第二章习题 水的物理化学处理方法

水质工程学（上）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。

2.各种典型水质特点。

3.《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 分类指标。

第2章水的处理方法概论1.水的主要物理化学处理方法。

2.反应器原理用于水处理有何作用和特点？3. 反应器的类型。

4.典型给水处理工艺流程。

第3章凝聚和絮凝例题1.设已知K＝5.14×10-5，G＝30s-1。

经过絮凝后要求水中颗粒数量浓度减少3/4，即n0/n M=4，试按理想反应器作以下计算：1）采用PF型反应器所需絮凝时间为多少分钟？2）采用CSTR反应器（如机械搅拌絮凝池）所需絮凝时间为多少分钟？3）采用4个CSTR型反应器串联所需絮凝时间为多少分钟？解：1）将题中数据代入公式得：t＝ln4/(5.14×10-5×30)＝899s＝15min2）将题中数据代入公式得：t＝（4-1）/(5.14×10-5×30)＝1946s＝32min3）将题中数据代入公式得：t＝（41/4-1）/(5.14×10-5×30)＝269s总絮凝时间T＝4t＝4×269＝1076s＝18min由此可知，推流型絮凝池的絮凝效果优于单个机械絮凝池，但采用4个机械絮凝池串联时，絮凝效果接近推流型絮凝池。

2. 某地表水源的总碱度为0.2mmol/L。

市售精制硫酸铝（含Al2O3约16％）投量为28mg/L。

试估算石灰（市售品纯度为50％）投量为多少mg/L。

解：投药量折合Al2O3为28mg/L×16％＝4.48mg/L，Al2O3分子量为102，故投药量相当于4.48/102=0.044 mmol/L，剩余碱度取0.37 mmol/L，则得：[CaO]=3×0.044－0.2+0.37＝0.3 mmol/LCaO分子量为56，则市售石灰投量为：0.3×56/0.5=33 mg/L。

水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理是指通过物理和化学方法来去除水中的杂质、改善水的质量。

常见的水的物理化学处理方法包括：
1. 混凝：混凝是指将水中悬浮的颗粒物聚集在一起形成较大的颗粒，以便于后续的沉淀或过滤。

混凝通常使用化学混凝剂，如铁盐、铝盐或聚合氯化铝等，使颗粒物之间产生静电吸引力，从而使其凝聚成团。

2. 凝聚：凝聚是指利用颗粒物之间的物理作用力使其聚集成较大的聚团，以便于后续的沉淀或过滤。

常见的凝聚方法有板框过滤、离心沉淀和静态沉淀等。

3. 溶解气体的除气：通过加热、增加气体接触面积或降低水压等方式，利用溶解度的差异，将水中的气体除去。

4. 活性炭吸附：活性炭是一种对有机物有较强吸附能力的吸附剂。

将水通过活性炭层，可以将水中的有机物、异味物质等吸附在活性炭表面，从而提高水的纯净度。

5. 水中的杂质通过化学反应转化或沉淀，如pH调节、氧化还原反应、络合反应等。

6. 过滤：通过过滤杂质颗粒物的方法来净化水质，常见的过滤材料有石英砂、
陶瓷、活性炭、滤纸等。

这些处理原理可以根据水质的不同进行组合应用，以提高水的质量。

水的物理、化学及物理化学处理方法简介（一）物理处理方法利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。

物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。

物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。

常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。

（1）格栅与筛网格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。

格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。

筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。

筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。

在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。

在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。

（2）沉淀沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。

这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。

按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。

水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。

按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。

（3）气浮气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。

通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。

其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。

浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。

实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的微小气泡；二是必须使气泡粘附与分离的悬浮物而上浮达到分离。

习题第一章水质与水体自净1．什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？水体环境保护和给水排水工程技术的任务是什么？2．地下水和地面水的性质有哪些主要差别？为什么选择民用给水水源时，应尽先考虑地下水？工业给水的水源应该怎样来考虑？3．试讨论天然水中可能含有的物质及其对饮用和工业生产的影响。

4．在我国饮用水水质标准中，最主要的有那几项？制定这几项标准的根据是什么？5．制定了饮用水水质标准，为什么对于给水水源的水质还要提出要求？主要有哪些要求？6．对于工业用水水质主要有哪些要求?7．废水是怎样分类的？8．废水水质指标主要有哪些？它们为什么重要？9．试讨论生活污水和工业废水的特征。

10．为什么制定了地面水水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准的主要内容有哪些？11．什么叫生化需氧量？试比较生化需氧量和化学需氧量。

12．有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行。

这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物的情况是怎样的呢？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？13．生化需氧量间接表示废水的有机物含量，废水中有机物的量是一定的为什么第一段生化需氧量随温度的不同而发生变化？14．如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的２天20℃生化需氧量为200mg／L，求该污水20℃时５天的生化需氧量（BOD5）（20℃时，Ｋ1＝0.1d–1）。

15. 根据某污水处理厂的资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为100升，试求该污水的BOD5浓度（以毫克／升计）。

16. 含水率为99％的活性污泥，浓缩至含水率97% 其体积将缩小多少？17．控制水体污染的重要意义何在？18．什么是水体的正常生物循环？向水体中排放的污染物质过多为什么能破坏水体的正常生物循环？19. 什么叫水体的自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？其变化规律如何？根据氧垂曲线，可以说明些什么问题？20．研究水体自净在水污染控制工程中有何重要意义？21．进行水体污染的调查，主要要采取哪些步骤？22．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4毫克／升为根据的，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？。

水的物理化学处理原理水的物理化学处理原理主要包括以下几个方面：悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除。

下面将详细介绍每个处理原理。

首先是悬浮物去除。

悬浮物是指水中悬浮的固体颗粒，例如泥沙、胶体等。

常见的物理处理方法有澄清、过滤和沉淀。

澄清是利用物理方法使悬浊物分散均匀，使其悬浮在水中。

过滤是通过过滤介质，例如砂石、活性炭等，将悬浊物截留下来，从而实现去除悬浮物的目的。

沉淀是利用物理方法使悬浊物沉降到底部，通过沉淀池或沉淀槽来收集沉淀物。

其次是溶解物去除。

溶解物是指水中溶解的颗粒（离子）状物质，包括硬度物质、有机物质等。

常见的物理处理方法有蒸馏、反渗透和电离交换。

蒸馏是将水加热，使其蒸发后再冷凝成纯净水，从而实现去除溶解物的目的。

反渗透是利用半透膜将溶解物截留下来，使水通过膜的纯净面，从而实现去除溶解物的目的。

电离交换是利用树脂将溶解物中的离子吸附去除，再通过再生使树脂恢复吸附能力。

颜色去除是指水中有色物质的去除。

常见的物理处理方法有吸附、沉淀和过滤。

吸附是利用吸附剂吸附有色物质，使其从水中吸附出来。

沉淀是利用化学反应使有色物质沉淀到底部。

过滤是通过过滤介质将有色物质截留下来。

杂质去除是指水中的杂质（如铁、锰等）的去除。

常见的物理处理方法有氧化、过滤和沉淀。

氧化是利用强氧化剂将杂质氧化成沉淀物，再通过过滤或沉淀将其去除。

过滤和沉淀原理与前面的悬浮物去除和溶解物去除类似。

细菌去除是指水中细菌的去除。

常见的物理处理方法有紫外线灭菌和过滤。

紫外线灭菌是利用紫外线的辐射杀灭细菌。

过滤是通过过滤介质将细菌截留下来。

最后是气体去除。

水中常见的气体有氧气、二氧化碳等。

氧气可以通过曝气方式增加水中的溶解氧，从而达到氧气去除的目的。

二氧化碳可以通过通入空气或加入复碱来去除。

综上所述，水的物理化学处理原理涵盖了悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除等方面。

通过不同的处理方法，可以去除水中的各种污染物质，从而获得清洁的水资源。

水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。

水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。

悬浮物：尺寸较大（1?m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。

主要是泥砂类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。

这类杂质由于尺寸较大，在水中不稳定，常常悬浮于水流中。

当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉，因此容易去除。

胶体：尺寸很小（10nm-100nm）,具有稳定性，长时静置不沉。

主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。

胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。

一般可通过加入混凝剂进去去除。

溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。

溶解物与水成均相，透明。

但可能产生色、臭、味。

是某些工业用水的去除对象，需要特殊处理。

有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。

2.各种典型水质特点。

（数值可不记）江河水：易受自然条件影响，浊度高于地下水。

江河水年内浊度变化大。

含盐量较低，一般在70～900mg/L之间。

硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。

江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大，水温不稳定。

湖泊及水库水：主要由河水补给，水质类似河水，但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味。

湖水容易受污染。

含盐量和硬度比河水高。

湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。

海水：海水含盐量高，在7.5～43.0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83.7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。

海水须淡化后才可饮用。

地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水。

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、 BOD4、 COD5、 TOC6、 TOD7、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、按反应器内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。

4、列举水的物理化学处理方法：、、、、。

（举出 5 种即可）名词解释：>1、间歇式反应器 2 、活塞流反应器 3 、恒流搅拌反应器 4 、过滤5、吸附 6 、氧化与还原 7 、水的好氧处理 8 、水的厌氧处理9、停留时间 10 、停留时间分布函数 11 、水处理工艺流程问答题：1、水处理工艺流程选择的出发点有哪些？如何确定一个合适的水处理工艺流程？2、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。

《排水工程》（下）习题作业第一章总论1.试归纳污染物的类别、危害及相应的污染指标。

2.含氮有机物的好氧分解过程分氨化和硝化两个阶段，这两个阶段能否同时进行，为什么？3.固体污染物中，溶解态、胶态及悬浮态是如何划分的？SS、DS、TS各代表什么？4.为什么把废水中的有机物归于同一类污染物？有几种表示其浓度的方法？各有何优缺点？5.什么是废水处理的级别？对于城市污水而言，通常有怎样的级别划分？第二章物理处理6.目前常用的格栅设备有哪几种？格栅系统都由哪几部分组成？7.某城市污水厂的最大设计污水量Q max=0.4m3/s，总变化系数K=1.39，求粗格栅各部分尺寸8.沉砂池的作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？它们各自优缺点是什么？9.已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.2m3/s，最小设计流量为0.1m3/s，总变化系数Kz=1.5，求平流沉砂池各部分尺寸。

10.已知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.8m3/s，求曝气沉砂池的总有效容积、水流断面积、池总宽度、池长等各部分尺寸及每小时所需空气量11.沉淀有哪几种类型？各有何优缺点？说明各种类型的适用范围。

12.某城市污水处理厂最大设计流量43200m3/d，设计人口25万，沉淀时间1.5h，求平流式初次沉淀池各部分尺寸13.某城市设计最大污水量Q max=0.12m3/s，设计人口数N=58000人，求竖流式初次沉淀池各部分尺寸）14.某城市设计最大污水量Q max=43200m3/d，设计人口数N=25万人，求辐流式沉淀池各部分尺寸15.某城市污水处理厂的最大设计流量Q max＝710m3/h，生活污水量总变化系数K=1.5，初次沉淀他采用升流式异向流斜管沉淀他，斜管斜长为1m，倾角为60°，设计表面负荷q＝4m3／(m2·h)，进水悬浮物浓度C1=250mg/L，出水悬浮物浓度C2=125mg/L，污泥含水率平均为96％，求斜管沉淀他各部分尺寸。

第二章 水的物理化学处理方法2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。

悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。

絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。

拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。

清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。

压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。

上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。

2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3/g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉降速度。

解：6.7×10-3m/s 。

2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。

试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。

试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。

ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。

2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。

求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。

2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求：（1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。

解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。

污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。

2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。

今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。

《环境工程学》知识要点整理蒋展鹏主编第3版普通专升本考试绪论与第一章水质标准和水体净化1、水质是指水和其所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合性质。

水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质是否符合要求的具体衡量标准。

主要分为化学性指标、物理性指标、生物性指标。

2、COD：化学需氧量的简称，指在一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMmO4）作用时消耗的氧化剂量，结果用氧的mg/L数来表示。

BOD：生物化学需氧量的简称，指在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解，这个过程所需要的氧量叫做生物化学需氧量，结果用氧的mg/L数来表示。

3、常用水质标准：《生活饮用水卫生标准》GB 5749—2006、《饮用水净水标准》CJ94-1999 、《地表水环境质量标准》GB 3838-2002 、《废水综合排放标准》GB8978-1996、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-20024、水体自净：污染物质随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物学的作用，污染物质被分散，分离或分解，最后受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。

净化机理：1）物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀、上浮等。

2）化学和物理化学过程：中和、絮凝、吸附、络合、氧化、还原等。

3）生物学和生物化学过程：进入水体中的污染物质，被水生生物吸附、吸收、吞食消化等过程，特别是有机物质由于水中微生物的代谢活动而被氧化分解并转化为无机物的过程。

第二章（1-2）水的物理化学处理方法1、格栅：格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。

分类：按格栅形状分：平面格栅、曲面格栅；按栅条间隙分：粗格栅 e=50-100mm、中格栅 e=10-40mm、细格栅 e=3-10mm；按清除方式分：人工清除格栅、机械清除格栅、水力清除格栅。

思考题库绪论环境工程学的发展和内容第一章水质与水体自净第二章水的物理化学处理方法第三章水的生物化学处理方法第五章大气质量与大气污染第六章颗粒污染物控制第七章气态污染物控制第八章污染物的稀释法控制绪论环境工程学的发展和内容0—1名词解释:环境:影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。

环境问题：全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的现象，均概括为环境问题.环境污染:由于自然或人为（生产、生活）原因，往原先处于正常状况的环境中附加了物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力，使环境质量变差，并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生了有害影响的现象。

污染物质：引起环境污染的物质即为污染物质。

公害：由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事件通常称为公害.环境科学：研究人类环境质量及其保护的和改善的科学，其主要任务是研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响，以及改善环境质量的理论、技术和方法。

0-2 试分析人类与环境的关系。

“环境”一词是相对于人类而言的，即指的是人类的环境。

人类与其环境之间是一个有着相互作用、相互影响、相互依存关系的对立统一体.人类从周围环境中获得赖以生存、发展的空间和条件，同时其生产和生活活动作用于环境，又会对环境产生影响,引起环境质量的变化；反过来，污染了的或受损害的环境也对人类的身心健康和经济发展等造成不利影响。

0-3试讨论我国的环境和污染问题0—4什么是环境工程学？他与其他学科之间的关系怎样?环境工程学应用环境科学、工程学和其它有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源，控制和防治环境污染和生态破坏，以改善环境质量，使人们得以健康、舒适地生存与发展的学科。

环境工程学是环境科学的一个分支，又是工程学的一个重要组成部分.它脱胎于土木工程、卫生工程、化学工程。