第7章 氧化还原与消毒
7.1概述
7.1.1氧化剂和消毒方法
氧化剂在水处理过程可以与水中微生物作用使之灭活；也可以与水中的有机的无机的污染
物作用改变其形态。
● 氯：成本低，有余量，但副产物有三卤甲烷，主要用于最后消毒，不适合预氧化；
● 臭氧：杀毒能力强，无余量会造成二次污染；
● 二氧化氯：需要现场制备，消毒副产物有亚氯酸根，投加量不能过大ClO 2余量能在
管网中保持很长的时间；ClO 2不水解，消毒受pH 影响较小。
● 过氧化氢；
● 高锰酸盐：虽然会生出二氧化锰，但在混凝中可去除；能够破坏水中氯化消毒副产
物前驱物质
● 高铁酸盐等。
7.1.2化学氧化
● 化学预氧化对水中藻类、浮游生物、色度、臭、味、有机物、铁、锰等具有显著的
去除作用，同时可破坏氯化消毒副产物的前驱物质。
● 中间氧化通常设在常规处理工艺的沉淀之后或过滤之后，作为水的深度处理手段，
通过与颗粒活性炭（GAC ）或生物活性炭（BAC ）联用，利用活性炭的良好吸附性能
和生物降解功能将氧化后的形成的可生化性较高的小分子有机物、有毒、有害中间
产物及消毒副产物等进一步去除。
● 后氧化是保证饮用水卫生安全的最后一道屏障，其主要目的是消毒，即灭活水中致
病微生物。
7.2 氯氧化与消毒
7.2.1 氯的性质
● 氯气是一种黄色气体；
● 氯气容易溶解于水；
● 氯溶解在水中很快发生的反应：
● 起消毒作用的主要是HOCl 。
22Cl H O HOCl HCl HOCl H OCl +-
+→+→+
7.2.2 氯消毒过程
（1）氯消毒机理
易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O ? HOCl + H+ + Cl-
HOCl ? H+ + OCl-
●HOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。
pH高时，OCl-较多；
pH>9，OCl-接近100%；
pH<6，HOCl接近100%；
pH=7.54, [HOCl]=[OCl-]
（2）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①
水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯，如下图中的②
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。
7.2.3 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
7.2.4 加氯点
●滤后加氯
●滤前加氯——混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。
●管网中途加氯——一般设在加压泵站或水库泵站内
7.3.2 臭氧氧化作用机理
1. 臭氧与无机物作用
臭氧能氧化大部分无机物，例如在预臭氧化中，臭氧可有效地将水中溶解性铁、锰等无机离子转化为难溶解性氧化物，使其从水中沉淀出来。
2. 臭氧与有机物作用机理
作用途径有二：
（1）臭氧分子与有机污染物间的直接氧化作用；这是缓慢且有明显选择性的反应；
（2）臭氧被分解后产生羟基自由基，间接地与水中有机污染物作用，这一反应速率快，且没有选择性。
7.3.4 臭氧预氧化对水处理效果的影响
1. 除藻除味
臭氧预氧化具有良好的除藻、杀菌、除臭作用。
2. 控制氯化消毒副产物的作用
（1）臭氧预氧化对三卤甲烷（THM）的控制作用；
（3）氧化助凝作用；
（4）臭氧氧化副产物
7.3.5 臭氧中间氧化
●在常规净水工艺的沉后或滤后投加臭氧，可以氧化常规工艺难以去除的微量有机污
染物。
●但是臭氧不可能将三卤甲烷前驱物彻底氧化破坏，只是增加了可生化性，对水中已
形成的三卤甲烷几乎没有作用，一般要经过吸附工艺去除。
●人们开发了臭氧－生物活性炭联用技术。
●将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解合为一体的除污染工艺
7.3.6 臭氧消毒
● 1. 作用：既是氧化剂，又是消毒剂；
● 2. 臭氧消毒的特点：作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3消
毒之后，往往需要投加少量的氯等以维持水中剩余消毒剂。
● 3. 优点：消毒效果好，且剂量小、作用快，不会产生三卤甲烷等有害物质，也可改
善水的口感和感观性能。
● 4. 缺点：臭氧消毒生产设备复杂，投资较大，电耗也较高
14章 4．反应器原理用于水处理有何作用和特点？ 答：作用：推动了水处理工艺发展； 特点：在化工生产中，反应器都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行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至纯物理过程等。例：沉淀池。 5.试举出3种质量传递机理的实例。 答：质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。 1、主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化， 是由主流迁移和化学引起的。 2、分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的 组分总是向低浓度区迁移，最终趋于平均分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。 3、紊流扩散传递：在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大 部分都是紊流扩散。 6.（1）完全混合间歇式反应器（CMB）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（CSTR）反应物投入反应器后，经搅拌立即与反应器内的料液达到完全均匀混合，输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同 (3)推流型反应器（PF）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 答: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。 7.为什么串联的CSTR型反应器比同容积的单个CSTR型反应器效果好？ 答：因为使用多个体积相等的CSTR型反应器串联，则第二只反应器的输入物料浓度即为第一只反应器的输出物料浓度，串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数N趋近无穷时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。 8.混合与返混在概念上有什么区别？返混是如何造成的？ 答：区别是：返混又称逆向混合。广义地说，泛指不同时间进入系统的物料之间的混合，包括物料逆流动方向的流动。 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。例如：环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合，及由不均匀的速度分布所造成的短路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素。 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。这跟间歇式反应器的反应过程是一样的。推流型反应器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。
混凝：是指通过某种方法使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程。混凝包括凝聚和絮凝两个步骤，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程，而絮凝则指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物。混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花，以便在后续沉淀工艺中去除。混凝的原理：压缩双电层，吸附电中和作用，吸附架桥作用，网捕——卷扫作用。 压缩双电层：根据DLVO理论，加入电解质对胶体进行脱稳。起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，其聚沉效率也越高。不能解释：1.混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；2.与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝效果好。压缩双电层：理论上电位=0，等电状态效果最好，实际上只需电位临近于0. 吸附—电中和作用：这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附异号离子、异号高分子、异号胶粒等，来降低电位、减少静电斥力，有利于颗粒接近而互相吸附。其特点是：当药剂投加过多时，电位可反号，此为“吸附—电性中和作用机理”。 铝系：适宜PH：5.5~8 铁系：适宜PH：5~11，但腐蚀性强。 铝盐作混凝剂时，运输方便，操作简单，混凝效果较好，但
水温低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散，混凝效果变差。 铁盐作混凝剂时，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，适用的PH值范围较宽，投加量比硫酸铝小。 铁盐形成的絮体比铝盐絮体密实，但腐蚀性强，有颜色。机理：吸附电中和与吸附架桥协同作用。 铝盐和铁盐作为混凝剂在水处理过程中发挥以下三种作用：1.Al3+或Fe3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝 聚作用 2.高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用 3.以氢氧化物沉淀形态存在时的网捕絮凝作用 混凝动力学：异向絮凝：由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。絮凝速率只与颗粒数量有关，而与颗粒粒径无关。同向絮凝：由水力或机械搅拦产生。其理论仍在发展之中。最初的理论基于层流的假定。 凝聚：在混合设备中完成。作用：带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和，凝聚，生长成约d=10um（微絮体>5um）要求：混合要快速、剧烈（使药剂均匀分散）絮凝：在絮凝设备中完成作用：使微絮凝体通过合适的水利条件变成粗大的絮凝体。生长成大矾花d=0.6~1.2mm 要求：提供足够的碰撞次数（需要一定时间）；搅拌强度要递
1.什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。 2.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 3.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。 4、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。 5、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。 6、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°？ 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。 7.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
5、曝气池有效容积为4000m 3，（5000）混合液浓度2000mg/L （其中挥发性污泥浓度为1500mg/L ），半小时沉降比为30%，当进水BOD 5为220mg/L ，每日处理1000m 3/d （10000）生活污水时，处理后水的溶解性BOD 5为20mg/L ，试验测得污泥产率系数为0.65g/g ，自身氧化率为0.05d -1。计算污泥负荷率、污泥指数、剩余污泥量、污泥龄、回流污泥浓度及污泥回流比。 解：由已知条件V=4000m 3 X=MLSS=2000mg/l MLVSS=1500mg/l SV=30% S a =220mg/l Q=1000 m 3/d S e =20mg/l Y=0.65g/g K d =0.05d -1 (1).污泥负荷率 N s =XV QS a =4000 20002201000??=0.0275 (2).污泥指数 SVI=MLSS SV =l g l ml /2/300=150ml/g (3).剩余污泥量 剩余污泥浓度X r 66 10101150 r SVI =?=?=6667 mg/L r 取值1.0 ∴剩余污泥量为QX r ＝1000?6667＝6667 kg/d (4).污泥龄 θc =QwXr VX ＝610667.620004000??＝1.2d (5).回流污泥浓度 即X r =150 106 =6667g/ml (6).回流污泥比 X=r SVI R R ??+6 101 r 取值1.0 2000＝6667 1.01R R ??+ 得 R=0.43 即，回流污泥比为0.43
6、某市平均日污水流量为48000m 3/d （5000），K z =K d ·K h =1.1×1.2。污水BOD 5=180mg/L ，一级处理BOD 5去除率为20%。二级处理拟用推流式鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度X=3000mg/L ，DO=1.5 mg/L ，f=0.75，设计水温30℃，污泥负荷率N s =0.35kgBOD 5/（kgMISS·d ）。生化反应系数为：Y=0.55，K d =0.05，a ＇=0.5，b ＇=0.15。采用微孔曝气器，E A =18%，α=0.95，β=0.9，ρ=1，C s （30）=7.6mg/L ，C s （20）=9.2mg/L 。曝气器距水面3.6m ，二沉池中清液上升 流速U=0.4mm/s ，要求处理水BOD 5≤20mg/L 。请计算： ⑴曝气池的容积(m 3)。 ⑵每日需排除的剩余污泥量（kg/d ）。 ⑶平均时，最大时需氧量。 ⑷平均时，最大时供气量。 ⑸二沉池沉淀表面积。 解：(1) .曝气池（区）的容积 V=S a XN QS =3822935 .0300018048000m =?? (2).每日需排除的剩余污泥量 Q s = r fX X ? 其中 a S Y X (=?－e S )Q-K d VX v S a =180(1-20%)=144 S e =20 Q=48000m 3/d Y=0.55 K d =0.05 V=8229 又 V=S a XN QS 而X 为混合液悬浮固体浓度（MLSS ） ∴MLSS= S a VN QS =240035.0822914448000=??(g/l) MLSS MLVSS f = 且f =0.75 ∴ MLVSS=75.018002400=?(g/l) 又X v ＝MLVSS ＝1800(g/l) ∴2532990 1800822905.048000)20144(55.0=??-?-=?X s N ＝0.35 由课本图4－7得到相应的SVI 值，取为120 则X r =8333120 10106 6==SVI
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？
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： 第四章凝聚与絮凝 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，
水质工程学（上）考试试卷一 班级：学号：姓名： 一、选择题：（2’×10） 1 给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用( )年，远期规划年限宜采用( )年。 ( A ) ～10；10～20 ～10；15～20 ～10；10～15 ～20；20～30 2 设计供水量应根据下列各种用水确定( C )。 (1)综合生活用水 (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水 (3)消防用水 (4)浇洒道路和绿地用水 (5)未预见用水量及管网漏失水量。 (6)公共建筑用水 A.全部 B.(1)、(2)、(4) C.(1)、(2)、(3)、(4)、(5) D.(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6) 3 药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的( B )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。 ～10 ～15 ～30 ～20 4 设计沉淀池和澄清池时应考虑( A )的配水和集水。 A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均 5 设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )m／s，末端流速一般宜为～／s。 异向流斜管沉淀池，斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于( A )m；底部配水区高度不宜小于。 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( C )。
8 地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。 A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂 9 当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过( C )确定，一般可采用重量比为3：1～6：1。 A.计算 B.经济比较 C.试验 D.经验 10 气浮池溶气罐的溶气压力一般可采用～；( A )一般可采用5％～10％。 A.回流比 B.压力比 C.气水比 D.进气比 二、名词解释：（4’×5） 1、澄清池——主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。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。 2、折点加氯——从折点加氯的曲线看，到达峰点H时，余氯最高，但这是化合性余氯而非自由性余氯，到达折点时，余氯最低。 3、氧垂曲线——有机物排入河流后,经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水耗氧;另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。所以耗氧与复氧是同时存在的,污水排入后，DO曲线呈悬索状态下垂，故称为氧垂曲线.BOD5曲线呈逐步下降态，直至恢复到污水排入前的基值浓度。 4、BOD5——水温为20条件下，5天的时间内，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。 5、MLVSS——本项指标所表示的是混合液活性污泥中的有机性固体物质部分的浓度，是混合液挥发性悬浮固体浓度。 三、简答题：(30’) 1、什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多
第一章水质与水质标准 填空题： 1、水的循环包括：和。 2、按水中杂质的尺寸，可以将杂质分为、、三种。 3、含磷物质存在形式：、、； 溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。 4、按处理程度污水处理分为：、、。 5、污水的最终出路：、、。 6、城市污水：包括以下四部分、、、。 7、污水复用分：、。 8、有直接毒害作用的无机物：、、、、、。 9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。 10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。 名词解释： 1、合流制 2、分流制 3、BOD 4、COD 5、TOC 6、TOD 7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣 8、水体富营养化( eutrophication ) 的定义9、水环境容量10、水体自净 问答题： 1、污水中含氮物质的分类及相互转换 2、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？
3、在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于4mg/L为根据的，但在北方严寒地区， 对于溶解氧的要求往往提高，这是什么原因？ 4、进行水体污染的调查，主要应采取哪些步骤？ 5、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？ 6、BOD 的缺点、意义？ 7、什么是“水华”现象？ 8、什么是“ 赤潮” 现象？ 9、氧垂曲线的意义，使用时应主意哪些问题？ 10、写出氧垂曲线的公式，并图示说明什么是氧垂点。 11、河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率95% ）（水速为0.25m/s），生化需氧量 第二章水的处理方法概论 填空题： 1、水处理按技术原理可分为和两大类。 2、按对氧的需求不同，将生物处理过程分为和两大类。 3、按反应器的物料的形态可以分为和两大类； 按反应器的操作情况可将反应器分为和两大类。
思考题 1.何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。 答：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分”动力学稳定”和’聚集稳定”两种。动力学稳定性系指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力，粒子愈小，动力学稳定性愈高。聚集稳定性系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子很小，比表面积大从而表面能很大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向。但由于粒子表面同性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。胶体稳定性，关键在于聚集稳定性。对憎水胶体而言，聚集稳定性主要决定于胶体颗粒表面的动电位即ζ电位，ζ电位愈高，同性电荷斥力愈大。虽然胶体的ζ电位是导致聚集稳定性的直接原因，但研究方法却可从两胶粒之间相互作用力及其与两胶粒之间的距离关系来评价。DLVO理论认为，当两个胶粒相互接近以致双电层发生重叠时，便产生静电斥力,其与两胶粒表面间距x 有关，用排斥势能ER表示，排斥势能随x增大而指数关系减小。相互接近的两胶粒之间同时还存在范德华引力，用吸引势能EA表示，与x成反比。当0a
1.地球上的水循环，分为水的自然循环和水的社会循环。 2.在水的社会循环中，人们对饮用水、生活用水、工业用水、农业用水的水质都有相应的要求。 3.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，而对水质进行控制和对水进行处理的科学技术，称为水质工程学。 4.按水中杂质的尺寸，天然水体中的杂质分为悬浮物、胶体、溶解物。 悬浮物：主要是泥砂类、矿物质等无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物 胶体：主要是细小的泥砂、矿物质等无机物和腐殖质等有机物 溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子（0.1nm~1.0nm） 5.消毒剂及其消毒副产物：氯气——三卤甲烷，二氧化氯——亚氯酸盐、氯酸盐、甲醛、乙醛，臭氧——醛类，氯酸盐。 6.生活饮用水的水质标准：微生物学指标、水的感观性状指标和一般化学指标、毒理学指标、放射性指标。 8.水的物理化学处理方法：混凝、沉淀和澄清、浮选、过滤、膜分离、吸附、离子交换、中和、氧化与还原。 9.反应器的类型：间歇式反应器，连续流式反应器（活塞流反应器和恒流搅拌反应器）。 10.通常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。 11.典型地表水处理流程：原水-混凝-沉淀-过滤-消毒-饮用水 典型除污染给水处理流程：原水-预氧化-混凝-沉淀-过滤-活性炭吸附-消毒-饮用水 一般冷却水流程：原水-自然沉淀-冷却用水；原水-自然沉淀-混凝-沉淀-冷却用水 除盐水处理流程：滤过水-阳离子交换-阴离子交换-除盐水 12.凝聚和絮凝是指通过某种方法使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操作，又可统称为混凝。 凝聚：主要指胶体脱稳并生产微小聚集体的过程 絮凝：主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结呈大的絮凝体的过程 13.尺寸范围在0.001~1um之间的颗粒称为胶体，对应的分散体系称为胶体溶液或溶胶，尺寸比胶体大的颗粒称为粗颗粒或悬浮颗粒，对应的分散体系称为悬浮液或粗分散体系，尺寸比胶体小的颗粒是原子、离子或小分子，对应的分散体系称为真溶液或均相分散体系。14.胶体溶液或溶胶分为亲液溶胶和憎液溶胶。 亲液溶胶：分散相和分散介质之间有很好的亲和力、很强的溶剂化作用，固液间没有明显相界面的胶体分散系 憎液溶胶：分散相和分散介质之间亲和力较差，固液间有明显相界面的胶体分散系 15.表征水中胶体物质含量的主要水质参数是浊度。 16.胶体的双电层结构，一般胶体带负电。 17.双电层内层（荷电胶体颗粒表面）与外层（溶液内部）之间的电位差称为胶团的φ0电位。胶粒在移动时滑动面上相对于溶液内部的电位差称为ξ电位。 18.当两个胶体颗粒由远靠近时，首先起作用的是排斥势能。 19.胶体的稳定性：（1）胶体的动力稳定性（2）胶体的带点稳定性（3）胶体的溶剂化作用稳定性，对于憎水胶体而言，通常带点稳定性和动力稳定性起主要作用，对于亲水胶体来说，其水化作用稳定性占主导地位带电稳定性则处于次要地位。 20.混凝机理：压缩双电层作用，吸附-电中和作用，吸附架桥作用，网捕-卷扫作用。 21.由布朗运动所引起的胶体颗粒碰撞聚集称为异向絮凝机理，由外力推动所引起的胶体颗
1. 原水中杂质按颗粒大小分为哪几类？特征是什么？ 答：分为溶解物、胶体颗粒、悬浮物；溶解物特征：稳定、均匀的溶于水中，透明。 悬浮物特征：在动水中呈悬浮状态，在静水中易于分离，从外观看是浑浊的，通常用重力沉降法去除。胶体特征：在水中相当稳定，加混凝剂去除 2. 生活饮用水水质标准有哪四大类指标？ 答：微生物指标，水的感官性状指标和一般化学指标，毒理学指标，放射性指标 4. 写出完全混合间歇式反应器、推流型反应器和完全混合连续式反应器的特点。 答：间歇式反应器的特点：反应物浓度、反应速度不随位置而变；反应物浓度和反应速度随 时间而变；反应物的停留时间完全一样 推流型反应器的特点：反应物浓度、反应速度是位置的函数，反应物浓度和反应速度不随时 间而变；停留时间是位置的函数 连续式反应器的特点：反应物浓度、反应速度是确定的数值，不随地点而变，各点的反应物 浓度和反应速度不随时间而变，停留时间由0T都有可能 5. 何为胶体的稳定性？分析胶粒具有稳定性的原因。如何使胶体脱稳？ 答：胶体的稳定性指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。原因：1 )胶体的动力稳定性2)胶体的带电稳定性 3 )胶体的溶剂作用稳定性。通过投加混凝剂产 生的凝聚和絮凝作用使胶体脱稳 6. 胶体的混凝机理有哪些？试以硫酸铝为例分析其混凝特性。 答：压缩双电层作用、吸附一电中和作用、吸附一架桥作用、网捕一卷扫作用 Al2(SQ)3是一种电解质，溶于水后电离：A12(SO4)3 2Al 33S0：水解: Al H2O Al(OH) H , Al (OH)2巴0 AI(OH)2 H，在生成Al (OH )3以前，水中主要是Al3、Al (OH )2、Al (OH )2，它们是带正电荷的离子，能压缩扩散层，降低电位，使胶粒脱稳、凝聚；聚合与水解交错进行，生成各种 形态的高聚物，如[Al6(OH )5]3、[ AL(OH )4]4等，这种高分子聚合物是线性分子，有很强的吸附架桥作用，能将胶粒逐步粘结为粗大的矶花。 7. 分析影响混凝的因素有哪些？ 答：1?混凝剂的种类和投加量2?水力条件和作用时间3?水温的影响4?水的PH值影响5?水中浊质颗粒浓度影响6?水中杂质影响7混凝剂投加方式影响8水中有机物污染物 影响9水的碱度影响 8. 混凝过程中颗粒碰撞的动力来源是什么？ 答：布朗运动、水力机械搅拌
1. 污水中污染物分，哪几类？污水中可生物降解有机物的降解分为哪几个阶段？ 答：污染物按性质分有污染物和无机污染物，按形态可分为悬浮状态与溶解状态。可生物降解的有机物的降解分为两个阶段：（一）碳氧化阶段即含碳的有机物在异氧菌的作用下被氧化为CO 2，H 2O ，含N 有机物被氧化为NH 3；（二）硝化阶段，既在自氧菌作用下，NH 3被氧化为NO 2—和H 2O ，然后NO 2—被氧化为NO 3—。 2. 何谓沉淀池的表面负荷？它的物理意义是什么？沉淀池在深度方向与宽度方向的水流速度分布不均匀对悬浮物的去除率有何影响？答：表面负荷即：A Q ，即单位时间内通过沉淀池单位面积的流量。物理意义：又称表面负荷或溢流率，它的数值等于颗粒沉速μ0，若需要去除 的颗粒沉速μ0确定后，则表面负荷q 也就确定，又因为平流理想沉淀池去除率仅决定于表面负荷q 及沉速μt 。 深度方向：对悬浮物去除率无影响。密度方向：是影响悬浮物去除率的主要影响因素。 3. 何谓吸附等温线？常见的吸附等温线有哪几种类型？吸附等温式有哪几种类型？吸附等温式有哪几种形式？答：在温度一定的条件下，吸附量随制服质平衡浓度的提高而增加，把吸附量随吸附质平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线常见有两种：吸附等温式：（1）郎谬公式： b c ab q 1111+ ?= （a ，b 是常数）（2）BET 公式? ?? ?? ?--=S S C C B H C C BCq q )1()(0 （B 是常数）（3）弗兰德利希经验式：C n K q n KC q lg 1lg lg 1+==或 4. 生物脱氮的过程有哪几个阶段？目前最常用的生物脱氮工艺流程是哪一种？ 答：生物脱氮的过程：（1）氨化反应：有机氮化合物在氨化菌作用下，分解为氨态氮；（2）硝化反应：在硝化菌的作用下，氨态氮先在亚硝酸菌作用下转化为亚硝酸氮，继之在硝酸菌作用下转化为硝酸氮；（3）反硝化：NO 3—N 和NO 2—N 在反硝化菌的作用下，被还原为N 2，另一部分通过同化反硝化最终合成有机氨化合物。目前常用的工艺流程是A —O 工艺，既前置反硝化脱氮系统。 5. 分别举出含氰废水、含铬废水、含酚废水的两种处理方法？答：含氰废水的去除方法：碱性氯化法、臭氧法 含铬废水的去除方法：药剂氧化法、Ba 2+盐沉淀法含酚废水的去除方法：臭氧法和电解法 1、何谓水环境容量？它包括哪几部分？答：在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，又称水体纳污能力。它包括差值容量与同化容量。 2、根据斯托克斯公式，影响自由沉淀颗粒速度U 有哪些影响因素？ 答：a 、影响沉速U 的决定因素是ρg -ρy ，当ρg <ρy 时U 为负，颗粒上浮；ρg >ρy 时U 为正，颗粒下沉；ρg =ρy 时颗粒在水中随机。b 、流速U 与颗粒直径d 2成正比。c 、U 与液体粘滞度μ成反比。 3、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪种形式？它有何优点？答：由于硫酸钙在水中的溶解度很小，此盐不仅形成沉淀，而且当硫酸浓度很高时，在药剂表面会产生硫酸钙的覆盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以应控制废水的极限浓度，目前常用的是恒滤速升流膨胀中和滤池，优点是操作简单，出水pH 值比较稳定，沉渣量少。 4、吸附工艺中，何谓吸附带与穿透曲线？静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？吸附剂吸附量是否有变化？答：吸附带是指正在发生吸附作用的那段填充层。以通水时间t （或出水量Q ）为横坐标，以出水中吸附质浓度C 为纵坐标所绘制的曲线称为穿透曲线。静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，吸附平衡将被打破，吸附剂吸附量增加。 5、卡门过滤方程式的物理意义是什么？ 答：卡门公式描述了在压力一定的条件下过滤时，滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量与滤饼阻力的关系。 1. 利用低基质浓度下基质降解的生化反应动力学方程式，推导出完全混合曝气池稳定条件下的基质降解关系式？（8分） 在稳定条件下，对系统中有机底物进行物料平衡，有下式：0)(0 =++-+dt dc v Se RQ Q RQSe Q S （1）经整理后：dt ds v Se S Q -=-)(0 （2）在稳定条件下，各质点的有机底物降解速度是一个常数：xSe K dt ds 2=即： （3） 将（3）代入（2）得：Se K xt Se S xv Se S Q 2 00)(=-=- （4）Se Ks xSe V dt ds +=-max Θ 代入（2） 得 Se Ks Se V xt Se S xv Se S Q +=-=-max 00)( 以BOD 去除量为基础的BOD —污泥去除负荷 Se Ks Se V Se K xt Se S Nrs +==-=max 20 对（4）整理：xt K S Se 2011+= xt K xt K S S S 22001e +=-=∴η有机物降解率
水质工程学作业及参考 答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
思考题和作业1 水循环 定义1：水循环是指水由地球不同的地方透过吸收太阳带来的能量转变存在的模式到地球另一些地方。 定义2：在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。 定义3：水循环是指大自然的水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地下径流等环节，在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程。 水循环分为海陆间循环（大循环）以及陆上内循环和海上内循环（小循环）。从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。 水的社会循环：由于人类生产与生活活动的作用与影响，自然水循环径流部分参与的水循环。水的社会循环对水量和水质有较为突出的影响，近年来，河流、湖泊来水量大幅度减少，甚至干涸，地下水位大面积下降，径流条件发生重大改变，不可复原水量所占比例愈大，对自然水文循环的扰动愈剧烈，天然径流量的降低将十分显着，引起一系列的环境与生态灾害。
水质指标是水中某一种或某一类杂质的含量，直接用其浓度表示，如某种重金属和挥发酚；有些是利用某类杂质的共同特性来间接反映其含量的，如BOD、COD等；还有一些指标是与测定方法直接联系的，常有人为任意性，如浑浊度、色度等。水质指标是判断和综合评价水体质量并对水质进行界定分类的重要参数，是通过对污染物质做出定性、定量的检测以反映污水的水质，能综合表示水中杂质的种类和含量。通过水质污染指标能指导水体污染控制和污水处理工程设计的进行与发展。 分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固定性固体指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。 总固体(TS)：水中所有残渣的总和。 溶解固体(DS)：水样经过滤后，滤液蒸干所得的固，分为挥发性溶解固体和固定性溶解固体。 悬浮固体(SS)：过滤滤渣脱水烘干后所得固体，分为挥发性悬浮固体和固定性悬浮固体。 挥发性固体(VS）：将总固体在600℃的温度下灼烧而挥发掉的量。 固定性固体(FS)：总固体灼烧后的残渣。 关系图为：
1、活性污泥：指在污水处理系统中存在附着大量具有活性（能分解污水中污染物）的微生物，在外观上呈絮绒颗粒状，能在静止状态下立即凝聚成较大的绒粒而下沉的污泥。 2、混合液挥发性悬浮固体浓度：在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥中能挥发的固体物质的质量。 3、污泥沉降比：简称SV ，混合液在量筒里静止30分钟后所形成污泥的容积占混合液容积的百分数。 4、最小污泥龄：指微生物繁殖一代所需要的时间。 5、硝化反应：指氨氮在亚硝化菌氧化下变成亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化菌氧化为硝酸盐的化学反应。 6、反硝化作用：由一群异养菌微生物在缺氧条件下，将烟硝酸氮和和硝酸氮还原成气态氮（N2）或N2O的过程。 7、氧化沟：又称连续循环反应器，它池体狭长，池身较浅，曝气池一般呈封闭的环状沟渠形，污水和活性污泥在池中作不停的循环流动。 8、水力停留时间：指水从池体一段流到另一端所需要的时间。 9、厌氧的产氢产乙酸阶段：是将产酸发酵阶段2C 以上的有机酸（除乙酸）和醇转化为乙酸、氢气、二氧化碳的过程，并产生新的细胞物质。 10，污泥脱水：指用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分分离，减少污泥体积，降低储运成本。 1、活性污泥微生物中的优势细菌有产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌、动胶杆菌、假单胞菌属和大肠埃希氏杆菌。 2、每日排出系统外的活性污泥量包括作为剩余污泥排出的污泥量和随处理水流出的污泥量。
3、Lawrence-McCarty第一基本模型，表示的是生物固体平均停留时间与、（Y）、产率、底物比利用速率以及微生物的衰减速率之间的定量关系 4、传统活性污泥法的英文缩写是CAS 5、机械曝气装置分竖轴机械曝气装置和卧轴式机械曝气装置，在竖轴曝气装置里常见有：泵型、K 型、倒伞型和平板型；在卧轴式机械曝气装置里主要分为盘式曝气器和转刷曝气器。 6、在活性污泥法处理系统运行效果检查中，能反映污泥情况的项目有：污泥沉降比、MLSS、MLVSS、SVI 和微生物镜检观察。 三、简答题………………………………………………………（70 分） 1、简述活性污泥法中微生物的代谢过程（8分） 答：污水中的有机物，首先被吸附在大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在透膜酶的作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，大分子的有机物，则必须在西胞外酶--水解酶的作用下，被水解为小分子后再被微生物摄入细胞体内。微生物通过各种胞内酶的催化作用，对摄入细胞体内的有机物金行代谢反应。过程为两步： （1）分解代谢：微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水等稳定的无机物，并提供合成新细胞物质所需的能量； （2）合成代谢：剩下的一部分有机物被微生物用于合成新细胞，所需能量来自分解代谢 微生物对自身的细胞物质进行分解，并提供能量，即内源呼吸或自身氧化。当有机物充分时，大量合成新的细胞物质，内源呼吸作用不明显，但当有机物消耗殆尽时，内源呼吸就成为提供分解代谢和合成代谢的主要方式。 2、影响活性污泥法微生物生理活动的因素有哪些？（5分） 答：有营养物、溶解氧、PH值、温度和有毒物质 3、Lawrence-McCarty模型的推论的公式有哪五个？并一一写出来（10分）答：（1）S e=K s(1/θc+Kd)/Yv max-(1/θc+K d)---------在完全混合式中处理水有机物浓度（S e）与生物固体平均停留时间（θc）之间的关系式 (2) X=θc Y(S0-S e)/t(1+Kdθc)-----------------反应器内活性污泥浓度X与θc的关系 (3) Y obs=Y/(1+K dθc)-----------------------表观产量（Y obs）与Y、θc 之间关系 (4) Q(S0-Se)/V =K2XS e----------------莫若公式推论1 (5) q=(S0-Se)/XV =K2S e-----------------莫若公式推论2
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0.1ＮＴＵ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