1、十四章：6、3 种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。答：3 种理想反应器的假定条件如下1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。4）在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进
2、行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。8、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？答：CMB 和 CSTR 反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合，所有物料在反应器内停留时间相同；后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合，物料在反应器内停留时间各不相同，理论上，反应器内物料的停留时间由 。这种停留时间不同的
3、物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混” 。显然，在 PF 反应器内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。9、PF 型和 CMB 型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。答：在推流型反应器的起端（或开始阶段） ，物料是在 C0 的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续） ，物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。介它优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。十五章：3、高分子混凝剂投量
4、过多时，为什么混凝效果反而不好？答：当高分子物质投量过多时，将产生“胶体保护”作用。 “胶体保护”可理解为：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集。这种阻碍来源于高分子之间的相互排斥。排斥里可能来源于“胶粒胶粒”之间高分子受到压缩变形（象弹簧被压缩一样）而具有排斥势能，也可能由于高分子之间的电性斥力（对带电高分子而言）或水化膜。5、什么是助凝剂？在什么情况下需投加助凝剂？答：当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常为高分子物质。其作用往往是为了改善絮体结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实，
5、作用机理是吸附架桥。例如：对于低温、低浊水，采用铝盐或铁盐混凝剂时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀。当投入少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。11、影响混凝效果的主要因素有哪些？答：影响混凝效果的主要因素有以下六类：1.混凝剂的种类和投量 5.水中悬浮物浓度影响2.水力条件和作用时间 6.水中杂质影响3.水温影响4.水的 PH 值和碱度影响十六章：1、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？(7)答：自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；利用絮凝剂使
6、水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。1、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？(7)答：理想沉淀池应符合以下 3 个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态；2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。5、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？答：实际平流沉淀池偏离理想沉淀池条件的主要原因有：（1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。由于如下原因引起水流短流：进水的惯性作用；出水堰产生的水流抽吸；较冷或较重的进水产生的异重流；风浪引起的短流；池内存在
7、导流壁和刮泥设施等。 （2）凝聚作用的影响7、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？(7)答：设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。8、平流沉淀池进水为什么采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？答：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。为了缓和出水区附近的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的流量
8、负荷，而采用出水支渠的形式。 （或答：平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。 ）3、直接过滤有哪几种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？答：直接过滤有接触过滤和微絮凝过滤两种方式，采用直接过滤应注意以下几点：1）原水浊度和白色较低且水质变化较小；2）通常采用双层、三层或均质滤料；3）原水进入滤池前，不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤料层表面孔隙；4）滤速应根据原水水质决定5、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤” 。 (8)答：等速过滤是指滤池
9、滤速保持不变的过滤；变速过滤是指滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤。在滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温一定时，如果孔隙率减小，水头损失保持不变，则滤速将减小，利用这一原理产生了变速过滤；反之，滤速保持不变，则水头损失将增加，利用这一原理就可以形成等速过滤。变速过滤在过滤初期，滤速较大可以使悬游杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤不具备这种自然调节功能，并可能产生负水头现象。虹吸滤池和无阀滤池属于等速滤池。6、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？答：负水头是指滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深。负
10、水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊。气囊对过滤有破坏作用，一是减少了过滤面积；二是气囊的上升可能将部分细滤料和轻质滤料带出，破坏滤层结构。避免出现负水头的方法可以采用增加砂面上的水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。7、什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数”？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？(8)答：滤料有效粒径（d10）是指通过滤料重量 10%的筛孔孔径，滤料不均匀系数（K80 ）是指通过滤料重量 80%的筛孔孔径。滤料不均匀系数过大，过滤时滤层含污能力减小；反冲洗时，为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒可能得
11、不到很好的冲洗。均质滤料是指滤料均匀，K80 等于 1。9、滤料承托层有何作用？粒径级配和厚度如何考虑？(8)答：滤料承托层的作用，主要是防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。单层或双层滤料滤池采用大阻力配水系统时，承托层采用天然卵石或砾石，其每层厚度都为 100mm，粒径自上而下为 24、48、816、1632 mm。三层滤料滤池自上而下，14 层采用重质矿石粒径由 0.58mm 依次增加，厚度 14 层为 50 mm，第 5、6 层采用砾石粒径由 832mm 依次增加，厚度为 100 mm 或更大。12、什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，
12、反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？(7)答：最小流态化冲洗流速是指反冲洗时滤料刚刚开始流态化的冲洗速度。当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。14、大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何优缺点？答：“大阻力“一词的含义是指配水系统中孔口阻力较大。大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但结构复杂；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。而“小阻力”一词的含义是指配水系统中孔口阻力较小。小阻力配水系统的优缺点刚好与大阻力配水系统相反。对于冲洗水头优先的虹吸滤池和无阀滤池适用。15、小阻力配水系有哪些形式？选用时主要考
13、虑哪些因素？(7)答：小阻力配水系统有穿孔滤板、滤砖、滤头等形式。选用时主要考虑流速和阻力等因素。28、所谓 V 型滤池，其主要特点是什么？简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V 型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件。 (8)答:V 型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成 V 字形而得名。其主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。 （2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。普通快滤池运转效果良好，首先是冲洗效果得到保证。使用任何规模水厂。主要缺点是管配件及阀门较多，操作较其它滤池稍复杂。无阀滤池多用于中小型给水工程。优点是：节省大型
14、阀门，造价较低；冲洗完全自动，因而操作管理较方便。缺点是：池体结构较复杂：滤料处于封闭结构中，装、卸困难；冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应的抬高了滤前处理构筑物如沉淀池或澄清池的标高，从而给水厂处理构筑物的总体高程布置往往带来困难。移动罩滤池适用于大、中型水厂。优点：池体结构简单；无需冲洗水箱或水塔；无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅。缺点：移动罩滤池比其它快滤池增加了机电及控制设备；自动控制和维修较复杂。压力滤池常用于工业给水处理中，往往与离子交换器串联使用。其特点是：可省去清水泵站；运转管理较方便；可移动位置，临时性给水也很使用。但耗用钢材多，滤料的装卸不方便。28、
15、何谓 V 型滤池？其主要特点是什么？答：V 型滤池是法国德格雷蒙公式设计的一种快滤池，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成 V 字形而得名。其主要特点是：（ 1）V 型槽底设有一排小孔，既可作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用；（2）可用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。反冲洗时，由于“均质滤料” ，不发生水力分级现象，提高滤层含污能力。 （3）气水反冲洗再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。答：各种物质介绍见下表：名称 自由性氯 化合性氯定义 以次氯酸，次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯 以氯胺和有机氯胺形式存在的总氯的一部分消毒机理主要是次氯酸起作用，它为中性分子，
16、能扩散到带负电的细菌表面，并通过细胞的细胞壁穿透到细胞内部，起到氧化作用破坏细胞的酶系统而杀死细胞它使微生物的酶被氧化失效，破坏微生物正常的新陈代谢，从而使微生物死亡。消毒效果经济有效，有后续消毒效果，技术成熟；有消毒副产物当水中存在有机物和苯酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，且大大减少 THMs 的生成，能较长时间保持水中余氯。但是，消毒作用缓慢。杀菌能力差3、水的 pH 值对氯消毒作用有何影响？为什么？ (7)答：氯消毒作用的机理，主要是通过次氯酸 HOCl 起作用：Cl2+ H2OHOCl+HClHOCl H+ + OCl因为起消毒作用的是 HOCl，而 pH 值 HOCl 与 OCl
17、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PH3 时,吸附- 电中和作用。 Ph3 时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表面，分子量越大，吸附作用越强。 3,高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？ 答：在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制，如投加量过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其他的高分子链，结果造成胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒，如受到剧烈的长时间的搅拌，架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒
18、表面，造成再稳定状态。 4、目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？ 答：铝系：硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 铁系：三氯化铁 硫酸亚铁 聚合硫酸铁（PFS） 聚合氯化铁（ PFC） 有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺（PAM） 硫酸铝 :价格较低，使用便利，混凝效果较好，不会给处理后的水质带来不良影响 当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体较松散；不溶杂质含量较多。聚合氯化铝 （PAC） 1 应用范围广; 2 易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低; 3、适宜的PH 值范围较宽(在 59 间)； 4、水温低时，仍可保持稳定的混凝效果； 5、其碱化度比其他铝
19、盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小 三氯化铁 极易溶于水；沉淀性好，处理低温水或低浊水效果比铝盐的好 氯化铁液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料 硫酸亚铁 不如三价铁盐那样有良好的混凝效果；残留在水中的 Fe2+会使处理后的水带色； 聚合硫酸铁 投加剂量少；絮体生成快；对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少 聚丙烯酰胺 （PAM） 常作助凝剂以配合铝盐和铁盐作用，效果显著 5、什么叫助凝剂？常用的助凝剂有哪几种？在什么情况下需要投加助凝剂？ 答：在单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常是高
20、分子物质，作用机理是高分子物质的吸附架桥。 常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解物、活化硅酸、海藻酸钠等。 当单独使用混凝剂效果不佳时采用助凝剂，例如：对于低温、低浊度水采用铝盐或铁盐混凝时，形成絮粒往往细小松散，不易沉淀。当加如少量活化硅酸时，絮凝体的尺寸和密度就会增大，沉速加快。 6、为什么有时需将 PAM 在碱化条件下水解成 HPAM？PAM 水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？ 答：PAM 聚丙烯酰胺，混凝效果在于对胶体表面具有强烈的吸附作用，在胶粒之间形成桥联。由于酰胺基之间的氢键作用，线性分子往往不能充分伸展开来，致使桥架作用消弱。为此，通常将 PAM 在碱性条件下（pH10
21、）进行部分水解，生成阴离子型水解聚合物（HPAM） PAM 水解度：由酰胺基转化为羟基的百分数称水解度。 一般控制水解度在 30%-40%较好。 7.何谓同向絮凝和异向絮凝？两者絮凝速率（或碰撞数率）与哪些因素有关？ 同向絮凝：由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。其数率与颗粒直径的三次方成正比，与颗粒数量浓度平方成正比，以及速度梯度一次方成正比。 异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。其数率与水温成正比，与颗粒的数量浓度平方成反比。 8.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？ 在絮凝阶段通常以 G 和 GT 值作为控制指标。
22、可以控制混凝效果，即节省能源，取得好的混凝效果。 9.絮凝过程中，G 值的真正涵义是什么？沿用依旧的 G 值和 GT 值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和水力絮凝池的 G 值公式水质条件下使曝气除铁法增加困难，可用什么措施解决？ 答：水的碱度不足会影响氧化速率使曝气除铁法增加困难，将 PH 值增大到 7.0 以上可解决。 9 8 7 答：1）颗粒处于自由沉淀状态。 2）水流沿着水平方向流动，流速不变。 3）颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。 Q/AuiE 去除率 由式子可知：悬浮颗粒再理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均
23、无关。 5影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？ 答 1)沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。 （雷诺数 Re 和 弗劳德数 Fr） 2）凝聚作用的影响。 沉淀池纵向分格可以减小水力半径 R 从而降低 Re 和提高 Fr 数，有利于沉淀和加强水的稳定性，从而提高沉淀效果。 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：AQu0 表面负荷在数值上等于截留沉速，但涵义不同。前者是指单位沉淀池表面积的产水量，后者代表自池顶开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。 7.设计平流沉淀池是根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速?为什么? 答:设计平流沉淀池是根
24、据表面负荷 .因为根据 E=AQui/可知,悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关,而与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关. 8.平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙?出水为什么往往采用出水支渠? 答:平路沉淀池进水采用穿孔隔墙的原因是使水流均匀地分布在整个进水截面上,并尽量减少扰动.增加出水堰的长度，采用出水支渠是为了使出水均匀流出,缓和出水区附近的流线过于集中，降低堰口的流量负荷。 9.斜管沉淀池的理论根据是什么?为什么斜管倾角通常采用 60 度? 答：斜管沉淀池的理论根据：根据公式 E=AQu/，在沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。因
25、为斜管倾角越小，沉淀面积越大，沉淀效率越高，但对排泥不利，根据生产实践，故倾角宜为 60度。 10.澄清池的基本原理和主要特点是什么？ 答：基本原理：原水加药后进入澄清池，使水中的脱稳杂质与澄清池中的高浓度泥渣颗粒充分接触碰撞凝聚，并被泥渣层拦截下来，水得到澄清。 主要特点：澄清池将絮凝和沉淀两个过程综合与一个构筑物内完成，主要利用活性泥渣层达到澄清的目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。主要构造 工作原理 主要特点 悬浮澄清池 气水分离器，澄清室，泥渣浓缩室等 加药后的原水经汽水分离（作用：分离空气，以免进入澄清池扰动泥渣层）从配水管进入澄清室，水自下而上通
26、过泥渣层，水中杂质被泥渣层截留，清水从集水槽流出，泥渣进入浓缩室浓缩外运。 一般用于小型水厂，处理效果受水质，水量等变化影响大，上升流速较小。 脉冲澄清池 脉冲发生器， 进水室 ，真空泵， 进水管 ，稳流板 原水由进水管进入进水室，由于真空泵造成的真空使进水室水位上升，此为进水过程，当水位达到最高水位时，进气阀打开通入空气，进水室的水位迅速下降，此为澄清池放水过程。通过反复循环地进水和放水实现水的澄清。 澄清池的上升流速发生周期性的变化，处理效果受水量水质 水温影响较大，构造也较复杂。机械搅拌澄清池 第一絮凝室， 第二絮凝室 ，分离室 加药后的原水进入第一絮凝室和第二絮凝室内与高浓度的回流泥渣
27、相接触，达到较好的絮凝效果，结成大而重的絮凝体，在分离室中进行分离。 泥渣的循环利用机械进行抽升 水力循环澄清池 第一絮凝室， 第二絮凝室 ，泥渣浓缩室 ，分离室 ，喷嘴 原水从池底进入，先经喷嘴高速喷入喉管，在喉管下部喇叭口造成真空而吸入回流泥渣。原水和泥渣在喉管剧烈混合后被送入两絮凝室，从絮凝室出来的水进入分离室进行泥水分离。泥渣一部分进入浓缩室，一部分进行回流。 结构较简单，无需机械设备，但泥渣回流量难以控制，且因絮凝室容积较小，絮凝时间较短，处理效果较机械澄清池差 十七章 过滤 1、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？ 答：颗粒较小时，布朗运动较剧烈，然后会扩散至滤
28、粒表面而被拦截下来。 2、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：使用双层滤料、三层滤料或混合滤料及均质滤料等滤层组成以改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀现象，提高滤层含污能力。发展趋势略 3、直接过滤有哪两种方式？采用原水直接过滤应注意哪些问题？ 答：两种方式：1、原水经加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备，这种过滤方式一般称“接触过滤”2、滤池前设一简易微絮凝池，原水加药混合后先经微絮凝池，形成粒径相近的微絮凝池后（粒径大致在 4060m 左右）即刻进入滤池过滤，这种过滤方式称“微絮凝过滤” 。 注意问题：1、原水浊度和色度较低且水质变化较小。2、
29、通常采用双层、三层或均质材料，滤料粒径和厚度适当增大，否则滤层表面孔隙易被堵塞。3、原水进入滤池前，无论是接触过滤或微絮凝过滤，均不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤层表面孔隙。4、滤速应根据原水水质决定。4、清洁滤层水头损失与哪些因素有关？过滤过程中水头损失与过滤时间存在什么关系？可否用数学式表达？ 答：因素：滤料粒径、形状、滤层级配和厚度及水温。 随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损失的增加。数学表达式： 5、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤”
30、。 答：当滤池过滤速度保持不变，亦即滤池流量保持不变时，称“等速过滤” 。滤速随过滤时间而逐渐减小的过滤称“变速过滤” 随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，由公式可知道，当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度以及水温已定时，如果孔隙率减小，则在水头损失保持不变的条件下，将引起滤速的减小；反之，当滤速保持不变的情况下，将引起水头损失的增加。这样就产生了等速过滤和变速过滤两种基本过滤方式。 虹吸滤池和无阀滤池即属等速过滤的滤池。 移动罩滤池属变速过滤的滤池，普通快滤池可以设计成变速过滤也可设计成等速过滤 6.什么叫“负水头”?它对过滤和冲洗有何影响?如何避免虑层中“负水
31、头”的产生? 在过虑过程中,当虑层截留了大量的杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深时,便出现负水头现象. 负水头会导致溶解于水中的气体释放出来而形成气囊.气囊对过滤有破坏作用,一是减少有效过滤面积,使过滤时的水头损失及虑层中孔隙流速增加,严重时会影响虑后水质;二是气囊会穿过虑层上升,有可能把部分细虑料或轻质虑料带出,破坏虑层结构.反冲洗时,气囊更易将虑料带出虑池. 避免出现负水头的方法是增加砂面上水深,或令虑池出口位置等于或高于虑层表面,虹吸虑池和无阀虑池所以不会出现负水头现象即是这个原因. 7.什么叫虑料“有效粒径”和“不均匀系数”?不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响?“均质虑
32、料”的涵义是什么? 虑料的有效径粒是指通过虑料重量的筛孔孔径,不均匀系数表示虑料粒径级配.不均匀系数愈大,表示粗细尺寸相差愈大,颗粒愈不均匀,这对过滤和冲洗都很不利.因为不均匀系数较大时,过滤时虑层含污能力减小;反冲洗时,为满足粗颗粒膨胀要求,细颗粒可能被冲出虑池,若为满足细颗粒膨胀要求,粗颗粒将得不到很好清洗,如果径粒系数愈接近 1,虑料愈均匀,过滤和反冲洗效果愈好,但虑料价格提高. 8.双层和多层虑料混杂与否与那些因素有关?虑料混杂对过滤有何影响? 主要决定于虑料的密度差,粒径差及虑料的粒径级配,虑料形状,水温及反冲洗强度等因素. 虑料混杂对过滤影响如何,有两种不同的观点.一种意见认为,虑
33、料交界面上适度混杂,可避免交界面上积聚过多杂质而是水头损失增加较快,故适度混杂是有益的;另一种意见认为虑料交界面不应有混杂现象.因为上层虑料起截留大量杂质作用,下层则起精虑作用,而界面分层清晰,起始水头损失将较小.实际上,虑料交界面不同程度的混杂是很难避免的.生产经验表明,虑料交界混杂厚度在一定时,对虑料有益无害9.虑料承托层有何作用?粒径级配和厚度如何考虑? 承托层作用,主要是防止虑料从配水系统中流失,同时对均布冲洗水也有一定作用. 为防止反冲洗时承托层移动,对虑料虑池常采用”粗-细- 粗 ”的砾石分层方式.上层粗砾石用以防止中层细砾石在反冲洗过程中向上移动;中层细砾石用以防止砂虑料流失.下
34、层粗砾石则用以支撑中层细砾石.具体粒径级配和厚度,应根据配水系统类型和虑料级配确定.对于一般的级配分层方式,承托层总厚度不一定增加,而是将每层厚度适当减小. 10.虑池反冲洗强度和虑层膨胀度之间关系如何?当虑层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过虑层的水头损失是否同时增大?为什么? 当冲洗流速超过 mf 以后,虑层中水头损失不变,但虑层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大.不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速 mf 时,增大冲洗流速只是使虑层膨胀度增大,而水头损失保持不变. 11 公式（17-2）与公式（17-11）有何异同？后者是否可用于过滤，前者是否可用于反冲洗？为什么？ 答：公
35、式（17-11）与（17-2）的差别在于：公式右边多了紊流项（第二项） ，而层流项（第一项）的常数值稍小。故前式适用于层流、过渡区和紊流区。后者可用于过滤，前者不用于反冲洗。 12 什么叫“最小流态化冲洗流速”？当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？ 答：当滤料粒径、形状、密度、滤层厚度和空隙率以及水温等已知时，将式（17-11）和（17-13）绘成水头损失和冲洗流速关系图，得图 17-13。图中的 Vmf 是反冲时滤料刚刚开始流态化的冲洗流速，称“最小流态化冲洗流速” 。有欧根公式和图 17-13 易知，反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时，反冲洗时
36、的滤层水头损失与反冲洗强度有关。 13 气-水反冲洗有哪几种操作方式？各有何优缺点？ 答：操作方式有以下 3 种： 1）先用空气反冲，然后再用水反冲。 2）先用气-水同时反冲，然后再用水反冲。 3）先用空气反冲，然后用气-水同时反冲，最后再用水反冲。 高速水流反冲虽然洗操作方便，池子和设备较简单，但是冲洗耗水量大，冲洗结束后，滤料上细下粗分层明显。采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果，有节省冲洗水量。同时，冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀，冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上吸下粗分层现象，即保持原来滤层结构，从而提高滤层含污能力。 14 大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何
37、优缺点？掌握大阻力配水系统的基本原理和公式（17-32）的推导过程。 答：一般规定：配水系统开孔比为=0.20%0.25% 为大阻力配水系统；=0.60%0.80% 为中阻力配水系统；=1.0%1.5% 为小阻力配水系统。大阻力配水系统的优点是配水均匀性好，但结构复杂，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，此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用小阻力配水系统可以克服上述缺点。原理和推导过长，见书 P337-339。 15、小阻力配水系有哪些形式？各有何优缺点？ 答：小阻力配水系的形式有：钢筋混凝土穿孔（或缝隙）滤板；穿孔滤砖；滤头。 用时主要考虑
38、的因素有：造价、配水均匀性、孔口易堵塞性、强度、耐腐蚀性 16、滤池的冲洗排水槽设计应符合哪些要求，并说明理由。 答：为达到及时均匀地排出废水，冲洗排水槽设计必须符合以下要求： （1）冲洗废水应自由跌落入冲洗排水槽。槽内水面以上一般要有 7cm 左右的保护高度以免槽内水面和滤池水面连成一片，使冲洗均匀性受到影响。 （2）冲洗排水槽内的废水，应自由跌落进入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起壅水现象。 （3）每单位长的溢入流量应相等。 （4）冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的 25%，以免冲洗时，槽与槽之间水流上升速度会过分增大，以致上升水流均匀性受到影响。 （5）槽与槽中心
39、间距一般为 1.5-2.0m。间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点流入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性。 （6）冲洗排水槽高度要适当。槽口太高，废水排除不净；槽口太低，会使滤料流失。17、公式（17-38）是经验公式还是根据水力学导出？ 答：根据水力学导出 18、冲洗水塔或冲洗水箱高度和容积如何确定？ 答：容积 V=0.09qFt V-水塔或水箱容积 m3 F-单格滤池面积 m2t-冲洗历时 min 水塔或水箱底高出滤池冲洗排水槽顶距离：H=h1+h2+h3+h4+h5 h1 -从水塔或水箱至滤池的管道中总水头损失,m h2-滤池配水系统水头损失,m h2 =（q/10 ）2 (1/
40、2g ) h3 承托层水头损失，m h3 =0.022qZ q-反冲洗强度 L/（sm2 ） Z-承托层厚度，m h4 滤料层水头损失.m h5 备用水头，一般取 1.5-2.0m 19、快滤池管廊布置有哪几种形式？各有何优缺点？ 答：管廊布置有多种形式： （1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内。优点是：渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑。缺点是：管廊内管件较多，通行和检修不太方便。 （2）冲洗水和清水渠布置于管廊内，进水和排水以渠道形式布置于滤池另一侧。优点是：节省金属管件及阀门；管廊内管件简单；施工和检修方便。缺点是：造价稍高。 （3）进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水
41、渠单独设置。 （4）对于较大型滤池，为节约阀门，可以虹吸管代替排水和进水支管；冲洗水管和清水管仍用阀门。 20、无阀滤池虹吸上升管中的水位变化是如何引起的？虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示什么？ 答：虹吸辅助管中落水使上升管中水位上升，一直到达最高位；到达最高位后，下落水流伴随下降管的水流一起下落，导致真空度陡增，产生连续虹吸水流；水箱水位降至虹吸破坏口时，水位开始下降。 虹吸辅助管管口和出水堰口标高差表示终期允许水头损失值 H。21、无阀滤池反冲洗时，冲洗水箱内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，降低水封井堰口标高有何作用？ 答：表示冲洗水头 可增加可利用的冲洗水头，
42、减小虹吸管径，节省建设费用 22、为什么无阀滤池通常采用 2 格或 3 格滤池合用 1 个冲洗水箱？合用冲洗水箱的滤池格数过多对反冲洗有何影响？ 答：合用一个冲洗水箱的滤池愈多，冲洗水箱深度愈小，滤池总高度得以降低。这样，不仅降低造价，也有利于与滤前处理的够筑物在高程上的衔接。 合用水箱滤池数过多时，将会造成不正常冲洗现象。冲洗行将结束时，虹吸破坏管刚露 出水面，由于期于数格滤池不断向冲洗水箱大量工供水，管口很快又被水封，致使虹吸破坏不彻底，造成该格滤池时断时续地不停冲洗。 23、进水管 U 形存水弯有何作用？ 答：进水管设置 U 形存水弯的作用，是防止滤池冲洗时，空气通过进水管进入虹吸管从而
43、破坏虹吸。当滤池反冲洗时，如果进水管停止进水，U 形存水弯即相当于一根测压管，存水弯中的水位将在虹吸管与进水管连接三通的标高以下。这说明此处有强烈的抽吸作用。如果不设 U 形存水弯，无论进水管停止进水或继续进水，都会将空气吸入虹吸管。 24、虹吸管管径如何确定？设计中，为什么虹吸上升管管径一般要大于下降管管径？ 答：按平均冲洗水头和计算流量即可求得虹吸管管径。管径一般采用试算法确定：即初步选定管径，算出总水头损失 h, 当 h 接近 Ha 时，所选管径适合，否则重新计算。 25、虹吸滤池分格数如何确定？虹吸滤池与普通快滤池相比有哪些主要有缺点？ 答：qnQ/F q-冲洗强度，L/（sm2 ）
44、Q-每格滤池过滤流量,L/s F-单格滤池面积，m2 n-一组滤池分格数。 n3.6q/v v-滤速，m/h 虹吸滤池的主要优点是：无需大量阀门及相应的开闭控制设备；无需冲洗水塔（箱）或冲洗水泵；出水堰顶高于滤料层，过滤时不会出现负水头现象。主要缺点是：由于滤池构造特点，池深比普通快滤池大，一般在 5m 左右；冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，故冲洗效果不像普通快滤池那样稳定。 26、设计和建造移动罩滤池，必须注意哪些关键问题？ 答：冲洗罩移动、定位和密封是滤池正常运行的关键。移动速度、停车定位和定位后的密封时间等，均根据设计要求用程序控制或机点控制，密封可借弹性良好的橡皮翼板的贴附作用或
45、者能后升降的罩体本身的压实作用。设计中务求罩体定位准确、密封良好、控制设备安全可靠。 27、为什么小水厂不宜采用移动罩滤池？它的主要优点和缺点是什么？ 答：小水厂不宜采用移动罩滤池因为不能充分发挥冲洗罩的使用效率。 移动冲洗罩的优点是：池体结构简单；无需冲洗水箱或水塔；无大型阀门，管件少；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅。缺点是：比其他快滤池增加了机点及控制设备；自动控制和维修较复杂。 28、所谓 V 型滤池，其主要特点是什么？简要地综合评述普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V 型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件 答：V 型滤池因两侧（或一侧也可）进水槽设计成 V 字形而得名，池底设有一排小孔
46、，既可以作过滤时进水用，冲洗时又可供横向扫洗布水用，这是 V 型滤池的一个特点。 V 型滤池的主要特点是（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。由于反冲洗时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象。即所谓“均质滤料” ，使滤层含污能力提高。一般采用砂滤料，有效粒径 0.95-1.50mm，不均匀系数(1)2-1.5 ，滤层厚约 0.95-1.5m。 （2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。 第十八章 消毒 1目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。 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
47、白粉消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒、紫外线消毒。 氯消毒优点是经济有效，使用方便。缺点是受污染水经氯消毒后往往产生一些有害健康的副产物，例如三氯甲烷。 ClO2 对细菌、病毒等有很强的灭活能力。ClO2 的最大优点是不会与水中有机物作用生成三氯甲烷。ClO2 消毒还有以下优点：消毒能力比氯强，故在相同条件下，投加量比 cl2 少；ClO2 余量能在管网中保持很长时间。消毒效果受水的 ph 值影响极小。作为氧化剂，ClO2能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。它与酚起氧化反应，不会生成氯酚。缺点是：ClO2 本身和 ClO2对人体红细胞有损坏，有报导认为，还对人的神经系统及生殖系统有损害
48、。 氯胺消毒的优点是：当水中含有有机物和酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时大大减少 THMs 产生的可能；能保持水中余氯较久，适用与供水管网较长的情况。缺点是：杀菌力弱。 次氯酸钠消毒优点是：用海水或浓盐水作为原料，产生次氯酸钠，可以现场配置，就地投加，适用方便，投量容易控制。缺点是需要有次氯酸钠发生器与投加设备。 臭氧消毒优点：不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。缺点是：中间产物可能存在毒性物质或致突变物。 漂白粉的优缺点没找到。 2.什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。 水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性氯。自由性氯的消毒效能比化
49、合性氯高得多。 3 .水的 pH 值对氯消毒作用有何影响？为什么？ PH 值越低消毒作用越强。氯消毒作用的机理，主要通过次氯酸 HOCl 起作用。Ocl杀菌能力比 HOCl 差得多。ph 值高时 OCl较多。当 ph 大于 9 时，Ocl接近 100；ph 值低时，HOCl 较多，当 ph 小于 6 时，HOCl 接近 100。 4.什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何影响？ 请看书 363 页 当原水收到严重污染时，折点加氯法可取得明显效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物含量，还能提高混凝效果。 5 什么叫余氯？余氯的作用是什么？ 答：为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持的那部分剩余氯，称为余氯。 作用是为了防止水中残余病原微生物再度的繁殖5什么叫余氯？余氯的作用是什么？ 余氯：在饮用水氯消毒中，以液氯为消毒剂时，液氯与水中还原性物质或细菌等微生物作用之后，剩余在水中的氯量称为余氯，它包括游离性余氯和化合性余氯。 作用：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。 6制取 2ClO 有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述 2ClO 消毒原理和主要特点。制取 2ClO 的方
