2012水质工程学考试重点

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1、zliang水质小结:弟一章：1, 水质工程学的研究内容研究水在社会循环过程中的水质及其变化特性，研究为满足用水 需要，为实现水的良性社会循环和水资源的可持续利用，而对水质进行控制及其对水进行处 理的科学技术2, 天然水体中的杂质：（1）尺寸，可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种。（2）化学结构 分为无机物、有机物、生物等（3）杂质的来源可以分为天然的和污染性的物质。3水中常见污染物：化学性质分为：无机性污染物质（有直接毒害的无直接毒害的）有机 性污染物质（难生物讲解的有机污染物可生物讲解的有机污染物）4, BOD：水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧 量。意

2、义：具有直接的卫生定义，反应了自然水中的情况，能测定易降解的有机物BOD/COD0.3才认为可以采用生物处理缺点：耗时、不及时，当水中难生物降解物质含 量较大时，误差大，工业废水中若缺少微生物生长的元素或含有抑制微生物生长的物质，则 影响测定。5，COD:在一定的严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（K2Cr2O7,KMnO4 等）作用时，所消耗的氧量，叫做化学需氧量，用氧（O2）的mg/L数来表示。TOD :水样中的有 机物在900高温下燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧O2）的 mg/L计。TOC：将水样在900950C高温下燃烧，有机碳即氧化生成CO2，量

3、测所产生 的CO2量，即得水样中的总有机碳值，单位以C的mg/L计。优点：速度快、误差小 缺点：仪器昂贵6, 难于生物降解的有机污染物：不易被微生物降解的有机物，化学性质稳定，称之为难于 生物降解的有机污染物特点：1、很强的化学稳定性，不易被微生物降解或降解速度极为缓慢。2、或多或少都有毒性，不少还是“三致物质”（致癌、致突变、致畸）7, 无直接毒害作用的无机污染物：颗粒状无机物质酸碱及其无机盐类氮磷等植物性营养 物质8, 水体的富营养化：水体的富营养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宜的情况下，水中所含的这些营养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

4、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结构破坏的现象。损害，包括：（1）使水味变得腥臭难闻。（2）降低水的透明度。（3）消耗水中的溶解氧。（4）向水体中释放有毒物质。（5）影响供水水质 并增加供水成本。（6）对水生生态的影响。9, 水体自净：污染物进入水体后，通过物理、化学、生物的作用，使污染物浓度降低或总 量减少，将水体部分或全部恢复原状。10, 生活饮用水水质标准制定的原则：生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水 的安全来考虑的，水中不得含有病原微生物；水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体 健康；水的感官性状良好11，水质指标：

5、1,感官性状和一般化学指标2.毒理性指标3.细菌学指标4.放射性指标弟二章1, 水的生物处理：定义：是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机 物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处 理。2, 理想反应器分类完全混合间歇式反应器(CMB型)、完全混合连续式反应器(CSTR型)、 推流式反应器(PF型)等三种3, 水处理工艺流程的概念：由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本 单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。选择水处理流程的基本出发点是：(1) 以较低的成本、安全稳定的运行过程；(2) 获得满足水

6、质要求的水；(3) 水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影响到水处理 工艺流程的选择。4，图4 2典型除污染给水处理流程混凝剂出水原水图4 3地面水常规处理工艺系统5,排放或三级处理原废水污泥浓缩池消化气利用污泥利用污泥消化池脱水与干燥设备图410活性污泥法典型工艺流程图性* -弟三章1, 基本概念：混凝（coagulation）:是指通过某种方法（如投加化学药剂）使水中胶体粒 子以及微小悬浮物聚集的过程。混凝是凝聚（混合）和絮凝的总称。凝聚（aggregation）（混合）：指使胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。絮凝（flocculation）:指脱稳的胶体或微小悬浮物

7、聚结成大的絮凝体的过程。2, 混凝过程涉及：水中胶体的性质；混凝剂在水中的水解产物；胶体与混凝剂水解 产物之间的相互作用。3, 电位的大小反映胶粒带电的多少，可以用来衡量胶体稳定性的大小。4, 胶体稳定性：是指胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。分为“动力学稳定性” 和“聚集稳定”两种。在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影 响起关键作用动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强聚集稳定性包括：胶体带电相斥一胶体带电稳定性（憎水性胶体）；水化膜的阻碍一胶 体的溶剂化作用稳定性（亲水性胶体）5, 响混凝效果的因素比较复杂，主要包括： 原水性质，包括水温、水

8、化学特性、杂质性质和浓度等； 投加的凝聚剂种类与数量； 使用的絮凝设备及其相关水力参数。，6, 混凝剂和助凝剂的选择原则：混凝效果好；对人体无危害；使用方便；货源充足，价格 低廉；新型药剂要有卫生许可。助凝剂定义：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂 可称为助凝剂。分类：酸碱类；加大矶花的粒度和结实性；氧化剂类7, 理想絮凝反应器：PF型；CSTR型、多级串联CSTR型；PF+CSTR型8 例题：例题：已知 K=5.14x10-5, G=30s-1。要求 n0/n=4。试求：1. 采用PF型反应器所需絮凝时间为多少分钟？2. 采用CSTR型反应器所需絮凝时间为多少分钟？3. 采用4个型CST

9、R反应器串联所需絮凝时间为多少分钟？t -ln 4 - 899s 15 min5.14 x 10-5 x 30t-(4-1) = 1946s = 32min 5.14x105 x30t -(41/4 一 1) - 269 s5.14 x 10-5 x 30,9,混凝动力学：研究颗粒碰撞速率N和混凝速率的问题，即混合（凝聚）过程和絮凝过程中的动力学称为混凝动力学（主要研究絮凝动力学）。絮凝过程：异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮凝。10,混凝剂的配制与投加流程：投配方法：干投法与湿投法（实践中多用湿投法）药剂1

10、1，絮凝（反应）设施：隔板絮凝池 折板絮凝池机械絮凝池12,混凝试验：实验原理：（1）压缩双电层；（2）吸附架桥作用；（3）网捕卷扫作用 实验步骤：混凝实验分为最佳投药量、最佳pH值、最佳水流速度梯度三部分.1在进行最佳投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和pH值，求出最佳投药量;2然后按照最佳投药量求出混凝最佳pH值；3最后根据最佳投药量、最佳pH值，求出最佳的速度梯度。第四章：1, 格栅：功能：去除污水中尺寸较大的悬浮物塑料袋、毛发、果皮），保护后继的机械 设备，安装于处理工艺流程的最前端。种类：按形状分为：平面格栅曲面格栅按栅条的间隙分：细格栅：310毫米 中格栅：1040毫米 粗格

11、栅：50100毫米2, 沉砂池:作用：分离比重较大的无机颗粒，同时也去除少量较大、较重的有机杂质，如骨 屑、种子等；减轻设备的磨损；减轻沉淀池的负荷。类型：平流式沉砂池，曝气沉砂池， 多尔沉砂池，钟式沉砂池。3，沉淀分类：1.自由沉淀定义：颗粒在下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰， 下沉过程中颗粒的大小、形状、质量均保持不变，沉速也不变。常见形式：沉砂池、初次沉 淀池2.絮凝沉淀定义：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用。颗粒的形状、尺寸、质量以及沉速随沉淀过程的进展而变化。常见形式：混凝沉淀、二沉池中沉淀 3.成层（拥 挤）沉淀定义：颗粒在沉淀过程中处于相互干扰状态，絮凝的悬浮物颗粒成整体沉

12、淀形式， 形成较明显的固液界面。常见形式：二沉池下部的沉淀、污泥浓缩池开始阶段4.压缩沉淀定义：沉淀过程中最后悬浮颗粒相聚于水底，互相支撑，互相挤压，发生进一步沉降 常见形式：二沉池的污泥斗中的沉淀、污泥浓缩池浓缩阶段的沉淀4，自由沉淀试验（浓度较低时、粒状颗粒的沉淀）絮凝沉淀试验（浓度不太高:50500mg/L, 凝聚性颗粒的沉淀）5，沉淀池分类1.按水流方向分为：平流式 竖流式 辐流式2.按在污水处理流程中的位置分为：初次沉淀池二次沉淀池6，第四章1, 快滤池的结构(以普通快滤池为例)：组成：集水渠、排水渠、滤料层、承托层、配水 系统管廊：进水管、清水出水管、初滤水、冲洗水、冲洗排水渠、阀

13、门2, 滤料比表面积：粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积， 单位为cm2/g或cm2/ cm33, 滤料的比表面积：孔隙在滤层中所占比例，称为孔隙度，以m表示。在单位体积的滤层 中，滤料所占体积应为(1-m)。相应的球形滤料的颗粒数为6(1-m)/ n d3，所以滤料的总表 面积为 6(1-m)/ n d。3负水头定义？他对过滤和冲洗有何影响？如何避免滤层中出现负水头现象？答：负水头是指在过滤过程中，滤层截留了大量的杂质，以致于砂面以下某一深度处的水头 损失超过该处水深的现象。影响：负水头使水中溶解的气体释放出来形成气囊，因而占有滤料空隙中的一定空间而 缩小过水断面

14、，从而加大阻力，水头损失加大而使过滤周期缩短。再冲洗时，气囊与滤料颗 粒吸附在一起，会上浮带出滤料，破坏滤层结构。避免措施：增加砂面以上水深，使滤池出口位置等于或高于滤层表面4, 负水头现象：当过滤进行到一段时间时，滤料表面由于被堵塞，使整个滤层的水损集中 在滤池表面，在过滤后期滤层内部出现真空到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的 水深，该深度处就出现负水头，5, 负水头危害及措施： 增加滤层局部阻力，增加了水头损失，滤池的作用水头很快被用完，需中止过滤； 空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把煤粒这种轻质滤料带走。并且在冲 洗时，空气更容易把大量的滤料随水带走。避免滤池中出现负水头

15、方法是增加滤层上面的 水深。6，过滤过程：由过滤与反冲洗两部分组成。滤速：V=510 m/h工作周期：从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的工作周期。过滤周期：从过滤开始到过滤结束一段时间称为快滤池的过滤周期。滤池的工作周期：12 24h。7, 减速过滤的优点：1.与等速过滤相比，在平均滤速相同的情况下，减速过滤后的出水水 质较好，产水量较大。这可能因为在过滤周期后期，减速过滤滤速较低，因而相应的管道等 的水损较小，在作用水头相同的条件下，提供给滤层的可利用的水头较大；同样在过滤后期， 恒速过滤出水浊度较高，而减速过滤由于滤速较低，出水水质较好；2.在相同过滤周期内，过滤水损也较小。这是因

16、为当滤料干净时，滤层的孔隙率较大， 虽然滤速较其它滤池较高，但孔隙流速并非按流速增高倍数增大。相反滤层内截留杂质量较 多时，虽然滤速较低，但因滤层孔隙滤减小，孔隙流速并未过多减小。因而，过滤初期，滤 速较大可使悬浮物深入下层滤料；过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤 则不具备这种调节功能。8, 反冲洗强度：指单位面积滤层所通过的反冲洗水流量。式中：q滤层的反冲洗强度，L/(s m2)Q反冲洗水流量，L/sA滤层的平面面积，m2。9, 加大水力阻抗s2 (减小孔口总面积)，使s1、s3s2,即增大s2就相对削弱了承托层、滤 料层及配水系统压力不均匀的影响。从而使qmax/qmin1

17、,按这种原理设计出的配水系统， 称为“大阻力配水系统”；尽量减小水力阻抗S1 （减小干、支管进口水流速度，即减少配水系统由于压力变化对布水 均匀性的影响），使sis2、s3,从而使si可以忽略不计，使qmax/qmin 1,按这种原理设 计出的配水系统，称为“小阻力配水系统”。10, 大阻力配水系统优缺点穿孔管配水系统配水均匀性好、工作可靠、采用最广、冲洗干净；结构复杂；管道容易结垢，增加检 修困难;孔口水头损失大，因而要求反冲洗水压高，需冲洗水箱或水泵冲洗时动力消耗大。无阀滤池、移动冲洗罩滤池、虹吸滤池等的冲洗水头非常有限，不宜采用大阻力配水系统。11，小阻力配水系统的特点：反冲洗水头小；配

18、水均匀性较大阻力配水系统为差，当 配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受 堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来。滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。 常用形式：大阻力配水系统：穿孔小阻力配水系统：格栅，孔板，穿孔渠，滤头12, V形滤池构造：滤板，进水总渠，反冲洗真空管，反冲洗管13. 氯消毒机理：易溶于水中，在清水中，发生下列反应：HC12 + H2O HOCl + H+ + Cl:HOCl H+ + OC1-起消毒作用的主要是HOC1。氧化能力很强的氧化剂，对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，能有效地破坏细菌内含巯基地酶；。14，二氧化氯的制

19、备方法：（1）亚氯酸钠和氯制取Cl + H O T HOCl + HCl22HOC1+ HCl + 2NaClO T 2C1O + 2NaCl + H O222Cl + 2 NaClO T 2 ClO + 2 NaCl222酸 氯酸5 NaClO + 4 HCl T 4ClO + 5 NaCl + 2 HO10NaClO + 5H SO T 8ClO + 5Na SO + 4H O224224215,高锰酸钾预氧化控制氯化消毒副产物及助凝作用2高锰酸钾预氧化能够破坏水中氯化消毒副产物前驱物质，从而降低氯化消毒副产物生产量； 由于吸附作用等使高锰酸钾对多种地表水表现出不同程度的助凝作用；16折点

20、加氯法:/I A研究结果表明，高锰酸钾预氧化与生物活性炭组合可有效地强化对水中氨氮和有机物的去除H：峰点 B：折点OA段：水中杂质把氯消耗光。AH段：氯与氨反应，有余氯存在，有一定消毒效果，但余氯为化合性氯，其主要成分是一氯氨。HB段：仍然是化合性余氯，加氯量继续增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而减少。BC段：B点以后，出现自由性余氯。加氯量超过折点需要量：折点氯化当原水游离氨0.3mg/L时加氯量控制在折点后;当原水游离氨0.5mg/L时加氯量控制在峰点前。17折点加氯法:加氯曲线水中无任何微生物、有机物等，加氯量=余氯，如下 图中的水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯，如下 图中的0 M加 H量（mg/L）图18-2加氯量与余氯关系18, 氯化消毒副产物（DBP）的形成及控制：水中消毒副产物在500种以上；三卤甲烷（THM）和卤乙酸（HAA）被认为是氯化消毒过程中形成的两大类主要副产物。危害：THM中的物质已被证明为致癌物质或可疑致癌物；HAA致癌风险更高。目前控制水中氯化消毒副产物的技术有三种：（1）强化混凝（2）粒状活性炭吸附（3）膜过滤19,