第一章水质与水处理概论
1、天然水体中的杂质分类
⑴按水中杂质的尺寸，可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物。
⑵从化学结构上可分为无机物、有机物和生物。
⑶按杂质的来源可分为天然杂质和污染性杂质。
2、水体富营养化：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，这些营养物质足以使水中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异氧微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水质恶化和生态环境结构破坏的现象。
3、两个相关的水质指标描述水体的自净过程：
生化需氧量BOD：该值越高说明有机物含量越高，水体受污染程度越严重。
水中溶解氧DO：是维持水生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件，DO值越高说明水中有机污染物越少。
水体中BOD值和DO值呈高低反差关系
4、生活饮用水水质常规检验项目和限制：
第三章凝聚与絮凝
1、胶体的稳定性：从水处理角度而言，是指交替颗粒在水中长期保持分散状态的特性。
⑴动力稳定性；⑵带电稳定性；⑶溶剂化作用稳定性。
2、胶体稳定存在的原因：
⑴胶体的双电层结构：胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥，要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷。
⑵胶体粒子在不停的做布朗运动。
3、胶体的凝聚机理：
⑴压缩双电层作用：水处理所去除的胶体主要为带负电的胶体，常用的铝盐、铁盐混凝剂产生的带正电和的高价金属羟基聚合离子可以起到压缩双电层的作用。高价电解质压缩双电层的能力优于低电解质离子，所以，一般选作混凝剂的多为高价电解质。如：Fe3＋、AL3＋。
⑵吸附电中和作用：指胶体微粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶体颗粒间的静电斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。
⑶吸附架桥作用：指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机物或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶粒间并不直接接触，高分子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥一样将它们连接起来。
⑷网捕——卷扫作用：指投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的具有
三维立体结构的水合金属氧化物沉淀，当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时，会像多孔的网一样，将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来。
4、絮凝机理：
⑴异向絮凝：有布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
⑵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为同向絮凝。
5、影响絮凝效果的主要因素：
⑴客观因素：水温（适宜20°~30°）、PH值、碱度、水中浊质颗粒浓度。
⑵主观因素：混凝剂的种类及投加方式，水力条件。
混凝剂有干投和湿投两种投加方式（硫酸铝以稀溶液形式投加较好，而三氯化铁则以干投或浓溶液投加较好）
6、混凝剂的种类及其优缺点：
⑴无机盐类混凝剂：
①硫酸铝：固体硫酸铝需溶解投加，一般配成10%左右的重量百分浓度使用。采用硫酸铝作混凝剂时，运输方便，操作简单，混凝效果较好，但水温较低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体教松散，混凝效果变差。粗制硫酸铝由于不溶性杂质含量高，使用时废渣较多，带来排除废渣方面的操作麻烦，且因酸度较高而腐蚀性强，溶解与投加设备需考虑防腐。
②三氯化铝：其优点是易溶解，形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实，沉降速度快，处理低温、低浊水时效果优于硫酸铝，适用PH值范围较宽，投加量比硫酸铝小。其缺点是三氯化铁固体产品极易吸水潮解，不易保存，腐蚀性较强，对金属、混凝土、塑料等均有腐蚀性，处理后水色度比铝盐高，最佳投加量范围较窄，不易控制等。
③硫酸亚铁：通常是生产化工产品的副产品，价格低廉。当硫酸亚铁投加到水中时，混凝效果不如三价铁离子，且水解的二价铁离子残留在水中使处理后水带色，若二价铁离子与
水中有色物质发生反应后会生成颜色更深的溶解性物质，使处理后的水色度更大。
⑵高分子混凝剂：
①聚合氯化铝（PCA）：有名碱式氯化铝或羟基绿化铝。具有很多优点：形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性能好，投加量比无机盐类混凝剂低，对原水水质适应性好，处理效果较稳定，最佳混凝PH值范围较宽，最佳投量范围宽，一定范围内过量投加不会造成水的PH值大幅下降，不会突然出现混凝效果很差的现象，由于聚合氯化铝的盐基度比无机盐类高，因此在配制和投加过程中药液对设备的腐蚀程度小，处理后水的PH值和碱度变化也较小。
②聚合硫酸铁（PFS）：其优点有：混凝剂用量少，絮凝体形成速度快，沉降速度也快，有效的PH值范围宽，与三氯化铁相比腐蚀性大大降低，处理后水的色度和铁离子含量均较低。
⑶合成有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺PAM、聚氧化乙烯PEO。
7、混凝过程：混凝剂的配制、计量、投加、快速混合、絮凝反应。
8、混合设施及方法：
⑴水泵混合：混合效果好，不需另建混合设施，节省动力，各种类型的水厂均可采用。以下情况不宜采用水泵混合：①当所用混凝剂具有较强的腐蚀性时，长期运行可能对水泵叶轮有腐蚀作用；②当取水泵房距离净水厂较远时不宜采用，因为原水在长距离的输送中，可能过早地在管中形成絮凝体，一经破碎难于重新聚集。通常水泵混合用于取水泵房与净水厂之间的距离小于150m时。
⑵水力混合：构造简单，但难以适应水质、水量等条件的变化，占地面积大，目前已很少采用。
⑶管式混合：构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。其缺点是水头损失
稍大，流量过小时混合效果下降。
⑷机械混合：优点是混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规模的水厂；缺点是增加机械设备并相应增加维修工作量。
9、絮凝设施：
⑴隔板絮凝池：通常用于大中型水厂，具有结构简单，管理方便的优点；缺点是流量变化大时絮凝效果不稳定，絮凝时间长，池子容积较大。
⑵机械絮凝池：优点是可随水质、水量变化而随时间改变转速以保证絮凝效果；缺点是因增加了机械设备而增加了机械维修工作量。
⑶折板絮凝池：优点是水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断，形成众多的小涡旋，提高了克里碰撞絮凝效果；缺点是安装维修较困难，且费用较高。
⑷栅条絮凝池：效果好，水头损失小，絮凝时间短，但存在末端池底积泥现象，或在网格上滋生藻类，堵塞网眼。
第四章沉淀
1、沉淀的分类：
⑴自由沉淀：适用于低浓度的离散颗粒，颗粒在沉降过程中，其形状、尺寸、质量均不变，颗粒之间无相互干扰，因此在沉降过程中颗粒沉降速度不变。
⑵絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用，颗粒絮凝长大，沉降速度逐渐增大。
⑶拥挤沉淀（受阻沉淀）：因颗粒的浓度过高，颗粒在沉淀的过程中相互干扰，不同颗粒以相同的速度成层下降，并形成明显的固液界面。
⑷压缩沉淀：在颗粒浓度极高的情况下，颗粒在相互支撑的条件下受重力的作用被进一步挤压。压缩沉淀主要用于污泥浓缩池的设计。
2、理想沉淀池：
一般平流沉淀池前部为进水区，后部为出水区，下部为沉泥区，中部为沉淀区，中部沉淀区若符合以下规定，称为理想沉淀区：
⑴进水均匀地分布于沉淀区的始端，并以相同的速度水平地流向末端；
⑵进水中颗粒杂质均匀地分布于沉淀区始端，并在沉淀区进行着等速自由沉降；
⑶凡能沉降至沉淀区底的颗粒杂质便认为已被除去，不再重新悬浮进入水中。
3、表面负荷：指单位沉淀面积上承受的水流量（q=Q/BL）；对于理想沉淀区，表面负荷与截留沉速（也叫特定颗粒沉速）相等。沉淀效率等于沉速与截留沉速的比。
4、斜管（板）沉淀池：
在城市自来水的混凝沉淀池中，斜板、斜管的倾角多采用60°。斜管（板）沉淀池对原水浊度适应性较平流沉淀池差；斜管（板）沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管（板）中的水流方向，斜管（板）沉淀池分为异向流、同向流和侧向流三种。斜管（板）沉淀池具有停炉时间短、沉淀效率高、节省占地、适用范围广（在大、中、小型水厂均可用）等优点，但存在斜管费用较高，且需要定期更新等问题。
5、澄清池：
颗粒在某时刻的浓度值与水中絮体的体积浓度有关，在给定Gt值的条件下，随水中絮体体积浓度的增大而减小。如果能在池内形成一个絮体体积浓度足够高的区域，使投药后的原水进入该区域与具有很高体积浓度的粗粒絮体接触，就能大大提高原水中细粒悬浮物的絮凝速率。澄清池就是按这个原理设计的。
第五章过滤
1、滤速：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量。
⑴水在慢滤池中的过滤速度一般为0.1~0.3m/h
⑵快滤池的虑速可达5~10m/h。
2快滤池：主要用来过滤经过混凝以后的水。
⑴快滤池工作过程：主要包括过滤和反冲洗。
⑵配水系统：作用：1反冲洗时，均匀分布反冲洗水；2过滤时收集过滤水。
⑶承托层：作用：支持滤料，防止滤料层从配水系统流失；均匀布置反冲洗水。
⑷滤层：由滤料构成。
⑸冲洗排水槽：用以均匀排除反冲洗水。
过滤过程：过滤时，由进水管向池内滤层上不引入滤前水，水由上向下经过滤层过滤，滤后水由下部配水系统汇集后，经出水管流出持外。过滤持续进行到滤层被堵塞，停止进水和排水，由反冲洗管向池内送入反冲洗水，经配水系统均匀分配后，由下向上对滤层进行冲洗，冲洗后的废水溢流入上部排水槽，再经排水管引出池外排入废水渠道。反冲洗结束后，停止供应反冲洗水并关闭排水阀，恢复出水和进水，重新开始过滤过程。
★为了控制过滤和反冲洗的进行，在进水管、出水管、反冲洗管、排水管上都设有阀门。此外在下部出水管处还接出一个短管。
3、滤料：
⑴滤料应满足的要求：
①具有足够高的机械强度；②具有良好的化学稳定性；③具有用户要求的颗粒尺寸和粒度组成。
⑵滤料的规格：包括滤料颗粒的大小和滤料的级配分布两个方面。
⑶滤料的有效料径d10：滤料中小于该粒径的颗粒的质量占滤料总质量的10%。
⑷滤料的不均匀系数K80：d80与d10的比值。K80=d80/d10
①K80代表了材料的不均匀程度。K80越大，表示粗细颗粒分布越大，对于过滤和反冲
洗越不利。K80越接近1，滤料的大小越均匀，过滤和反冲洗的效果越好。为使滤料较均匀些，希望K80不大于2。
②表示滤料规格的参数：最小粒径和最大粒径。
③常用的滤料是：石英砂和无烟煤。
⑸比表面积：单位重量或体积的滤料所具有的变面积。单位cm2/g或cm2/cm3。
4、快滤池的运行：
⑴滤池的过滤作用水头：是指滤前水的最高水位与滤后水水位（常为清水池水位）之差。普通快滤池常取过滤作用水头为2.5~3m。
⑵负水头现象：当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面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。
①负水头的危害：增加滤层局部阻力，增加了水头损失；空气泡会闯过滤料层，上升到滤池表面，甚至把煤粒这种轻质滤料带走。
②避免率池中出现负水头的方法：一是增加砂面上的水深；二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。
⑶滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量。单位g.cm3或kg/m3
5、配水系统：大阻力配水系统、中阻力系统、小阻力系统。
反冲洗时配水不均匀的危害：滤池中砂层厚度分布不同；过滤时，产生短流现象，使出水水质下降；可能导致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。
⑴大阻力配水系统：
①基本原理：由于承托层与滤料层的阻力系数之和S2不能改变，只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数S1，才能增大S1+S2。增大孔口阻力系数S1就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口的出流量影响。
②特点：a.配水均匀性好；b.结构复杂；c.但管道容易结垢；d.孔口水头损失大，因而要求反冲洗水压高。
③普通快滤池一般采用大阻力配水系统（穿孔管配水系统）
⑵小阻力配水系统：
①特点：a.反冲洗水头小；b.配水均匀性较差；c.滤池面积较大时，不易采用小阻力配水系统。
②虹吸滤池、无阀滤池和移动冲洗罩滤池常采用小阻力配水系统（格栅、孔板、穿孔渠、滤头）
6、滤池冲洗：冲洗的目的是清除滤层中截留的污物，恢复滤池过滤能力。常用的方法有：
⑴高速水流反冲洗
⑵气、水联合反冲洗：该方法既能提高冲洗效果，又可节省冲洗水量。
对滤层进行气水反冲的形式：
①先气后水；②先气水后水；③先气后气水再水。
⑶表面助冲加高速水流反冲洗。
7、过滤方式：
⑴恒速过滤：在恒速过滤状态，由于滤层逐渐被都堵塞，水头损失随时间逐渐增加，滤池中
水位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗。无阀滤池和虹吸滤池是典型的恒速过滤池。
⑵递降速过滤：移动冲洗罩滤池是典型的递降速过滤滤池。
8、直接过滤：
⑴定义：原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤。
⑵方式：a.原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称为“接触过滤”；b.原水加药后
经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为“微絮凝过滤”。
⑶特点：a.采用双层或三层滤料滤池；b.采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。
⑷要求：a.原水浊度和色度较低且水质变化小，常年原水浊度低于50度；b.滤速应根据原
水水质决定，浊度偏高时应采用较低滤速。
9、滤层含污能力：
单位体积滤层中的平均含污量称为“滤层含污能力”，单位g/cm3或kg/m3。10、普通快滤池每一格上具有4个阀门：进水阀、清水出水阀、反冲洗进水阀、反冲洗出水阀；三阀滤池少一个进水阀。
11、V型滤池：
⑴定义：是一种快滤池，采用气、水联合反冲，因进水槽设计成V字形而得名，其主要
特点是采用较粗滤料或较厚滤层以增加过滤周期。
⑵优点：采用均质滤料过滤；滤料层含污容量大，出水水质较好，过滤周期较长，过滤
速度较高；采用气-水联合反冲洗，冲洗水量小，冲洗效果好；容易实现自动过滤和冲洗。
⑶缺点：对冲洗操作要求严格，需要鼓风机等机械。
12、无阀滤池：（重力式无阀滤池）：一般用于单位面积不大于16平米的小型水厂。
⑴优点：不需大型阀门，冲洗完全自动，造价较低，操作管理较为方便，过滤过程中不会出
现负水头现象。
⑵缺点：池体结构复杂，滤料装卸困难，冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高。
13、移动冲洗罩滤池：适用于大、中型水厂
⑴优点：池体结构简单，无需冲洗水箱（塔），无大型阀门，管件小，采用泵吸式冲洗罩时
池深较浅，与同规模的普通快滤池相比造价较低。
《水质工程学》学习指南 目录 一、学习水质工程学Ⅰ所需预备知识 (2) 二、学习水质工程学II所需预备知识 (4) 三、学习水质工程学Ⅲ所需预备知识 (6) 四、水质工程学Ⅰ内容提要 (7) 五、水质工程学Ⅱ内容提要 (28) 六、水质工程学Ⅲ内容提要 (30) 七、与本课程学习相关的规范标准 (33) 八、学习本课程相关教材、辅导书 (35) 九、学习本课程相关手册图集 (37) 附件、大学专业课程学习指南手册 (39)
一、学习水质工程学Ⅰ所需预备知识 1、学习本课程所需的水力学知识 学习第二章2.3混凝动力学需要水力学方面关于布朗运动，菲克定律，层流流速分布，等基础知识； 学习第二章2.6混合和絮凝设备需要水力学方面关于局部和沿程水头损失的计算， 学习第三章3.1悬浮颗粒在静水中的沉淀需要水力学方面关于浮力计算，沉速公式，相似原理等基础知识。 学习第三章3.2 平流式沉淀池需要水力学方面关于雷诺数，弗劳得数判别，出口堰，淹没式孔口出流，变水头放空容积公式等基础知识。 学习第三章3.3 斜管与斜板沉淀池需要水力学方面关于水力半径，雷诺数，弗劳得数，层流，紊流等基础知识。 学习第三章3.4 澄清池需要水力学方面关于拥挤沉淀水力学规律，孔口出流公式，孔口面积计算等基础知识。 学习第四章 4.2 过滤理论需要水力学方面关于惯性力，扩散理论，水动力学，水流剪力，粘附力，管渠水头损失，测压管水头等基础知识。 学习第四章 4.4 滤池冲洗需要水力学方面关于沿途泄流穿孔管水力计算，穿孔管大阻力配水系统，孔口出流，小阻力配水系统的计算，水泵扬程等基础知识。 学习第四章 4.6无阀滤池需要水力学方面关于虹吸管，虹吸管道的水力计算，谢才公式等基础知识。 2、学习本课程所需的水分析化学知识
BOD —容积负荷率：为单位曝气池容积m3,在单位时间d 内接受的有机物量. 单位:[质量][体积] [时间] = = = 2 污泥沉降比 SV ：混合液在量筒内静置 30 分钟后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。 混合液悬浮固体浓度 MLSS ：在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。 混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS ：混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度。 BOD 污泥负荷率：曝气池内单位重量（kg ）的活性污泥，在单位时间（d ）内接受的有机物量（kgBOD ）。有时也以 COD 表示有机物的量，以MLVSS 表示活性污泥的量。 单位：kgBOD/（kgMLSS·d ） 公式Ns=F/M=QS 0/VX 污泥容积指数：从曝气池出口处取出的混合液，经过 30min 静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。 单位 mL 公式 SVI=SV/MLSS 氧转移效率 (EA)：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比。 活性污泥的比耗氧速率：单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量， 单位为mgO 2/(gMLVSS·h)或mgO 2/(gMLSS·h) 污泥龄：在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要 的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。 污泥回流比：污泥回流比（R ）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量 QR 与污水流量 Q 之比。 -1 d -1 污泥解体：当活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等为污泥解体现象。 污泥膨胀：污泥的沉降性能发生恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离的现象。 污泥上浮：污泥(脱氮)上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高，但却没有很好的反硝化，因而污泥在二沉池 底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。另，曝气池 内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，或流入大量脂肪和油类时，也可能引起污泥上浮。 氧垂曲线：水体受到污染后，水体中的溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程。 同步驯化法：为缩短培养和驯化时间，把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培 养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。 生物膜法：生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使 废水获得净化，同时，生物膜内的微生物不断生长与繁殖。 生物转盘：一种好氧处理污水的生物反应器，由许多平行排列浸没在氧化槽中的塑料圆盘（盘片）所组成，圆盘表面生 长有生物群落，转动的转盘周而复始地吸附和生物氧化有机污染物，使污水得到净化。 生物转盘容积面积比(G)：又称液量面积比，是接触氧化槽的实际容积 V(m3)与转盘盘片全部表面积 A(m2)之比， G=(V/A)*1000 (L/m2)。当 G 值低于 5 时，BOD 去除率即将有较大幅度的下降。所以对城市污水，G 值以介于 5 至 9 之间 为宜。 稳定塘：是人工适当修正或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能。污水在池塘内流动 缓慢，贮存时间较长，以太阳能为初始能源，通过污水中存活的微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综 合作用，使有机污染物的易降解。 污水土地处理：污水有节制的投配到土地上，通过土壤-植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自 我调控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解净化，氮磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物增长并获得 增产。 慢速渗滤处理系统：将污水投配到种有作物的土地表面，污水缓慢的在土地表面流动并向土壤中渗滤，一部分污水直接 为作物所吸收，一部分则渗入土壤中，从而使污水达到净化目的的一种土地处理工艺。 消化池的投配率：投加量和总量的比数，每天需要投加的投加量和消化池的有效容积的比就是投配率。 熟污泥：消化污泥。在好氧或厌氧条件下进行消化，使污泥中挥发物含量降低到固体相对不易腐烂和不发恶臭时的污泥。 污泥含水率（计算公式）：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。 P1,V1,W1,C1—污泥含水率为 p2 时的污泥体积、重量与固体物浓度； P2,V2,W2,C2—污泥含水率变为 p2 时的污泥体积、重量与团体物浓度; 有机物负荷率（ S ）：有机物负荷率是指每日进入的干泥量与池子容积之比。 V 1 V 2 W 1 W 2 100 p 2 100 p 1 C C 1 挥发性固体和灰分：挥发性固体, 即 VSS ，通常用于表示污泥中的有机物的量；灰分表示无机物含量。 湿污泥比重：湿污泥比重等于湿污泥量与同体积的水重量之比值。 填空 活性污泥法有多种处理系统，如 传统活性污泥法、 吸附再生活性污泥法、 完全混合性污泥法、 分段进水活性污泥法、 渐减曝气活性污泥法。 活性污泥法对营养物质的需求如下，BOD 5:N:P ＝100:5:1。 活性污泥微生物增殖分为 适应期、对数增殖期、稳定期、内源呼吸期。
水质工程学
water quality engineering
水的物理化学处理理论与应用
第一篇、水质与水处理概论
第一章、水质与水质标准
第二章、水的处理方法概论
天然水中的杂质
杂质的来源
杂质的分类
水中杂质分类···
分类 无机物 溶解物 0.05～1nm 溶解气体和离 子 胶体 1nm～0.2μm 悬浮物 0.2μm～1mm 粘土、金溶胶、 细泥、细砂、中砂、 硅溶胶等 灰尘等
有机物
染料、谷氨酸、 腐殖质、 DNA 、 纸浆纤维、红血球、 蔗糖、·甲酸等 酶、蛋白质等 头发等 病毒 质子显微镜 透明 电子显微镜、超 显微镜 浑浊 细菌、藻类、病原 菌等 普通显微镜、肉眼 浑浊
微生物 观测方法 水体外观
水处理的目的在于去除水中不符合要求的杂质， 对于不同类型的杂质，其去除方法也不尽相同:
1
大部分悬浮颗粒通过重力沉降去除； 2 胶体物质采用物理化学方法去除；
3
溶解物质一般通过离子交换与膜技术等方法去除; 4 针对不同水质，应采用不同水处理方法。
各种天然水源 的水质特点
地下水
浊度和色度很低， 微生物较少， 水质清澈。 水质不易受外界污染， 有利于卫生防护， 水质、水温较稳定， 水温较低。 含盐量较高 。 硬度较大 。
地表水
（1）江河水 含盐量少，硬度较低， 但水的浊度高， 易受人为污染， 水质、水温不稳定。 （2）湖泊水库水 水的浊度较低， 但藻类较多， 腐殖质含量高， 湖水含盐量比河水高
作业一 BOD：由于微生物的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生化需氧量。 COD：在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与水所消耗氧化剂中的氧量，称为化学需氧量。 TOC：在900℃高温下，以铂作催化剂，使水样氧化燃烧，测定气体中CO2的增量，从而确定水样中总的含碳量，表示水样中有机物总量的综合指标。 TOD：有机物主要组成元素被氧化后，分别产生二氧化碳，水，二氧化氮和二氧化硫所消耗的氧量称总需氧量TOD。 水体富营养化：水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，破坏水生生态平衡的过程。 水体自净：污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程 污泥沉降比：污泥沉降比（SV）是指混合液在量筒内静置沉淀30分钟沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%）。 MLSS：混合液悬浮固体浓度表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。
MLVSS：混合液挥发性悬浮固体浓度表示的是混合液中活性污泥有机性固体物资部分浓度。 氧转移效率 (EA)：是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%） BOD 污泥负荷率（标明公式，单位）：表示曝气池内单位重量（kg）的活性污泥，在单位时间(d)内接受的有机物量（kgBOD）。P14 污泥容积指数（SVI）：指从曝气池出口处取出的混合液经过30分钟静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。SVI=SV(ml/L)/MLSS(g/L) 活性污泥的比耗氧速率:是指单位质量的活性污泥在单位时间内的耗氧量。 泥龄:是指在曝气池内，微生物从其生长到排出的平均停留时间。 污泥回流比：是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量Q R与污水流量Q的比值。 BOD—容积负荷率（标明单位）：表示为单位曝气池容积（m3）在单位时间(d)内接受的有机物的量。P14 1、什么是活性污泥法？活性污泥法正常运行必须具备哪些条件？答：往生活污水中通入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体，该絮凝体主要由繁殖的大量微生物所构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水，这种絮凝体就是活性污泥。具备的条件：P2
《水污染控制工程》试题库 、填空 2005年11月，造成松花江水污染事件的主要污染物是 分为 2、 污水按照来源通常分为三类，即 和降水。 3、 在工矿企业生产活动中使用过的水称为工业废水，包括 两类 4、 污水的最终出路包括 三种。 5、 生活污水的颜色常呈灰色，当溶解氧不足时，转呈 色并有臭 味。 6、 色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质构成。悬浮固体形成的色度称为 ；胶体或 溶解性物质形成的色度称为 7、污水中最具代表性的嗅味物质是硫化氢，它是在厌氧微生物作用下，将 原形成的。 8、嗅味的检测方法分为 两种。 9、总固体是由漂浮物、可沉降物、胶体物和溶解状态的物质所组成。总固体可进一步分为 固体和 固体。 10、碱度指污水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质，主要包括 碱 度、 .碱度和 碱度。 11、砷化物在污水中的存在形式包括亚砷酸盐 A S O 2、砷酸盐A S O 4以及有机砷，对人体毒 性排序为 12、污水中的重金属离子浓度超过一定值后就会对微生物、动植物及人类产生毒害作用, 汞、 、砷及其化合物称为“五毒”。 13、酚类化合物根据羟基的数目，可分为 ；根据能否随水蒸气挥发, 1、 14、有机农药分为 农药与 农药两大类。 15、工业废水的BOD/COD 值变化较大，如果该比值大于 ，被认为该废水可采用生 化处理。 16、有机物根据是否易于被微生物降解分为 两类。 17、污水中有机物的种类繁多， 通常难以直接进行测定， 经常用来表示污水中有机物的指标 包括
18、格栅按照除渣方式的不同分为和两种。 19、格栅按照栅条间隙分为 20、气浮法可分为、散气气浮法和三类。 21、加压溶气气浮是国内外最常用的气浮方法，分为 回流加压溶气气浮。 22、沉淀类型包括四种。 23、最常采用的3种沉砂池型式有 24、设计流量时污水在平流沉砂池中的水平流速约为m/s。 25、沉淀池分为、竖流沉淀池和斜板沉淀池几种类型。 26、油类在水中的存在可分为 27、滤池根据所采用滤料情况可分为和三层滤料滤池。 28、滤池的工作包括.两个基本过程。 29、根据膜组件的截留分子量，可将膜分为、纳滤和反渗透。 30、胶体表面通常带有电荷，使其相互排斥，难以聚集沉淀。 31、混凝的作用机理包括 32、无机混凝剂的品种较少，主要是和铝盐及其聚合物。 33、助凝剂的作用机理一般是高分子物质的作用。 34、根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为两种类型。 35、.是选择吸附剂和设计吸附设备的重要依据。 36、吸附的操作方式包括两种。 37、正常的活性污泥为黄褐色的絮绒颗粒，含水率很高，一般都在以上。 是活性污泥中起到净化污水作用的主力军。 39、根据出现情况可以判断处理水质的优劣，故称之为活性污泥系统的指示 性生物。 40、.仅在处理水质优异情况下出现，是水质非常稳定的标志。 41、活性污泥的培养与驯化分为和接种培训法。 42、污泥培养的两个要素是.和 43、90%以上的污泥膨胀现象是由于.过量繁殖引起的。 44、二沉池内由于污泥长期滞留而产生厌氧发酵生成气体，从而使大块污泥上浮的现象称
《水质工程学（Ⅱ）》教学大纲 学时：40 学分：2.5 教学大纲说明 一、课程教学目的与任务 《水质工程学（Ⅱ）》是给水排水专业的主干课程之一，是给水排水专业的必修课程。本课程的主要任务是，使学生掌握水处理基本原理，全面系统地了解水在社会循环中的性质、城市污水的水质特征与水质标准、水体污染与自净等基本概念与理论，较扎实地掌握水处理的基本概念、基本理论、基本方法及其发展状况，基本掌握水处理的工程技术与方法、应用条件以及新工艺与新技术，为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作奠定必要的理论和应用基础。培养学生具有设计、计算水质工程中的各构筑物、工艺系统的初步能力。为将来从事本专业的水工程设计、科研及运行管理工作等奠定必要的理论和应用基础 二、课程的基本要求 1. 了解水的污染指标、污水排放标准、污水处理的目标和我国现行法规对污水处理技术提出的要求； 2.了解水体污染的原因和危害、水体自净过程规律、水污染防治措施； 3.掌握城市污水处理方法和工艺技术原理、设计计算方法；了解新工艺与新技术的应用条件，培养学生具有水质工程设计、运行管理与科学研究的基本能力； 4.熟悉污泥处理与处置设施的设计的设计原理与设计方法； 5. 基本掌握城市污水处理工程的设计、运行管理与科学研究的技能。 三、与其它课程的联系与分工 学习本课程前，学生应掌握高等数学、水力学、水文学、工程地质学、水泵与水泵站、水分析化学、水处理生物学等课程的相关内容。
教学大纲内容 第1章水体污染与自净 污水的分类、城市污水的特征与污染指标；排放标准。 水体污染及危害、水体自净的基本规律。河流氧垂曲线方程的建立及应用，水环境容量。教学提示：掌握污水的分类、城市污水中污染物特征及污染指标、污水排放要求。 重点掌握水体自净的基本规律，河流氧垂曲线方程，控制水体污染方法，城市污水处理系统的组成。 第2章物理处理 物理处理单元及构筑物的工作原理，设计及计算方法。 教学提示：本章重点格栅、沉砂池、初沉池、二沉池的功能、工作原理、基本构造、主要设计参数、设计要点等。学生能正确地选型，及掌握基本的设计方法。如何强化和改进沉淀池的沉淀效果。 第3章生物处理概论 微生物代谢与底物降解、生物处理工艺概述、生物处理的生化反应动力学基础。 教学提示：本章重点微生物的生长规律、微生物增长与产率系数关系；生物处理工艺分类、生物处理的应用与发展；生物处理动力学基本方程。 第4章活性污泥法 活性污泥法的基本原理、活性污泥法反应动力学公式、曝气的原理与曝气设备、活性污泥法的运行方式、传统活性污泥法系统的工艺设计计算、活性污泥处理系统的运行管理。 教学提示：本章重点让学生了解活性污泥处理污水的基本原理，掌握有机物降解与微生物反应动力学关系，介绍目前活性污泥法运行方式及优缺点，根据曝气理论及微生物需氧理论设计曝气系统，重点掌握传统活性污泥处理系统工艺设计原理及设计计算方法。介绍活性泥处理系统的发展动向。 第5章生物膜法 生物膜法基本原理与基本流程。介绍几种生物膜工艺如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、曝气生物滤池等设计原理、构造、及设计方法。 教学提示：重点让学生了解生物膜法处理污水的原理、与活性污泥法工艺的区别和特点。介绍生物膜法需氧量的计算、生物滤池和生物接触氧化的工艺设计计算方法。 第6章厌氧生物处理 介绍污水厌氧生物处理基本理论和基本概念：净化机理、工艺流程、影响因素、应用条件、发展趋势。污水厌氧生物处理工艺设计参数及设计计算，两级厌氧与两相厌氧生物处理教学提示：重点掌握厌氧生物处理影响因素，厌氧接触法工艺系统设计方法；上流式厌氧污泥床基本构造与设计方法。 第7章自然生物处理系统 稳定塘、土地处理和湿地处理系统净化污水的原理、基本工艺流程、基本设计方法。稳定塘类型。土地处理系统应用中应注意的问题。 教学提示：重点介绍稳定塘的类型及设计方法，湿地处理系统设计时应注意的问题。 第8章污水深度处理与利用
《水污染控制工程》试题库 一、填空 1、2005年11月，造成松花江水污染事件的主要污染物是。 2、污水按照来源通常分为三类，即、和降水。 3、在工矿企业生产活动中使用过的水称为工业废水，包括和两类 4、污水的最终出路包括、、三种。 5、生活污水的颜色常呈灰色，当溶解氧不足时，转呈色并有臭味。 6、色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质构成。悬浮固体形成的色度称为；胶体或溶解性物质形成的色度称为。 7、污水中最具代表性的嗅味物质是硫化氢，它是在厌氧微生物作用下，将还原形成的。 8、嗅味的检测方法分为和两种。 9、总固体是由漂浮物、可沉降物、胶体物和溶解状态的物质所组成。总固体可进一步分为 固体和固体。 10、碱度指污水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质，主要包括碱度、 碱度和碱度。 11、砷化物在污水中的存在形式包括亚砷酸盐AsO2-、砷酸盐AsO4-以及有机砷，对人体毒性排序为。 12、污水中的重金属离子浓度超过一定值后就会对微生物、动植物及人类产生毒害作用，汞、、、、砷及其化合物称为“五毒”。 13、酚类化合物根据羟基的数目，可分为、和；根据能否随水蒸气挥发，分为与。 14、有机农药分为农药与农药两大类。 15、工业废水的BOD/COD值变化较大，如果该比值大于，被认为该废水可采用生化处理。 16、有机物根据是否易于被微生物降解分为和两类。 17、污水中有机物的种类繁多，通常难以直接进行测定，经常用来表示污水中有机物的指标包括、和。
18、格栅按照除渣方式的不同分为和两种。 19、格栅按照栅条间隙分为、和。 20、气浮法可分为、散气气浮法和三类。 21、加压溶气气浮是国内外最常用的气浮方法，分为、和 回流加压溶气气浮。 22、沉淀类型包括、、和四种。 23、最常采用的3种沉砂池型式有、和。 24、设计流量时污水在平流沉砂池中的水平流速约为m/s。 25、沉淀池分为、、竖流沉淀池和斜板沉淀池几种类型。 26、油类在水中的存在可分为、、和。 27、滤池根据所采用滤料情况可分为、和三层滤料滤池。 28、滤池的工作包括和两个基本过程。 29、根据膜组件的截留分子量，可将膜分为、、纳滤和反渗透。 30、胶体表面通常带有电荷，使其相互排斥，难以聚集沉淀。 31、混凝的作用机理包括、和。 32、无机混凝剂的品种较少，主要是和铝盐及其聚合物。 33、助凝剂的作用机理一般是高分子物质的作用。 34、根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为和两种类型。 35、是选择吸附剂和设计吸附设备的重要依据。 36、吸附的操作方式包括和两种。 37、正常的活性污泥为黄褐色的絮绒颗粒，含水率很高，一般都在以上。 38、是活性污泥中起到净化污水作用的主力军。 39、根据出现情况可以判断处理水质的优劣，故称之为活性污泥系统的指示性生物。 40、仅在处理水质优异情况下出现，是水质非常稳定的标志。 41、活性污泥的培养与驯化分为、和接种培训法。 42、污泥培养的两个要素是和。 43、90%以上的污泥膨胀现象是由于过量繁殖引起的。 44、二沉池内由于污泥长期滞留而产生厌氧发酵生成气体，从而使大块污泥上浮的现象称为。
(此文档为Word格式，下载后可以任意编辑修改！） 试卷装订封面 学年第学期 课程名称： 课程代码 学生系别 专业 班级 任课教师 阅卷教师 考试方式开卷□闭卷∨ 考试日期 考试时间 阅卷日期 装订教师 装订日期 缺卷学生姓名及原因： 无 附：课程考试试卷分析表、期末考核成绩登记表
第一章水质与水质标准 1．天然水体中的杂质如何分类。 按不同的原理,对天然水体的杂志进行分类: (1) 按水中杂质的尺寸,可以分为:溶解物,胶体颗粒和悬浮物； (2) 从化学结构上可以分为:无机杂质,有机杂质,生物(微生物)； (3) 按杂质来源可以分为天然的和人工合成的物质。 2．生活饮用水的水质指标可分为哪几类。 (1)微生物标准；（2）水的感官性状指标和一般化学指标；（3）毒理学指标；（4）放射性指标。 3．地下水与地表水相比，有哪些特点。 由于通过土壤和岩层的过滤作用，所以地下水没有悬浮物，通常是透明的。同时通过溶解了土壤和岩层中的可溶性矿物质，所以含盐量、硬度等比地表水高。地下水的水质、水温一般终年稳定，较少受到外界影响。受水体流经的土壤地质条件，地形地貌以及气候条件的 影响，地表水或地下水的水质会有较大差异。 4．什么是水体富营养化。富营养化有哪些危害。 水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他换进条件适宜的 情况下，水中所含的这些用营养物质是水中的藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养 微生物的代谢活动，使得水中的DO 被迅速耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏 的现象。 水体富营养化的危害：（1）造成水体感官性污染，使藻类过度繁殖，水有霉味、腥臭味，使水体混浊，透明度下降（2）消耗水体的溶解氧（3）向水体释放毒素，使人和牲畜得 病(4) 影响供水水质，并增加供水成本(5)对水生生态造成影响。 5．什么是水体自净。为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一。 水体自净是指污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降低，曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原状的现象。 溶解氧是维持水生生态平衡和有机物能够进行生物分解的条件，DO 越高，说明水中的 有机污染物越少，DO 接近饱和时，水体是清洁的，因此DO 是河流自净中最有利力的生态 因素。 6．用哪两个相关的水质指标描述水体的自净过程。 BOD 和DO 。
1、水质标准：水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值。各种用户都对水质有特定的要求，就产生了各种用水的水质标准。水质标准是水处理的重要依据。此外，水质标准同其他标准一样，可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。 2、胶体双电层：胶体表面带电后, 由于静电力的作用, 会吸引水溶液中的反号离子, 使固－液相界面两侧形成电荷符号相反的双层结构, 称为胶体双电层. 3、气浮工艺：在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水- 气- 颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。 4、微絮凝过滤：直接过滤的过滤池，不设沉淀设备，原水经过混凝过程后直接进入过滤池，即将沉淀澄清和过滤由两步合成一步，称为直接过滤、徽絮凝过滤、接触过滤等。 5、混合床：为了完全除掉水中所含的离子，可以先经过阳离子交换剂渗滤，再经过阴离子交换剂渗滤，也可以用一个由强的阳离子交换树脂与强的阴离子交换树脂按等当量密切混合而组成的床层进行渗滤。这种床层叫做混合床。 1、生活饮用水水质标准包括哪几大类指标？针对每一大类，试分别列举1?2项指标加以说明。感官性状和一般化学指标、毒理学指标和细菌学指标. 2、为何低温低浊水难于处理？应对措施有哪些？ 随着水温的降低,水的粘滞度增加,絮凝速度降低,颗粒沉速减速减慢.原水浊度的减少,使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低,影响絮凝过程的进行. 因此,低温低浊水的处理较常规水的处理困难.即使加大混凝剂的投加量, 仍难以达到要求的水质目标. 低温低浊水处理的关键是选择合适的混凝剂和助凝剂以强化絮凝过程,其次是选择合适的澄清及过滤形式. 低温低浊水处理的混凝剂一般可采用聚合氯化铝或硫酸铝.实践表明, 聚合氯化铝对各种水质的适应性较强.助凝剂则多采用活化硅酸（水玻璃）. 3、为什么斜管沉淀池，澄清池均能获得大于平流沉淀池的表面负荷？试从机理角度加以分析。对一座沉淀池来说，当进水量一定时，它所能去除的颗粒的大小也是一定的。在所能去除的颗粒中，最小的颗粒沉速正好等于该沉淀池的水力表面负荷。因此，水力表面负荷越小，所能去除的颗粒越多， 4、图示说明为何无烟煤，石英砂双层滤料滤层含污能力优于石英砂单层滤料。沉淀效率越高；反之水力表面负荷越大，沉淀效率越低。 在单层、双层及多层层滤料滤池设计中，滤池的优化设计是以滤池运行处于最佳工作条件为原则。为此可调整各种工艺参数，使滤池的压力周期等于它的水质周期。以调整滤层厚度为例，增加滤层厚度会提高整个滤层的含污能力，延长水质周期。但滤层水头损大也相应增大，从而缩短了压力周期。无烟煤滤料一双层滤料滤池因其显而易见的优点, 含污能力强，而广泛地应用于给水处理工艺。现今，甚至研制三层滤料滤池，以期更大程度地利用整个滤层的含污能力。这是单层滤料所无法比拟的。但是，有一利必有一弊，双层滤料、三层滤料滤池也有其不足之处：1 、滤层构造复杂2、对各层滤料筛分要求精确，操作麻烦，如级配不当，投产后常有煤砂混杂现象发生。3、施工中，对垫层、各层滤 料装填要求严格，操作也麻烦。使用中，滤层一旦翻混或定期更换滤料更是令人头疼。4、运行中要 求更高的管理水平。如管理不当，反冲洗强度控制不好，会产生清新牌无烟煤滤料严重流失现象。要经常补充新的滤料。 5、为何臭氧、紫外线等消毒工艺后还需要加氯进行消毒？自来水加氯后，氯气与水反应生成的次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，成本较低．自来水加氯消毒后会产生各种氯化物，典型的如三氯甲烷，它被世界卫生组织确定为严重的致癌物．在用自来水烧开水，要煮沸3 分钟，让有害氯化物挥发一些，但不能煮沸过久，易产生亚硝酸盐等有害物质．优点：有消毒杀菌作用，成本低；缺点：5、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？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。 6若原水铁锰较高，采用超滤工艺能否达到处理效果？为什么？（1）直接超滤工艺对水中浊度、 藻类、细菌等污染物质有着较好的去除能力，去除率达到了97%以上。通过超滤膜的截留作用， 其出水浊度也仅为0.1 NTU左右，超滤工艺并不能有效的改善水中有机污染的状况。因此直接超滤出水完全可以保证对水中浊度、藻类、细菌、大肠菌群的去除。但对有机物消毒副产物去除效果有限，膜污染严重。6、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
一、名词解释4×5分 1、MLSS（混合液悬浮固体浓度）：表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。11页 MLSS=Ma+ Me+ Mi+ Mii ①具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）（有活性的微生物） ②微生物内源代谢、自身氧化的残留物（Me）（微生物自身氧化残留物） ③由污水挟入的并被微生物所吸附的惰性有机物质（含难为细菌降解的惰性 有机物）（Mi）（吸附在活性污泥上未被微生物所降解的有机物） ④由污水挟入的无机物质（Mii）(无机悬浮物固体) 2、MLVSS（混合液挥发性悬浮固体浓度）：、混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度。MLVSS=Ma+ Me+ Mi 11页 MLVSS与MLSS 的比值用f表示，即f=MLVSS/MLSS;f 值一般取0.75左右。 3、SV(污泥沉降比又称30min沉降率）：混合液在量筒内静置30min后形成沉淀污泥的容积占混合液溶剂的百分率，以“%”计。在一定条件下能够反映曝气池中的活性污泥量。12页 4、SVI污泥指数：是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以“mL”计。能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能。12页 5、SRT污泥龄（生物固体平均停留时间）：指在曝气池内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是曝气池内的微生物全部更新一次所需要的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。14页 6、HRT（水力停留时间）：指污水进入曝气池后，在曝气池的平均停留时间，也称曝气时间。 7、Lv（BOD容积负荷率）：单位曝气池容积在单位时间内接受的有机物量。 P 14 8、Ls（BOD污泥负荷率）：曝气池内单位重量的活性污泥，在单位时间内接受的有机物量。 P14
水质工程学课程设计 1 总论 (1) 2 基本资料 (6) 3 总体设计参考 (8) 1 总论 1.1 设计一般步骤 （1）分析研究水质资料，确定给水处理厂处理流程。 （2）确定给水处理厂设计水量。 （3）进行处理构筑物型式的选择。 （4）进行各处理构筑物的设计计算。 （5）确定水厂的附属构筑物和建筑物。 （6）进行水厂的平面布置。 （7）进行水头损失计算，确定水厂的高程布置。 1.2 设计要点与说明 （1）给水处理厂处理流程的确定 给水处理厂处理流程的确定，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。 （2）给水处理厂的设计处理量 水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗及沉淀池或澄清池排泥等方面。自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素。城镇水厂自用水量一般采用供水量的3％～10％。 （3）处理构筑物的选型
对处理流程及构筑物选型的合理性进行分析，说明工艺特点。另外，应注意在确定处理流程以及进行处理构筑物选型时，要兼顾水厂的平面布置和高程布置。 （4）药剂配制与投加设备的设计 混凝剂的投加量应在选择了混凝剂的种类之后，用实验的方法确定，我国各水厂的平均投药量为5～30毫克/升，最高不超过100毫克/升（以三氧化二铝计），否则就应当通过药剂的混合使用及改进处理途径等方法使水澄清。在确定混凝剂及投加量之后，确定投药方式、选择配制及投加药剂的设备形式。溶解池和溶液池，可根据混凝剂的纯度，溶液的浓度，加药量以及配制次数等进行计算，相应数据应合理确定。 （5）混合与絮凝设备的设计 充分考虑各方面因素，合理确定混合方式。 絮凝设备的工作效果，会直接影响到沉淀效果，应合理选择其形式、水流速度及停留时间等。絮凝池形式及工艺尺寸的选择，往往牵扯到与沉淀池的配合问题，所以絮凝池和沉淀池应一并考虑。应注意絮凝池出水管中流速的选择。 （6）沉淀澄清设备的设计 沉淀设备、澄清设备类型很多，应进行全面、慎重的选取，然后依照规范、手册进行详细设计。 （7）过滤设备的设计 滤池种类甚多，应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。 （８）消毒设备的设计 充分考虑各方面因素，合理选择消毒剂。结合处理工艺，确定消毒剂投加点。 目前我国主要采用加氯消毒，加氯量的多少，应视水中有机物及细菌数量而定，一般为0.5～2.0mg/L，相应的接触时间须在30min以上。消毒一般多在过滤后进行，氯常加在滤池至清水池的输水管上，借水在清水池内的停留时间进行充分接触。 加氯间应有良好的通风设备和直通室外的出口，加氯间和加氯点之间的距离一般为10～20m，加氯间的面积应根据加氯设备的形式、数量和布置决定。 （９）给水处理厂其它构筑物、建筑物的设计
水质工程学（一）复习思考题 名词解释 1、水体自净污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或 总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净。 2、反应器在化工生产过程中，都有一个发生化学反应的生产核心部分，发生化学反应的容器称为反应 器。 3、活塞流反应器和恒流搅拌反应器活塞流反应器：也称管式反应器，流体是以队列形式通过反应器，液体元素在流动 的方向上绝无混合想象，每一流体元素停留时间都是相等的，各点上的反应物浓 度和反应速度有确定值。恒流搅拌反应器：也称连续搅拌罐反应器，物料不断进出，连续流动。反应器内各点浓度完全均匀，反应速度不随时间变化，有返混作用。 4、胶体稳定性指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。分为1、动力学稳定性2、聚集稳定 性。 5、凝聚和絮凝凝聚指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程；絮凝指脱稳的胶体或微小的悬浮物聚结成大 的絮凝体的过程。 6、四个混凝作用机理1、压缩双电层作用机理2、吸附一电性中和作用机理3、吸附架桥作用机理4、沉淀物的网捕、 卷扫作用机理 7、胶体保护当胶粒表面被高分子物质全部覆盖后，量胶粒接近时，由于“胶粒-胶粒”之间所吸附的高分子受到压缩变 形而具有排斥势能，或者由于带电高分子的相互排斥，使胶粒不能凝聚。 8 异向絮凝和同向絮凝异向絮凝：指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。同向絮凝：指借 助于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象。 9、自由沉淀和拥挤沉淀颗粒在沉降过程中不受颗粒彼此间影响的沉淀，称为自由沉淀。颗粒在沉淀过程中相互干扰， 使悬浮颗粒以接近或相同的沉速拥挤下沉，呈界面式沉降，出现清、浑水层间的 明显界面（浑液面）的沉淀，称为拥挤沉淀。 10、截留沉速和表面负荷截留沉速U0指能够全部被去除的颗粒中的最小颗粒的沉降速度。表面负荷q Q Q q =——= 是指单位沉淀面积上承受的水流量，其中 A BL 11、接触絮凝在池内形成一个絮体浓度足够高的区域，使投药后的原水与具有很高体积浓度的粗粒絮体 接触，可以大大提高原水中细粒悬浮物的絮凝速率，这种方式称为接触絮凝。 12、均质滤料均质滤料指沿着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的滤料。 13、反粒度过滤反粒度过滤指过滤时，滤料层中滤料粒径顺水流方向由大变小，以提高滤层含污能力的 过滤方式。 14、直接过滤直接过滤指原水没有经过絮凝直接进入过滤池进行过滤的方式。 15、负水头负水头指在过滤过程中，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。 16、滤层膨胀率滤层膨胀度指反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比。公式为 e 三100%。 L o 17、冲洗强度冲洗强度q指单位面积滤料层上所通过的冲洗水量，单位为L/s ? m2。 18、吸附容量单位体积或单位质量所能吸附的吸附质的量。 19、活性炭再生在活性炭本身结构不发生成极少发生变化的情况下，用某种方法将被吸附的物质，将吸 附在活性炭表面的吸附质除去，恢复活性炭的吸附能力。 20、需氯量和余氯量需氯量：指杀死细菌、氧化有机物及还原性物质所消耗的氯量。余氯量：指抑制水中残余细菌的再度 繁殖，管网中需维持的少量剩余氯。 21、折点加氯加氯量超过折点需要量的加氯方式。 22、高级氧化任何以产生羟基自由基作为氧化剂的氧化过程。 23、溶胀性干树脂浸泡水中时，体积胀大，成为湿树脂；湿树脂转型，体积也发生变化，这种体积发生变化的现象称为溶 胀性。
1、现有一种直径、高均为1cm 的圆柱体颗粒在静水中自由沉淀，已知该种颗粒密度S ρ=1.8g/cm 3，水的密度水ρ=1g/cm 3，则这种颗粒在水中自由沉淀时最小沉速为多少？（重力加速度为980cm/S 2，绕流阻力系数2 2=D C ）； 提示：由题义可得，这种颗粒在水中自由沉淀时沉速大小取决于圆柱体在颗粒垂 直方向投影面积的大小。最小的沉速是颗粒在垂直方向投影面积最大时取得。 2、在实验室内做氯气消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应，且k=0.85min -1求细菌被灭活99.5℅时，所需消毒时间为多少分钟？ 提示：由一级反应方程式可得： lgC A = lgC A0 – o.4343kt 而C A =(1-99.5%) C AO ，k=0.85min -1 得t = （lgC A0 - lgC A ）/0.4343k=6.23(min) 3、设物料i 分别通过CSTR 型和PF 型反应器进行反应，进水和出水中I 浓度之比为10/0=e C C ，且属于一级反应，k=2h -1水流在CSTR 型和PF 型反应器内各需多少停留时间？（注：0C —进水中i 初始浓度；e C —出水中i 浓度） 提示：1)由CSTR 一级反应方程式可得： t=(C 0/C e -1)/k=(10-1)/2=4.5h 2) 由PF 一级反应方程式可得： t=(㏑C 0-㏑C e )/k=1.15h 4、题3中若采用4只CSTR 型反应器串联，其余条件同上。求串联后水流总停留时间为多少？ 提示：由CSTR 二级反应方程式可得： C 2/C 0=(1/(1+kt))2 得t=1.08(h) 所以T=4t=4.32(h) 5、液体中物料i 浓度为200mg/L ，经过2个串联的CSTR 型反应器后，i 的浓度降至20mg/L 。液体流量为5000m 3/h ；反应级数为1；速率常数为0.8h -1。求每个反应器的体积和总反应时间。 提示：由CSTR 二级反应方程式可得： C 2/C 0=(1/(1+kt))2 得t=2.2(h) 所以T=2t=5.4(h) V=Qt=5000×2.7=13500(m 3) 6、河水总碱度0.1mmol/L （按CaO 计）。硫酸铝（含Al 2O 3为16℅）投加量为25mg/L ，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂日生产水量50000m 3，试问水厂每天约需要多少千克石灰（石灰纯度按50℅计）。 提示：投入药剂量折合Al 2O 3 为25mg/l×16%=4mg ，Al 2O 3 的分子量为102 。故投入药剂量相当于4/102=0.039mmol/l ，剩余碱度取0.37mmol/l ，则得[CaO]=3×0.039-0.1×0.37=0.487(mmol/l)，CaO 的分子量为56，则石灰投量为0.487×56×50000/0.5=2.3×106(g)=2.3×103(kg) 7、设聚合铝[Al 2（OH ）n Cl 6—n ]在制备过程中，控制m=5，n=4，试求该聚合铝的碱化度为多少？
水质工程学重点
1、水质标准：水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值。各种用户都对水质有特定的要求，就产生了各种用水的水质标准。水质标准是水处理的重要依据。此外，水质标准同其他标准一样，可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。 2、胶体双电层：胶体表面带电后,由于静电力的作用,会吸引水溶液中的反号离子,使固－液相界面两侧形成电荷符号相反的双层结构,称为胶体双电层. 3、气浮工艺：在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。 4、微絮凝过滤：直接过滤的过滤池，不设沉淀设备，原水经过混凝过程后直接进入过滤池，即将沉淀澄清和过滤由两步合成一步，称为直接过滤、徽絮凝过滤、接触过滤等。 5、混合床：为了完全除掉水中所含的离子，可以先经过阳离子交换剂渗滤，再经过阴离子交换剂渗滤，也可以用一个由强的阳离子交换树脂与强的阴离子交换树脂按等当量密切混合而组成的床层进行渗滤。这种床层叫做混合床。 1、生活饮用水水质标准包括哪几大类指标？针对每一大类，试分别列举1～2项指标加以说明。 感官性状和一般化学指标、毒理学指标和细菌学指标. 2、为何低温低浊水难于处理？应对措施有哪些？ 随着水温的降低,水的粘滞度增加,絮凝速度降低,颗粒沉速减速减慢.原水浊度的减少,使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低,影响絮凝过程的进行.因此,低温低浊水的处理较常规水的处理困难.即使加大混凝剂的投加量,仍难以达到要求的水质目标.低温低浊水处理的关键是选择合适的混凝剂和助凝剂,以强化絮凝过程,其次是选择合适的澄清及过滤形式.低温低浊水处理的混凝剂一般可采用聚合氯化铝或硫酸铝.实践表明,聚合氯化铝对各种水质的适应性较强.助凝剂则多采用活化硅酸(水玻璃). 3、为什么斜管沉淀池，澄清池均能获得大于平流沉淀池的表面负荷？试从机理角度加以分析。 对一座沉淀池来说，当进水量一定时，它所能去除的颗粒的大小也是一定的。在所能去除的颗粒中，最小的颗粒沉速正好等于该沉淀池的水力表面负荷。因此，水力表面负荷越小，所能去除的颗粒越多，4、图示说明为何无烟煤，石英砂双层滤料滤层含污能力优于石英砂单层滤料。沉淀效率 越高；反之水力表面负荷越大，沉淀效率越低。 在单层、双层及多层层滤料滤池设计中，滤池的优化设计是以滤池运行处于最佳工作条件为原则。为此可调整各种工艺参数，使滤池的压力周期等于它的水质周期。以调整滤层厚度为例，增加滤层厚度会提高整个滤层的含污能力，延长水质周期。但滤层水头损大也相应增大，从而缩短了压力周期。 无烟煤滤料一双层滤料滤池因其显而易见的优点,含污能力强，而广泛地应用于给水处理工艺。现今，甚至研制三层滤料滤池，以期更大程度地利用整个滤层的含污能力。这是单层滤料所无法比拟的。但是，有一利必有一弊，双层滤料、三层滤料滤池也有其不足之处：1、滤层构造复杂2、对各层滤料筛分要求精确，操作麻烦，如级配不当，投产后常有煤砂混杂现象发生。3、施工中，对垫层、各层滤料装填要求严格，操作也麻烦。使用中，滤层一旦翻混或定期更换滤料更是令人头疼。4、运行中要求更高的管理水平。如管理不当，反冲洗强度控制不好，会产生清新牌无烟煤滤料严重流失现象。要经常补充新的滤料。 5、为何臭氧、紫外线等消毒工艺后还需要加氯进行消毒？自来水加氯后，氯气与水反应生成的次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，成本较低．自来水加氯消毒后会产生各种氯化物，典型的如三氯甲烷，它被世界卫生组织确定为严重的致癌物．在用自来水烧开水，要煮沸3分钟，让有害氯化物挥发一些，但不能煮沸过久，易产生亚硝酸盐等有害物质．优点：有消毒杀菌作用，成本低；缺点：5、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？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。