《水质工程学(2)》-排水工程(下册)-(给水排水工程专业必修课)结课考试复习

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一、名词解释:1、最小设计坡度——在污水管道设计时，通常使管道埋设坡度与设计地面坡度基本一致,但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀。

因此将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。

2、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。

3、最大设计充满度—-在设计流量下,污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度，当h/D=1时称为满度。

4、硝化——在消化细菌的作用下,氨态氮进行分解氧化,就此分两个阶段进行,首先在亚消化菌的作用下,使氨转化为亚硝酸氮，然后亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮.5、最小覆土深-—指管道外壁顶部到地面的距离。

6、快滤池——一般是指以石英砂等粒状滤料层快速截留水中悬浮杂质,从而使水获得澄清的工艺过程.7、径流系数-—径流量与降雨量的比值称径流系数，其值常小于1。

8、土地处理—-土地处理有两种方式:改造土壤；污泥的专用处理厂。

用污泥改造不毛之地为可耕地，如用污泥投放于废露天矿场、尾矿场、采石场、粉煤灰堆场、戈壁滩与沙漠等地.专用场应设截流地面径流沟及渗透水收集管,以免污染地面水与地下水。

9、泥龄——暴气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比,即活性污泥在暴气池内的平均停留时间，因之又称为“生物固体平均停留时间”。

《水质工程学〔2〕》排水工程〔下册〕给水排水工程专业必修课期末复习1.污水：是生活污水、工业废水、被污染的降水的总称。

工业废水：生产污水≥60℃生产废水＜60℃2.污水经净化处理后，出路有3：①排放水体；②灌溉田地；③重复使用：直接复用、间接复用〔补充地下水〕。

3.氧垂曲线〔DO和有机物的变化〕有机物排入河流后，经微生物降解而大量消耗水中的DO，使河水亏氧；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，使DO逐步得到恢复。

所以耗氧与复氧是同时存在的，河水中的DO与BOD5浓度变化模式见图。

污水排入后，DO曲线呈悬索状下垂，故称为氧垂曲线；BOD5曲线呈逐步下降状，直至恢复到污水排入前的基值浓度。

氧垂曲线可分为3段：第一段a~o段，耗氧速率＞复氧速率，水中DO含量大幅度下降，亏氧量逐渐增加，直至耗氧速率=复氧速率。

o点处，DO量最低，亏氧量最大，称o点为临界亏氧点或氧垂点；第二段o~b段，复氧速率开始超过耗氧速率，水中DO量开始上升，亏氧量逐渐减少，直至转折点b；第三段b点以后，DO含量继续上升，亏氧量继续减少，直至恢复到排污口前的状态。

4.水体污染：是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变化，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。

5.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或水体净化。

6.沉砂池沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。

沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。

常用的沉砂池有：①平流沉砂池；②曝气沉砂池；③多尔沉砂池；④钟式沉砂池。

7.沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池。

初次沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。

水质工程学复习1.污水定义污水的组成:生活污水，工业废水，被污染的雨水生活污水：人类日常使用过的,并被生活废料所污染的水工业废水:工矿企业生产活动中用过的水被污染的雨水：初期雨水生产污水：生产过程中形成并被废料污染的水；生产废水：未直接参与生产工艺未被污染的水（冷却水）2.污水的最终出路排放水体,灌溉农田,重复使用3.水质指标物理指标:水温，色度，臭味，固体含量（TS ）TS（按溶解性划分）：悬浮固体SS溶解固体DS DS=TS-SS SS（按挥发性）：挥发性固体VSS非挥发性固体NVSSSS:悬浮固体VSS:挥发性固体4.总氮包含TKN （凯氏氮）TN :有机氮,NH4+-N , NH3；NO2-N , NO3-NTKN :有机氮，NH4+-N , NH35.可生化性指标BODs/COD作用：污水是否适合采用生物处理的判别标准（BODs/COD >03时,适于生物处理）6.常用水质指标:城市供水水质标准，生活饮用水卫生标准，地表水环境质量标准等标准中，一级A高于一级B , 一级高于二级7.排水体制：合流制：生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系统分流制：依排除雨水方式不同,分为完全分流制和不完全分流制完全分流制:污水排水系统和雨水排水系统并存不完全分流制：只建了废水排放系统，未建雨水排放系统，雨水沿天然地面、街道边沟排泄,待城市进一步发展再修建雨水排放系统8.单元操作、CSTR.平推流反应器单元操作：一个水处理工程可以看成若干基本工艺环节组成，每个基本工艺环节就是一个单元过程Z或单元操作CSTR :完全混合连续式反应器，在理想混合流动模型中，进入反应器的物料即均匀分散在整个反应器里。

CSTR的特点:反应器内浓度完全均匀一致平推流反应器的特点:物料在反应器内的停留时间是管长的函数9•间歇反应器.连续反应器间歇反应器：是在非稳定条件下操作的，所有物料一次加进去，反应结束后物料同时放岀来，所有物料反应的时间是相同的；反应器的浓度随时间而变化，因此化学反应速度也随时间而变化；但是反应器的成分永远是均匀的连续反应器：进料与岀料都是连续不断的进行,所有物料反应的时间是相同的；反应器中不同位置的浓度不随时间而变化。

排水工程下册1污水中含氮化合物有四种：有机氮、NH３－N、NO２－N和NO３－N。

2、SBR池的运行操作由：进水、反应、沉淀、和静置等5个工序组成。

3、生物膜的微生物相主要是：细菌、、、、等。

4、三相流化床与好氧两相流化床相比，不需要另外设置和。

5、根据稳定塘中微生物优势群体类型和塘水的溶解氧状况来划分，稳定塘可分为：、、，。

6、复杂有机物的厌氧降解过程可分为：、、等三个阶段。

7、生物膜反应器中属固定床的工艺主要有：生物滤池、、、微孔膜生物反应器等。

8污水是、、被污染的的总称。

10活性污泥由以下四部分组成：；；；由污水挟入的无机物质（Mii）。

11氧化沟的曝气装置的功能是：、、。

12在延时曝气活性污泥系统中出现轮虫是标志。

13污泥按其来源不同可分为：、、、化学污泥。

14根据斯托克斯公式，颗粒自由沉淀的沉速u与下列参数相关：、、。

15在污泥回流系统中，常用的污泥提升设备主要是、和。

16污水的生物性质的检测指标有：、、。

17沉淀池按池内水流方向的不同，可分为：、和。

18工程上常用的氧化沟的类型有：、交替工作氧化沟、二次沉淀池交替运行氧化沟、、。

19污泥中所含水分大致可分为4类：、、污泥颗粒的吸附水和颗粒内部水，其中污泥浓缩主要去除的是。

20污泥沉降比SV为25%，污泥浓度MLSS为2500mg/L，则污泥容积指SVI= 。

21污泥机械脱水前的与处理目的是：。

预处理常用的方法有：、、冷冻法、陶洗法等。

22在污水的重金属离子中被称为“五毒”的是：汞、、、、以及它们的化合物。

23生物膜的微生物相主要是：、、、、等。

24碱度是指污水中含有的能与强酸产生反应的物质，主要包括三种：；；。

25污水中含氮化合物有四种：、、和。

26活性污泥由以下四部分组成：；；；由污水挟入的无机物质（Mii）。

27根据斯托克斯公式，颗粒自由沉淀的沉速u与下列参数相关：、、。

28工程上常用的氧化沟的类型有：、交替工作氧化沟、二次沉淀池交替运行氧化沟、、。

给水工程下册各章节内容考试复习重点1.给水处理的任务：用不同的方法与装置改变原水的主要质量指标以满足用户的要求，提高水的质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾.2.原水中的杂质：（1）悬浮物：尺寸较大，易于在水中下沉或上浮.（2）胶体杂质：颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉；天然水中的胶体一般带负电荷. （3）溶解杂质：包括有机物和无机物两类.3.（1）水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值.（2）水质参数指能反映水的使用性质的量，但不涉及具体数值.4.生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）（1）感官性状和一般化学指标（2）毒理学指标（3）微生物指标（4）放射性指标5.给水处理方法概述：水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定.①悬浮杂质：沉淀法去除②胶体状态存在水中的杂质：混凝沉淀过滤去除③离子、分子状态存在水中的杂质：生成沉淀物将这种杂质去除④有机物：用活性炭吸附⑤微生物、细菌等：消毒方法----以地表水为水源的水厂采用的常规处理工艺：混凝——沉淀——过滤——消毒6.（1）澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤.处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质.（2）消毒是消除水中致病微生物的致病作用.7.除铁、除锰和除氟（第19章）：主要针对地下水而言.----常用除铁、锰的方法是：自然氧化法和接触氧化法.----当水中含氟量超过1.0mg/L时，需采用除氟措施：a.投入硫酸铝等使氟化物沉淀；b.利用活性氧化铝等进行吸附交换.8.软化（第21章）：处理对象主要是水中的钙、镁离子.-----软化方法有：离子交换法和药剂软化法.9.生活饮用水预处理和深度处理：主要处理对象是水中的有机污染物.-----处理原理：吸附、氧化、生物降解、膜滤.第15章混凝一、混凝机理1.（1）混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称.（2）凝聚：胶体失去稳定性的过程.（3）絮凝：脱稳胶体相互聚集.----混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用.（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.-----胶体稳定性分“动力学稳定”和“聚集稳定”两种.-----动力学稳定：指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力.（无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强.）-----聚集稳定：指胶体粒子之间不能相互聚集的特性.包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）.注：在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定对胶体稳定性的影响起关键作用.2.DLVO理论：PPT6，P255.胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥势能与吸引势能，分别由静电斥力与范德华引力产生.3.混凝机理:(1)电性中和作用机理:①压缩双电层：----要使胶体脱稳，相互碰撞结合，必须消除或降低排斥能峰，即是消除或降低ζ电位. ----有效措施：投加混凝剂→压缩扩散层→微粒间相互聚集.----混凝剂是正离子→进入胶体的吸附层和扩散层→压缩其厚度→ζ电位减小→胶体脱稳，相互粘结.：②吸附－电性中和：这种现象在水处理中出现的较多.主要是指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位.----其特点是：当药剂投加量过多时，电位可反号.（2）吸附架桥：吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥.----高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；②但投加过多，会出现“胶体保护”现象，（3）网捕或卷扫：金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫.所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然.4.硫酸铝的混凝机理：不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同.何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等.实际上，几种可能同时存在：pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用；pH=4-5 多核羟基络合物起吸附电性中和；pH=6.5-7.5 氢氧化铝起吸附架桥.二、混凝剂和助凝剂1.混凝剂：主要分为无机混凝剂和有机混凝剂.应用于饮用水处理的混凝剂应符合的基本要求有：混凝效果好，对人体健康无害，使用方便，货源充足，价格低廉.主要分为无机混凝剂和有机混凝剂.表15-12.助凝剂：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.助凝剂通常是高分子物质.机理：高分子物质的吸附架桥.作用：（1）调节和改善混凝条件，加速混凝过程；（2）加大絮凝体的密度和重量，使它迅速下沉；（3）在絮凝体之间起吸附架桥和沉淀网捕作用.----助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝.----广义上可分为以下几类：① 酸碱类：调整水的pH ，如石灰、硫酸等；② 加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2·nH2O ）、骨胶、高分子絮凝剂；③ 氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物.如投加Cl2、O3等.三、混凝动力学1.基本概念.混凝动力学：研究颗粒碰撞速率属于混凝动力学范畴.颗粒相互碰撞的动力来自两个方面：①颗粒在水中的布朗运动；②在水力或机械搅拌所造成的流体运动.异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集.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.2.异向絮凝颗粒的碰撞速率可按费克（Fick ）定律计算：28n dD N Bp π= υρπd KT D B 3= 式中：D B ——布朗运动扩散系数；K 为波兹曼常数，1.38×10-16；T 为温度； ν为水的运动粘度； ρ为水的密度.因此： 238KTn Np υρ=故Np 只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关.但当颗粒的粒径大于1m ，布朗运动消失.从上式可以看出，T ↑会引起Np ↑，所以在水处理不好时，可在原水中加入少量粘土，加大n ，使碰撞加剧，从而使Np 加大.3.同向絮凝（1）层流理论：颗粒的碰撞速率按下式计算： G d n N 32340= z u G ∆∆= G --速度梯度，s-1；△u --相邻两流层的流速增量，cm/s ；△z --垂直于水流方向的两流层之间距离，cm.在公式中，n 和d 均属原水杂质特性，而G 是控制混凝效果的水力条件.故在絮凝设 备中，往往以速度梯度G 作为控制参数之一.在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受剪而扭转的隔离体△x ·△y ·△z ，设在时间△t内，隔离体扭转了θ角度，于是角速度△ω为：G:速度梯度；s-1p:单位体积流体所耗功率，W/m3; μ:水的动力粘度，Pa ·s.当采用机械搅拌时，p 由机械搅拌器提供.当采用水力絮凝池时，p 应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：gQh pV ρ= QT V = 故采用水力絮凝池时: T gh G ·ν= （甘布公式） 式中：g--重力加速度，9.8m/s2; h--混凝设备中的水头损失，m ；ν--水的运动粘度，m2/s;T--水流在混凝设备中的停留时间，s. （2）同向紊流理论①外部施加的能量形成大涡旋；②大涡旋将能量输送给小涡旋；③小涡旋将能量输送给 更小的涡旋；④只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒碰撞. Gz u z t l t =∆∆=∆•∆∆=∆∆=∆1θωμp G =28n dD N Bp π=式中，紊流扩散系数 λλu D =，λu 为相应于λ尺度的脉动速度，为：得： λελv u 151= ε:单位时间、单位体积流体的有效能耗；υ：水的运动粘度；λ：涡旋尺度.4.混凝控制指标自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程.相应设备 有混合设备和絮凝设备.混合（凝聚）过程：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳.平均G ＝700 ～ 1000s-1，时间通常在 10～30s ，一般＜2min.此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝.絮凝过程：在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主.同向絮凝效果不仅与G 有关，还与时间有关.在絮凝阶段，通常以G 值和GT 值作为控 制指标.平均G ＝20 ～ 70s-1，时间为15 ～ 20min ，GT ＝1～104－105 . 随着絮凝的进行，G 值应逐渐减小.四、影响混凝效果的主要因素1.影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：① 原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质和浓度等；② 投加的凝聚剂种类与数量；③ 使用的絮凝设备及其相关水力参数.2.水温影响水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差.其原因有： ① 无机盐水解吸热，低温水混凝剂水解困难；② 温度降低，粘度升高――布朗运动减弱；③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；④水温与水的pH值有关.克服水温低效果差的措施：①增加混凝剂的投量，以改善颗粒之间的碰撞条件.②投加助凝剂（如活化硅酸）或粘土以增加绒体重量和强度，提高沉速.3.水的pH和碱度影响（1）水的PH对混凝效果影响很大，对一般的浑浊水，投硫酸铝的最佳PH范围为6.5-7.5.（2）三价铁盐水解反应同样受PH值的控制. (FeCL36H2O)三价铁盐混凝剂适应的PH值范围较宽，最优PH值大约在6.0-8.4之间.（3）使用 FeSO4·7H2O 时： Fe2+ + H2O<----> Fe(OH)+ + H+Fe(OH)+ + H2O<---->Fe(OH)2 + H+Fe(OH)2溶解度较大，且Fe2+只能形成较简单的络合物，混凝效果较差，因此要把Fe2+氧化成Fe3+，就和FeCl3一样了.（4）氧化的方法：----利用溶解氧氧化： 4FeSO4+O2+10H2O<---->4Fe(OH)3+4H2SO4要求：PH>8.5，这样氧化时间才能短，因此投 FeSO4 同时投加CaO提高原水的PH. PH<8.5时氧化过程缓慢，很难在净化构筑物内完成.----加Cl2氧化： 6FeSO4+3Cl2<---->2Fe(SO4)3 + 2FeCl3（5）从铝盐和铁盐水解反应式可以看出，水解过程中不断产生的H+必然导致水的 PH 值的下降，天然水中含有一定的碱度. HCO3- + H+<---->CO2 + H2O①当投药量较少，原水的碱度又较大时，由于水中的碳酸化合物的缓冲作用，水的PH 值略有降低，对混凝效果不会有大的影响.②当投药量较大，原水的碱度小时，水中的碱度以不足已中和水解产生的酸时，水的 PH将大幅度下降，以至降至最优混凝条件以下.这时便不能获得良好的混凝效果.为了保持水的 PH 值在混凝过程中始终处于最优范围内须向水中投加碱剂，即对水进行碱化，一般投加CaO.AL2(SO4)3 + 3H2O + 3CaO = 2AL(OH)3 + 3CaSO42FeCL3 + 3H2O + 3CaO = 2Fe(OH)3 + 3CaCL2石灰投量按下式估算：[CaO] = 3[a] – [x] + [δ]式中 [CaO]：纯石灰CaO投量，mmol/L；[a]：混凝剂投量，mmol/L；[x]：原水碱度，按mmol/L，CaO计；[δ]：保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.25～0.5mmol/L（CaO）.一般石灰投量通过试验决定.4 水中悬浮物浓度的影响（见P271）杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差.可采取的对策有：①加高分子助凝剂；②加粘土；③投加混凝剂后直接过滤.如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂.如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂.五、混凝剂的配制与投加1.混凝剂的溶解和溶液配制（1）混凝剂投加分固体和液体投加两种方式.我国常用的是液体投加，即将固体溶解后配成一定浓度的溶液投入水中.当直接使用液态混凝剂时，不用溶解池.溶解设备决定于水厂规模和混凝剂品种.溶解池、搅拌设备及管配件等，均应有防腐措施或采用防腐材料.（2）溶解池设计要求：（见PPT）搅拌装置有：机械搅拌、压缩空气搅拌、水泵搅拌、水力搅拌等.⑥中小型水厂，常用自然浸溶，压力水经穿孔管淋溶或冲溶.（3）溶解池容积W1：W1=（0.2～0.3）W2式中W2为溶液池容积.（4）溶液池是配制一定浓度溶液的设施.溶液池容积W2：cn aQ cn aQ W 41710001000100242=⨯⨯= 式中：W2——溶液池容积，m3；Q ——处理的水量，m3/ h ；α——混凝剂最大投加量，mg/L ；b ——溶液浓度，一般取10%～20%；n ——每日调制次数，一般不超过3次.溶液池一般设二个，一用一备.2混凝剂投加（1）对投药设备的基本要求：① 投量准确、易调节.② 设备简单、工作可靠、操作方便.（2）混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等.①计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等.②投加方式：（1）泵前投加：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者，图中（P273）水封箱是为防止空气进入.（2）高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高.（3）水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不会受太大限制，但效率低，易磨损.（4）泵投加：不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统，有利于药剂与水混合.六 混合和絮凝设备1.混合设备：我国常用的混合设备有三类：水泵混合、管式混合、机械混合.（见P276）2.絮凝设备：分为两大类：水力搅拌式、机械搅拌式.（1）隔板絮凝池：分往复式和回转式.----隔板絮凝池的设计参数:(见P278)----优点：1.适用于大型水厂，因为 Q 小 b 小，不便于施工和维护；2.构造简单、管理方便、效果较好，回转式比往复式效果好，水头损失小 3040%. ----缺点：1.絮凝时间长，容积较大，水头损失较大；2.流量变化大时，效果受影响.（2）折板絮凝池 (图见P280.)通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板.折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”.----优点：①无论是同波还是异波折板间水流流动连续不断，可行成众多小旋涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果.②在折板的每个转角处，两折板之间的空间可视为CSTR完全混合连续反应器，众多连续反应器串联起来就接近或相当于推流型（PF型）反应器.所以折板絮凝池接近推流型.③与隔板絮凝池相比，水流条件大大地改善，在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高.所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小.----缺点：①因板距小，安装维修较困难；②折板费用较高，一般常用于中小型水厂.③采用波纹板缺点就更突出.3.机械絮凝池(图见P281)搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式.水平轴式一般适用于大型水厂，垂直轴式一般适用于中小水厂.----第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积.4.穿孔旋流絮凝池 (图见P284)----优点是构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池组合应用.----缺点是受流量变化影响较大，故絮凝效果欠佳，池底也容易产生积泥现象.5.网格、栅条絮凝池图见P284网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流式.每个竖井安装若干层网格或栅条，各竖井间的隔墙上、下交错开孔，进水端至出水端逐渐减少，一般分3段控制.前段为密网或密栅，中段为疏网或疏栅，末段不安装网、栅.特点：网格絮凝池效果好，水头损失小，絮凝时间较短，但还存在末端池底积泥现象，小数水厂发现网格上滋生藻类、堵塞网眼现象.其设计参数见P285表15-3.第16章沉淀和澄清一、悬浮颗粒在静水中的沉淀1.水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀.按水中固体颗粒的性质，沉淀分为三类：（1）自然沉淀：颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度.（2）混凝沉淀：在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度，这种过程称为混凝沉淀.（3）化学沉淀：在某些特种水处理中，投加药剂使水中溶解杂质结晶为沉淀物，称为化学沉淀.2.给水处理中，常遇到两种沉淀：P288（1）自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其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、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变.（2）拥挤沉淀：颗粒处于互相干扰的沉淀（网状沉淀）.当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀.3.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀一般认为，悬浮颗粒与器壁的距离大于50倍颗粒的直径，同时体积浓度小于0.002时（5400mg/L），可认为自由沉淀，此时的沉淀速度称为自由沉淀速度.以球型颗粒为例，在水中作沉降运动时将受重力、浮力、摩擦阻力三种力的作用.重力和浮力：gdF p)(36111ρρπ-=ρp及ρ1：颗粒及水的密度.阻力：422212duCF Dπρ•=CD:阻力系数，与雷诺数有关.得：246)(21331s d s s v d c d g dt dv m ρππρρ--= 颗粒下沉时，起始沉速为零，故以加速度下沉，随着vs 增加，阻力也相应增加，很快颗粒即等速下沉.dvs/dt=0 令上式左边为零，加以整理，得均匀下沉速度vs,简称沉速u. d C g u p D 1134ρρρ-= 上式为沉速基本公式，式中虽不出现Re ，但是，式中阻力系数cD 却与Re 有关. νud Re = ν—水的运动粘度.阻力系数cD 与雷诺数Re 的关系通过实验得出，见图：（1）层流区Re ≤1： eDR c 24= 带入斯笃克斯公式得： 2)1(18d s g u ρρμ-=斯笃克斯公式的适用条件:①10-4＜Re ≤1，颗粒d ≤0.1mm 适用；②浓度＜5000mg/L,与容器壁间距大于50d ；③非絮凝颗粒；④对于非球形的颗粒，d 要乘球形系数（ ＜1)（2）过渡区1≤Re ≤1000： e D R c 10=代入公式，得阿兰公式：<这个公式适用于d ≤2mm 的砂粒.>d g u s 3122)()2254(11⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=μρρρ（3）紊流区1000≤Re ≤2500：<这个公式适用d ＞2mm 的砂粒.>此时CD 接近于常数0.4，代入前式得牛顿公式： dg u s1183.1ρρρ-=------给水沉淀池中的泥沙颗粒的沉淀一般属于层流沉降状况.给水处理主要研究对象是0.1mm 以下的颗粒的去除问题.在实际应用上，常常以沉速代表某一特点颗粒而无需求出颗粒的直径.沙粒粒径：d ＞0.1mm u ＞7.5mm/s 去除容易d=0.01mm u =0.075mm/s 不易下沉去除d=0.001mm 胶体，不能自行下沉 必须混凝去除4.悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀当大量颗粒在有限的水中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的摩擦阻力有所增加，颗粒处于互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉淀速度称为拥挤沉速. 一般讲，当原水含沙量增到一定数量，泥沙即处于拥挤沉淀状态 ，含沙量再大时，在沉淀过程中会产生浊度相差悬殊的清水区和浑水区，两区交界面清晰可见，称为浑液面，该面缓缓下降，直至泥沙完全沉积为止.具体分析见P290-291.二、平流式沉淀池上部为沉淀区，下部为污泥区，池前部有进水区，池后部有出水区.经混凝的原水流入沉淀池后，沿进水区整个截面均匀分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区.水中的颗粒沉于池底，沉积的污泥连续或定期排出池外.1.非凝聚性颗粒沉淀过程分析（1）理想沉淀池应符合以下三个假定：①颗粒处于自由沉淀状态：即在沉淀过程中颗粒之间互不干扰，不再凝聚和破碎，颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变.②水流沿着水平方向流动.在过水断面上，各点流速相等，在流动过程中，v 始终不变. ③颗粒沉到池底即认为已被去除.（2）分析：原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在A-B 截面上其水平流速为： B h Q v 0= 考察流线III ：正好有一个沉降速度为u0的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度（沉淀池能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速）.u ≥ u0的颗粒可以全部去除，u< u0的颗粒只能部分去除.又可得： 即： LB Q u =0 A Q u =0Q/A 一般称为“表面负荷”或“溢流率”.表面负荷在数值上等于截留速度u0，但含义不同.设原水中沉速为ui （ui<u0）的颗粒的浓度为C ，沿着进水区高度为h0的截面进入的颗粒的总量为QC=h0BvC ，沿着m 点以下的高度为hi 的截面进入的颗粒的数量为hiBvC （见图)，则沉速为ui 的颗粒的去除率为：A Qu E i = 哈真公式.式中： E —沉淀效率.（3）理想沉淀池理论： 即哈真公式. 悬浮颗粒在理想沉淀池中的沉淀效率只与沉淀池的表面负荷率有关，而与其他因素（水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关.这一结论抓住了沉淀池的主要矛盾，阐明了决定沉淀效率的主要因素,反应了下列两个问题：①当E 一定时ui 越大，q 也越高，亦即产水量越大，或当Q 、A 不变时ui 越大、E 越高. ui 的大小与混凝效果有关.因此，生产上一定要重视絮凝工艺.② ui 一定，A 增加、E 提高.当W （容积）一定时，池深浅些，则表面积大些，沉淀效率可以高些，此即“浅池理论”.斜板、斜管沉淀池的发展即基于此理论.（4）理想沉淀池的总去除率：i p dp u u p P i ⎰+-=000)1( 式中：p0—所有沉速小于理想沉淀池截留沉速u0的颗粒重量占原水中全部颗粒重量的百分率；u0—理想沉淀池的截留沉速；ui —小于截留沉速的颗粒沉速；pi —所有沉速小于ui 的颗粒重量占原水中全 部颗粒重量的百分率； dpi —具有沉速为ui 的颗粒重量占原水中全 部颗粒重量的百分率.（4）非凝聚性颗粒的沉淀实验分析.(P295.)2.凝聚性颗粒的沉淀实验分析.(P296)3.影响平流式沉淀池沉淀效果的因素（1）沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响. 主要为短流的影响，产生的原因有： ①进水的惯性作用；②出水堰产生的水流抽吸；③较冷或较重的进水产生的异重流；④风浪引起的短流；⑤池内存在的导流壁和刮泥设施等.----水流状况的判别指标-----紊动性和稳定性①紊动性----雷诺数Re 判别.该值表示水流的惯性力与粘滞力两者的对比.υvR R e =v--水的流速； R--水力半径；υ--水的运动拈滞系数.一般认为，在明渠流中，Re ＞500时，水流是紊流状态，平流沉淀池中水流的 Re 一般为 4000～15000，属紊流状态. 在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降. ②稳定性----弗劳德数Fr.该值表示水流的惯性力与重力两者的对比.Rg r F 2ν=Fr高，惯性力作用相对增加，重力相对减少.水流对温差、密度异重流及风浪等影响的抵抗的能力强，使沉淀池中的水流流态保持稳定，一般认为平流沉淀池中Fr ＞10-5.-----在沉淀池中，降低Re和提高Fr的有效措施是减小水力半径R，平流沉淀池的纵向分隔及斜板、斜管沉淀池都能达到上述目的.（2）絮凝过程的影响(P300)实际生产性沉淀池的沉淀时间和水深均影响沉淀效果.实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件.4.平流沉淀池的构造平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区、出水区4部分.（1）进水区进水区的作用是使水流均匀地分布在整个进水的截面上，并尽量减少扰动.一般在絮凝池和沉淀池之间设置穿孔花墙分布进池浑水. 配水孔眼直径取100mm左右，在沉淀区均匀分布，以求将浑水在宽度和深度两个方向上都能均匀分配.孔眼的总面积由孔眼中的水流速度决定，孔眼速度v大，配水均匀性好，但大颗粒絮凝体经过孔眼会被打碎，相反地，v选小，配水均匀性差，但絮凝体被破坏就轻些，所以v≯0 .15~0.2 M/S .（2）沉淀区采用导流墙对平流沉淀池进行纵向分格可以减小水力半径R达到改善水流条件的目的.沉淀池的高度与其前后有关净水构筑物的高程布置有关，一般约3~4米，沉淀区的长度L决定于水平流速和停留时间T，即：L= vT，其中：v=0.01~0.025m/s，停留时间T=1~3h（一般水为1~2h，高温高色度水位2~3h）.沉淀池的宽度决定于流量Q、池深H和水平流速即：B=Q/Hv ，沉淀区的L、B、H之间互相关联，为获得良好的效果，沉淀池应具有合理的构造形式，一般认为狭长型较好.一般认为：长宽比不小于4；长深比宜大于10，宽深比不大于3-4,每格宽度宜在3-8m. （3）出水区（见PPT54）①溢流堰出水；②溢流堰出水；③不淹没孔口出水；④淹没孔口出水（4）存泥区和排泥措施（见PPT59）沉淀池排泥方式有：泥斗排泥、穿孔排泥管、机械排泥等.。

《建筑给水排水工程》给水排水专业方向必修课期末复习一、填空（1'×10=10'）1.速度式水表：计量元件是转动的叶轮，转动速度与通用水表的水流量成正比。

分为旋翼式和螺翼式两类。

2.防止回流污染：①．出水口不得被任何液体或杂质所淹没；②．出水口高出承接用水器溢流边缘的最小空气间隙不得小于出水口公称直径的2.5倍；③．特殊器具不能设置最小空气间隙时，应设置管道倒流防止器或采取其他有效的隔断措施。

3.室内消防竖管管径不应小于DN100.4.延迟器：延迟器是一个罐式容器，安装于报警阀与水力警铃之间，用来防止由于水压波动原因引起报警阀开启而导致的误报。

报警阀开启后，水流需经30秒左右充满延迟器后方可冲打水力警铃。

5.污废水排水系统的组成：卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通设备、通气管道、提升设备、局部处理构筑物。

6.伸顶通气管的高度：①．高出屋面不小于0.3米，但应大于该地区最大积雪厚度；②．屋顶有人停留时，高度应大于2.0米；③．若在通气管口周围4米以内有门窗时，通气管口应高出窗顶0.6米或引向无门窗一侧。

7.集中热水供应系统的组成：热媒系统、热水供水系统、附件。

8.循环流量：是为了补偿配水管网在用水低峰时管道向周围散失的热量。

二、选择（2'×10=20'）1.水表的常用术语：①．过载流量（Q）：水表在规定误差限内使用的上限流量。

在过载流量时，max水表只能短时间使用而不至损坏。

此时旋翼式水表的水头损失为100KPa，螺翼。

10KPa式水表的水头损失为：水表在规定误差限内允许长期通过的流量，其数值为）②．常用流量（Q n。

）的1/2过载流量（Q max：水表在规定误差限内使用的下限流量，其数值是常用Q）③．最小流量（min流量的函数。

：水表开始连续指示时的流量，此时水表不计示值误差。

Q）④．始动流量（s但螺翼式水表没有始动流量。

q：最高日生活用水定额。

第九章污水根据其来源一般可以分为生活污水、工业废水、初期污染雨水及城镇污水。

富营养化：湖泊中植物营养元素含量增加，导致生水植物和藻类的大量繁殖，使鱼类生活的空间越来越少，可能使有些湖泊由贫营养湖发展为富营养湖，发展为沼泽和干地。

水体的净化机制：（1）物理净化：稀释、扩散、沉淀或发挥，其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。

（2）化学净化：氧化、还原、分解作用。

（3）生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用。

污水最终出路：①排放水体②污水回用：农业利用，工业利用，市政回用，地下水回灌第十章沉淀类型：自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。

沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。

（发生在沉砂池中。

）絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。

沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。

（二沉池中间段）区域沉淀 或 成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L 以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。

（二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。

）压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。

（二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。

）联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。

气浮法是在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮的颗粒黏附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒黏附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除，以此实现固液分离。

第十一章生物脱氮主要包括氨化、硝化和反硝化作用。

氨化作用：在氨化微生物的作用下，有机氮化合物 可以在好氧或厌氧条件下分解、转化为氨态氮 加氧脱氨基：3222NH CO RCOOH O COOH RCHNH ++→+水解脱氨基：322NH RCHOHCOOH O H COOH RCHNH +→+硝化作用：在亚硝化菌和硝化菌的作用下，将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。