耗水量大,沖洗結束后，濾

料上細下粗分層明顯。采用氣、水反沖洗方法既提高沖洗效果，有節省沖洗水量。同時，沖

洗時濾層不一定需要膨脹或者僅有輕微膨脹，沖洗結束后，濾層不產生或者不明顯產生上吸

下粗分層現象，即保持原來濾層結構，從而提高濾層含污能力.

14大阻力配水系統和小阻力配水系統的涵義是什么？各有何優缺點？掌握大阻力配水系統

7

的基本原理和公式(17—32)的推導過程.

答:普通規定：配水系統開孔比為=0。20%?0。25%為大阻力配水系統;=0。60%?0.80%

為中阻力配水系統；=1o0%?1。5%為小阻力配水系統。大阻力配水系統的優點是配水均

勻性好，但結構復雜，孔口水頭損失大，沖洗時動力消耗大；管道易結垢，增加檢修艱難，

此外，對沖洗水頭有限的虹吸濾池和無閥濾池，大阻力配水系統不能興用。小阻力配水系統

可以克服上述缺點。原理和推導過長，見書P337-339.

15、小阻力配水系有哪些形式？各有何優缺點？

答:小阻力配水系的形式有:鋼筋混凝土穿孔(或者縫隙)濾板；穿孔濾磚；濾

頭。用時主要考慮的因素有：造價、配水均勻性、孔口易阻塞性、強度、耐腐蝕

性16、灌池的沖洗排水槽設計應符合哪些要求，并說明理由。

答:為達到及時均勻地排出廢水，沖洗排水槽設計必須符合以下要求：

(1)沖洗廢水應自由跌落入沖洗排水槽。槽內水面以上普通要有7cm擺布的保護高度

以免槽內水面和濾池水面連成一片，使沖洗均勻性受到影響。

(2)沖洗排水槽內的廢水，應自由跌落進入廢水渠，以免廢水渠干擾沖洗排水槽出流，

引起壅水現象。

(3)每單位長的溢入流量應相等。

(4)沖洗排水槽在水平面上的總面積普通不大于濾池面積的25%,以免沖洗時，槽與槽

之間水流上升速度會過分增大，以致上升水流均勻性受到影響。

(5)槽與槽中心間距普通為1.5-2o0m。間距過大，從離開槽口最遠一點和最近一點流

入排水槽的流線相差過遠,也會影響排水均勻性。

(6)沖洗排水槽高度要適當。槽口太高，廢水排除不凈；槽口太低，會使濾料流失.

17、公式(17-38)是經驗公式還是根據水力學導出？

答：根據水力學導出

18、沖洗水塔或者沖洗水箱高度和容積如何確定？

答溶積V=0.09qFt

V-水塔或者水箱容積印F一單格濾池面積昨t一沖洗歷時min

水塔或者水箱底高出濾池沖洗排水槽頂距離：H=h+h+h+h+h

h「從水塔或者水箱至潼池的管道中總水頭損失：)"''

h：-濾池配水系統水頭損失，m

h=(q/10ag)2(l/2g)

h：-承托層水頭損失，m

h'=0.022qZq一反沖洗強度L/(s-m2)Z一承托層厚度，m

h-濾料層水頭損失。m

h’-備用水頭，普通取1.5-2.0m

19、W濾池管廊布置有哪幾種形式？各有何優缺點？

答:管廊布置有多種形式：

(1)進水、清水、沖洗水和排水渠，全部布置于管廊內.優點是：渠道結構簡單，施工方

便，管渠集中緊湊。缺點是：管廊內管件較多，通行和檢修不太方便。

(2)沖洗水和清水渠布置于管廊內，進水和排水以渠道形式布置于濾池另一側.優點是：

節省金屬管件及閥門；管廊內管件簡單；施工和檢修方便。缺點是:造價稍高。

(3)進水、沖洗水及清水管均采用金屬管道，排水渠單獨設置。

(4)對于較大型濾池，為節約閥門，可以虹吸管代替排水和進水支管；沖洗水管和清水

管仍用閥門。

20、無閥濾池虹吸上升管中的水位變化是如何引起的？虹吸輔助管管口和出水堰口標高差表

8

十么？

答：虹吸輔助管中落水使升管中水位_L升，向來到達最高位;到達最高位后，下落水流

伴有下降管的水流一起下落，導致真空度陡增，產生連續虹吸水流；水箱水位降至虹吸

破壞口時，水位開始下降。

虹吸輔助管管口和出水堰口標高差表示終期允許水頭損失值H。

21、無閥濾池反沖洗時，沖洗水箱內水位和排水水封井上堰口水位之差表示什么？若有地形

可以利用，降低水封井堰口標高有何作用？

答：表示沖洗水頭

可增加可利用的沖洗水頭，減小虹吸管徑，節省建設費用

22、為什么無閥濾池通常采用2格或者3格濾池合用1個沖洗水箱?合用沖洗水箱的濾池格

數過多對反沖洗有何影響？

答：合用一個沖洗水箱的濾池愈多，沖洗水箱深度愈小，濾池總高度得以降低.這樣，不

僅降低造價，也有利于與濾前處理的夠筑物在高程上的銜接.

合用水箱濾池數過多時，將會造成不正常沖洗現象。沖洗行將結束時，虹吸破壞管剛露

出水面，由于期于數格濾池不斷向沖洗水箱大量工供水，管口很快又被水封，導致虹吸破

壞不徹底，造成該格濾池時斷時續地不停沖洗。

23、進水管U形存水彎有何作用？

答：進水管設置U形存水彎的作用，是防止濾池沖洗時，空氣通過進水管進入虹吸管從

而破壞虹吸。當濾池反沖洗時，如果進水管住手進水，U形存水彎即相當于一根測壓管，

存水彎中的水位將在虹吸管與進水管連接三通的標高以下。這說明此處有強烈的抽吸作

用。如果不設U形存水彎，無論進水管住手進水或者繼續進水，都會將空氣吸入虹吸管.

24、虹吸管管徑如何確定?設計中，為什么虹吸上升管管徑普通要大于下降管管徑？

答：按平均沖洗水頭和計算流量即可求得虹吸管管徑。管徑普通采用試算法確定：即初

步選定管徑，算出總水頭損失Zh,當Zh接近Ha時，所選管彷適合，否則重新計算.

25、虹吸濾池分格數如何確定？虹吸濾池與普通快濾池相比有哪些主要有缺點？

答：qWnQ/F

q一沖洗強度，L/(s?ma)Q■每格濾池過濾流量,L/sF一單格濾池面積，皿n—組

濾池分格數.

n23。6q/v

v-濾速，m/h

虹吸濾池的主要優點是：無需大量閥門及相應的開閉控制設備：無需沖洗水塔(箱)或

者沖洗水泵；出水堰頂高于濾料層，過濾時不會浮現負水頭現象c主要缺點是：由于濾

池構造特點，池深比普通快濾池大，普通在5m擺布；沖洗強度受其余幾格濾池的過

濾水量影響，故沖洗效果不像普通快濾池那樣穩定。

26、設計和建造挪移罩濾池，必須注意哪些關鍵問題？

答:沖洗罩挪移、定位和密封是濾池正常運行的關鍵.挪移速度、停車定位和定位后的密

封時間等，均根據設計要求月程序控制或者機點控制，密封可借彈性良好的橡皮翼板的

貼附作用或者能后升降的罩體本身的壓實作用。設計中務求罩體定位準確、密封良好、

控

制設備安全可靠.

27、為什么小水廠不宜采用挪移罩濾池？它的主要優點和缺點是什么？

答：小水廠不宜采用挪移罩濾池因為不能充分發揮沖洗罩的使用效率。

挪移沖洗罩的優點是：池體結構簡單；無需沖洗水箱或者水塔：無大型閥門，管件少;

采用泵吸式沖洗罩時，池深較淺.缺點是：比其他快濾池增加了機點及控制設備；自

動控制和維修較復雜。

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28、所謂V型濾池，其主要特點是什么？簡要地綜合評述普通快濾池、無閥濾池、挪移罩濾

池、V型濾池及壓力濾池的主要優缺點和合用條件

答:V型濾池因兩側(或者一側也可)進水槽設計成V字形而得名，池底設有一排小孔，

既可以作過濾時進水用，沖沅時又可供橫向掃洗布水用，這是V型濾池的一個特點。

V型濾池的主要特點是：

(1)可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期。由于反沖洗時濾層不膨脹，故整個濾層

在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發生水力分級現象.即所謂“均質濾料”，使濾層含

污能力提高。普通采用砂濾料，有效粒徑Oo95-1o50mm,不均勻系數(1)2-1.5,濾

層厚約0.95-1.5m,>

(2)氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少.

第十八章消毒

1.目前水的消毒方法主要有哪幾種？簡要評述各種消毒方法的優缺點。

目前水的消毒方法主要有：氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸鈉消

毒、臭氯消毒、紫外線消毒。

氯謫毒優點是經濟有效，使用方便。缺點是受污染水經氯消毒后往往產生一些有害健康的

副產物，例如三氯甲烷。

CIO2對細菌、病毒等有很強的滅活能力CO2的最大優點是不會與水中有機物作用生.成

三氯甲烷。CIO2消毒還有以下優點：消毒能力比氯強，故在相同條件下，投加量比CI2少；

CIO2余量能在管網中保持很長期。消毒效果受水的ph值影響極小.作為氧化劑，CIO2

能有效地去除或者降低水的色、嗅及鐵、缽、酚等物質。它與酚起氧化反應，不會生成氯酚。

缺點是：CIO2本身和CIO2一對人體紅細胞有損壞,有報導認為，還對人的神經系統及繁殖

系統有傷害.

氯胺消毒的優點是：當水中含有有機物和酚時，氯胺消毒不會產生氯臭和氯酚臭，同時大

大減少THMs產生的可能；能保持水中余氯較久，合用與供水管網較長的情況。缺點是：殺

菌力弱。

次氯酸鈉消毒優點是:用海水或者濃鹽水作為原料，產生次氯酸鈉，可以現場配置，就地

投力口，合用方便，投量容易控制。缺點是需要有次氯酸鈉發生器與投加設備.

臭氧消毒優點：不會產生三鹵甲烷等副產物，其殺菌和氧化能力均比氯強。缺點是:中間

產物可能存在毒性物質或者致突變物。

漂白粉的優缺點沒找到.

2.什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？兩者消毒效果有何區別？簡述兩者消毒原理。

水中所含的氯以氯胺存在時，稱為化合性氯。自由性氯的消毒效能比化合性氯高得多.

3。水的pH值對氯消毒作用有何影響？為什么？

PH值越低消毒作用越強.氯消毒作用的機理，主要通過次氯酸HOCI起作用。Ocl—殺菌

能力比HOCI差得多。ph值高時0cl一較多.當ph大于9時，Ocl一接近100%;ph值低

時,HOCI較多，當ph小于6時，HOCI接近100%。

4。什么叫折點加氯？浮現折點的原因是什么？折點加氯有何影響？

請看書363頁

當原水收到嚴重污染時，折點加氨法可取得明顯效果，它能降低水的色度，去除惡臭，降低

水中有機物含量，還能提高混凝效果。

5什么叫余氯？余氯的作用是什么？

答：為了抑制水中殘存病原微生物的再度繁殖，管網中尚需維持的那部份剩余氯，稱為余氯.

作用是為了防止水中殘存病原微生物再度的繁殖.

10

5.什么叫余氯?余氯的作用是什么？

氽氯:在飲用水氯消毒中，以液氯為消毒劑時，液氯與水中還原性物質或者細菌等微生物

作用之后，剩余在水中的氯量稱為余氯，它包括游離性余氯和化合性余氯。

作用：抑制水中殘存病原微生物的再度繁殖.

6.制取有哪幾種方法？寫出它們的化學反應式并簡述消毒原理和主要特點.

制取的方法主要有：

(1)用亞氯酸鈉和氯制取

+f+

++2-2+2+

+2-2+2

(2)用酸與亞氯酸鈉反應制取

5+47+5+2

10+5-8++4+2

消毒原理：二氧化氯既是消毒劑，又是氧化能力很強的氧化劑。對細蜀的細胞壁有較強的吸

附和穿透能力，從而有效地破壞細菌內含疏基的酸，可快速控制微生物蛋白質的合成，故

對細菌'病毒等有很強的滅活能力。

主要特點：(1)不會與水中有機物作用生成三鹵甲烷(2)消毒能力比氯強，在相同條件下，

投加量比少.(3)余量能在管網中保持很找時間，即衰減速度比慢。(4)由于不水解，故消毒效

果受水的PH值影響極小。(5)本身和副產物對人體紅細胞有傷害

7。用什么方法制取和？簡述其消毒原理和優缺點.

：在現場用空氣或者純氧通過臭氧發生器高壓放電產生的.臭氧所氧化作用分直接作用和間

接作用兩種。間接作用是指臭氧在水中可分解產生二級氧化劑—氫氧自由基-OH(

表示OH帶有一未配對電子，故指活性大)。-0H是一種非選擇性的強氧化劑，可以使許

多有機

物徹底降解礦化，且反應速度很快。有關專家認為，水中0H及某些有機物是臭氧分解的

引起劑或者促進劑。臭氧消毒機理實際上仍然是氧化作用.臭氧化可迅速殺滅細菌、病菌

等.優點：不會產生三鹵甲烷等副產物，其殺菌和氧化能力比氯強。

缺點：水中有機物經臭氧化后，有可能將大份子有機物分解成份子較小的中間產物，而在這

些中間產物中，可能存在毒性物質或者致突變物。

:次氯酸鈉是用發生器的鈦陽極電解食鹽水而制得.+一+

次氯酸鈉消毒作用仍依靠.次氯酸鈉在水中存在如下反應：

.+-*+

產生的次氯酸具有消毒作用.

優點：用食鹽作為原料，采用次氯酸鈉發生器現場制取，就地投加，使用方便，

缺點：不宜貯運，易分解

第19章水的其他處理方法

思量題

1、水中含鐵、缽、高氟等會有什么危害？

答:含鐵、錦會使水有色、臭、味，水質影響工業產品質量，使用具染色，洗滌染漬.

含高氟水會引起慢性氟中毒。

2、為了加快鐵的氧化速率，可以采取什么措施并說明理由。

答:措施①PH>5。5時，氧化速率與fOH-J2成正比，故增大PH值可加快速率：

PH<5.5時，氧化速率是非常緩慢的。

11

②有催化劑如氫氧化鐵覆蓋膜可以加快氧化速率.

11

3、地下水除鐵時常用什么工藝？為什么地下水除鋅比除鐵艱難？

答：地下水常采用曝氣氧化工藝。

由于鐵的氧化還原電位低于錦，容易被0氧化，相同PH時二價鐵比二價缽的氧化速率

快，以致影響二價缽的氧化,因此地下水森缽比除鐵艱難。

4、何種水質條件下使曝氣除鐵法增加艱難，可用什么措施解決？

答：水的堿度不足會影響氧化速率使曝氣除鐵法增加艱難，將PH值增大到7.0以上可解決.

5、除鐵、除缽灌料的成熟期是指什么？任何濾料是否需到成熟期后才浮現催化氧化作用？

答:濾料從開始使用到其表面覆蓋有氧化物,形成氫氧化物膜所需的時間稱為成熟期。

濾料在形成氫氧化物膜后即有催化作用，故在達到成熟期之前已有催化氧化作用.

6.除鐵濾池的濾速受到哪些因素的影響？

答:pH,水溫t,濾池進水含鐵量，濾池出水含鐵量，濾層厚度，濾料有效粒徑

7.活性炭等溫吸附試驗的結果可以說明哪些問題？

答：選用活性炭是活性炭系統設計時首先須解決的問題，普通從去除污染物的能力，炭

層水頭損失,炭的輸送和再生等方面來考慮顆粒大小、密度和硬度.商品活性炭的品種頗多，

并且影響活性炭吸附性能的因素也很復雜，因此通過吸附等溫線試驗來確定.

8.活性炭柱的接觸時間和泄露時間指什么，兩者有什么關系？

答:接觸時間的含義是活性炭床容積除以流量、或者是炭床厚度除以流速所得出的時間

.泄露時間是指流量一定時，從活性炭池開始進水到出水開始不符合水質要求時所經歷的

時間。

接觸時間和泄露時間有內在的聯系，因為當流速(或者流量)一定時增減炭床厚度或者

炭床厚度一定時改變流速，都可以改變接觸時間，而接觸時間的變化可影響活性炭池的泄

露時間和吸附容量。接觸時間短雖然可以減少所需的活性炭床容積，但是泄露時間提早以

致再生周期較短：相反，則所需炭床容積增大，但可延緩泄露時間使再生周期延長，再生

次數減少.9.吸附區高度對活性炭柱有何影響？如何從泄露曲線估計該區的高度？

答：吸附區高度越大炭床的利用率越低.

10.什么叫生物活性炭法，有什么特點？

答：臭氧和活性炭吸附結合在一起的水處理方法.

特點是：完成生物硝化作用；將溶解有機物進行生物氧化；增加了水中的溶解氧，有利

于好氧微生物的活動，促使活性炭部份再生，從而延長了再生周期；臭氧如投加在濾池之前

還可以防止藻類和浮游植物在濾池中生長繁殖。

Ho目前應用最廣的除施方法是什么？原理如何？

答：吸附過濾法，也就是活性氧化鋁法.

原理：活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑，有較大的比表面積。活性氧化鋁是兩性物

質。在酸性溶液中活性氧化鋁為陰離子交換劑，對氟有極大的選擇性。

第二十一章水的軟化

I.按照計量單位，下列物質的量或者物質的量濃度的表達方式是否合適？

n(l/2HSO)=2n(HSO)

c(CaC0")=l/2c(CaCO)

n(Fe3，)=n(l/2Fe0)=2n(Fe0)

c(NaOH)=2c(2NaOH)

答：合適

2.為什么說質量m或者質量濃度P(=m/V)均與基本單元的形式無關？

參考課本P393-P394

12

3.水質分析如下表所示，試用物質的量濃度(mmol/L)表示水中離子的假想結合形式。(P394

—395)

P3)70mg/LP(HCO?)140.3mg/L

P(SO：+)

p(M期)9o7mg/L95mg/L

P(Na，)6.9mg/LP(Cl)10.6mg/L

解:

c(Ca2*)1.75mmol/Lc(HCO?)2。3mmol/L

c(Mg2-)0.40mmol/LC(SO2+)lo0mmol/L

c(Na，)0.3mmol/Lc(Cl-)0o3mmol/L

結合順序：Ca(HCO*)CaSOMgSOMgClNaCl

324I2

c(Ca(HCO-)2)=1.15mmol/Lc(CaSO)=0.6mmol/L

34

c(MgSO)=0.40mmol/Lc(NaCl)=0o3mmol/L

4、試說‘明石灰軟化時水中發生的化學反應

石灰軟化過程包括下面幾個方面：

CO2+Ca(OH)2-*CaCO3I+H2O

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2->2CaCO3I+2H2O

Ma(HCO3)2+Ca(OH)2-CaCO3I+MgCO3+2H2O

MaCO3+Ca(OH)2-CaCO3I+Ma(OH)2I

5、石灰軟化處理后水質有何變化?為什么不能將水中硬度降為零？

水的剩余碳酸鹽硬度可以降低到0。25-0o5亳摩爾每升，剩余堿度約0。8—1.2亳

摩爾每升，硅化合物可去除30%-35%,有機物可去除25%,鐵殘留量約0.1亳克每升。

熟石灰雖然亦能與水中非碳酸鹽的鎂硬度起反應生成氫氧化鎂，但同時又產生了等物質

的量的非碳酸鹽的鈣硬度：

MaSO4+Ca(OH)2-*Ma(OH)2I+CaSO4I

MaCI2+Ca(OH)2->Ma(OH)2I+CaCI2I

所以單純的石灰軟化是不能降低水的非碳酸鹽硬度的。無非，通過石灰處理，還可以去

除水中部份鐵和硅的化合物。

6、與順流再生相比，逆流再生為何能試離子交換出水質顯著提高？

順流再生固定床樹脂層上部再生程度高,而越是下部，再生程度越差，到軟化工作后期，

由于樹脂下半部原先再生不好，出水剩余硬度提前超出規定指標，導致交換器過早地失效，

降低了設備工作效率。

逆流再生固定床再生時，再生夜首先接觸飽和程度低的底層樹脂，然后再生飽和程度較

高的中、上層樹脂。這樣，再生液被充分利用，再生劑用量顯著降低，并能保證底層樹脂得

到充分再生。軟化時，處理水在經過相當軟化之后又與這一底層樹脂接觸，進行充分交換，

從而提高出水水質。

7.逆流再生的關鍵是什么？

答：如何使［RH］最大和［RHa］值最小，并在再生操作過程中做到各層次不亂(不確定)

8.如圖2174所示，當氫離子交換出水強酸酸度為零，與其相應，出水Na+含量應是多少？

P412-413

9。試分析H-Na串聯離子交換系統流量分配計算方法徹底同于H—Na并聯系統？

答：對于并聯來說，分別流經Na離子交換器和H離子交換器，兩股水混合后進入除二

氧化碳.如H離子交換器的失效點以Na離子泄漏為準，則原水c(1/2SO4+CL)流量分配

13

按式（21-43）,如果以H離子開始泄漏，則運行前吸附的Na,運行后期全部被置換出來，則

平均酸度在數值上和原水非碳酸鹽硬度相當，也可以U算流量分配。如是串聯，則也根據離

子交換先后的酸度計算,所以方法相同.（不確定）

10o為什么說，在HbHc的條件下，經H離子交換（到硬度開始泄漏）的周期出水平均強酸

酸度在數值上與原水Hn相當？此時H-Na離子交換系統的Qh和Qna表達式為何？若原

水堿度大于硬度，情況又是如何？

11o在固定床逆流再生條件下，樹脂工作交換容量能否由下式表示，試闡明其理由。

q=nnq

rs0

12o在固定床逆流再生中，用工業鹽酸再生強酸陽離子交換樹脂.若工業鹽酸中HCI含量為

31%,而NaCI含量為3%,試估算強酸樹脂的極限再生度。

第二十二章水的除鹽與咸水淡化

1、在一級復床除鹽系統中如何從水質變化情況來判斷強堿陰床和強酸陽床即將失效？

答：（答案實在找不到，可以參考課本P42622。2。2復床除鹽部份相關內容）

2、試說明離子交換混合床工作原理,其除鹽效果好的原因何在？

答:陰、陽離子交換樹脂填在同一個交換器內，再生時使之分層再生，使用時先將其均勻

混合，這種陰、陽樹脂混合一起的離子交換器稱為混合床。

混合床的反應過程可寫成（以NaCI為例）：（請大家參見課本P427（22-9）和（22—10）

式）

其除鹽效果好的原因：由于混合床中陰、陽樹脂密切交替接觸。好象有許多陽床和陰

床串聯在一起，構成無數微型復床，反復進行多次脫鹽，于是出水純度高.由于去離子作用是在

中性pH值下迅速進行的，所以出水純度高，并且具有水質穩定、間斷運行影響小、失效終

點明顯等特點。

3、在離子交換除鹽系統中，陽床、陰床、混合床和除二氧化碳器的先后位置的布置應如何

考慮？試說明理由.

答：（一）強酸一脫氣一強堿系統（課本P426圖22