水质工程学题库及答案给水部分(2)

对池扰动较小，特别适用于絮凝体松散、细小的固体分离。3、设备和流程

都比较简单，维护管理方便。

21、 过滤机理是什么？1、迁移机理：指颗粒脱离水流流线接近或接触滤料表面。

这是一种物理力学作用，主要由以下作用引起：拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力。2、粘附机理：指水中杂质颗粒迁移到滤料表面时，在范德华引力、静电力、化学键等作用下，被粘附在滤料表面。这是一种物理化学作用。

22、 单层石英砂滤料截留杂质分布存在什么缺陷？有哪些滤料层优化措施？滤料

经过反冲洗后因滤料膨胀而分层，滤料颗粒上细下粗，造成水力分级。由于滤料表层孔隙尺寸最小，而表层截污量最大，所以过滤一段时间后，表层孔隙被堵塞，甚至形成泥膜，使过滤阻力剧增，或者泥膜破裂，使水质恶化，从而必须停止过滤。此时，下层滤料截留杂质较少，未充分发挥滤料的截污作用。优化措施：反粒度过滤、均质滤料、纤维球滤料。

23、 什么叫等速过滤和变速过滤？两者分别在什么情况下形成？并指出哪几种滤

池属于等速过滤？等速过滤指滤池过滤时滤速保持不变，即滤池流量保持不

变。变速过滤指滤速随过滤时间而逐渐减小的过滤方式，又称减速过滤。在等速过滤状态下，水头损失随时间而逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升至最高允许水位时，过滤停止以待冲洗。在变速过滤过程中，滤池内水位保持不变，滤速随时间逐渐较小，但滤池进水总流量基本不变，等速过滤的滤池有虹吸滤池和无阀滤池。

24、 什么叫负水头？它对过滤和冲洗有何影响？如何避免滤料层中产生负水头？

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。影响：负水头使水中溶解气体释放出来形成气囊，因而占有滤料孔隙中的一定空间而缩小过水断面，从而增大阻力，水头损失增大而使过滤周期缩短。在冲洗时，气囊与滤料颗粒吸附在一起，会上浮带出滤料，破坏滤层结构。避免措施：增加砂面以上水深。使滤池出

水口位置等于或高于滤层表面。

25、 反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关？反冲洗过程中最大水头损

失如何表达？无关。h??s???(1?m0)L0 其中：

L0?s滤料密度 ?水的密

度

m0滤层膨胀前的孔隙度 滤层膨胀前的厚度

26、 气水反冲洗有哪几种操作方式？各有何优缺点？1、先用空气反冲洗，然后用

水反冲洗。2、先用气－水同时反冲洗，然后再用水反冲洗。3、先用空气反

冲洗，然后用气－水同时反冲洗，最后再用水单独冲洗。优缺点：1、单独气冲：气泡对滤层各部位的扰动程度不同，滤料的循环移动速度很慢，但滤料每循环一次，就能进行依稀比较彻底的冲洗，效果较好。2、气水同时冲：滤层处于悬浮状态，滤料移动速度快，一次反冲洗能进行多次循环，大大提高冲洗效果，但易于产生滤料流失。3、单独水冲：冲走污染物和残留的气

泡，但不容易使污染物脱离滤料。

27、 试分析大阻力配水系统的工作原理，并说明大阻力配水系统和小阻力配水系

统的设计原理各是什么？大阻力配水系统主要形式为带有干管和穿孔支管的多叉管配水系统。反冲洗水由干管配入各支管、然后经支管上的孔眼向外均匀配出，再穿过砾石承托层进入滤层，对滤层进行反冲洗。由

QaQc?S12?S22?S32?S42S11?S21?S31?S41??Si2?Si1，在各阻力系数中，S3和S4在承

托层、滤料层铺好后为定值，不能调节，要使Qa≈Qc，可采取以下措施：使S2增大，即减小孔口面积来增大S21和S22，同时削减了S11≠S12、S31≈S32、S41≈S42所造成的布水不均匀的影响。这就是大阻力配水系统的设计原理。使S1减小，减小配水系统S11≠S12对配水均匀性的影响，并在此

基础上减小S2以减小孔口水头损失。这就是小阻力配水系统的设计原理。

28、 目前水的消毒和氧化方法主要有哪些？简要评述各种消毒方法的优缺点。1、

液氯消毒：液氯价格便宜，来源丰富，投加设备简单，操作方便。同时可以保持剩余氯的持续消毒作用。但氯对微污染水源可能会产生氯酚味以及三卤甲烷等致癌物质。2、次氯酸钠消毒：通过水解反应生成次氯酸，具有与其他氯的衍生物相同的氧化和消毒作用，但效果不如氯强。次氯酸钠消毒投加较简单，比液氯安全、方便，适用于小型给水。3、二氧化氯消毒：采用二氧化氯作为消毒剂可避免水中因加氯而产生的氯酚味，也不会形成三卤甲烷，二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸。4、臭氧消毒：有

极强的氧化能力，对病毒、芽孢都有杀伤力，但不能储存，需边发生边使用。基建投资大、经常电耗高，没有持续消毒作用。

29、 什么叫自由性氯和化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。

自由性氯指水中的OC1-、HOCl、Cl2等，杀菌速度快，杀菌力强，但消失快；化合性氯指水中氯与氨的化合物，有NH2Cl、NHCl2及NHCl3三种，以NHCl2

较稳定，杀菌效果好，持续时间长。自由性氯直接靠HOCl的强氧化性进行消毒，化合性氯先水解生成HOCl后再进行消毒。

30、 水的PH值对氯消毒作用有何影响？为什么？一般来说，pH值越低，HOCl含

量越大，消毒效果越好。氯消毒中起作用的是HOCl，PH值低有利于HOCl的生成。

31、 什么是折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？超过折点以

后的加氯称折点加氯。在加氯过程中，前期生成的NH2Cl被氧化成其他物质，余氯反而减少，出现折点。受污染的原水采用折点加氯可降低水的色度，去除臭、味，对酚、铁、锰有明显去除作用，可使水中有机污染总量下降。但

折点加氯量大，必要时需有pH调整措施和增加脱氯工艺。

32、 臭氧和有机物的作用机理是什么？臭氧处理工艺由哪几部分组成？机理：1、

直接氧化作用：缓慢且有明显选择性反应，主要有偶极加成和亲电取代两种方式；2、臭氧被分解产生羟基自由基，间接与有机物作用，反应快，没有

选择性。工艺：臭氧发生系统、接触反应系统、尾气处理系统。

33、 什么是活性炭再生？活性炭再生的方法有哪些？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。方法：加热再生法、药剂再生法、化学氧化法、生物再生法、超声波再生法。

34、 离子交换的历程分为几个步骤？离子交换速度的影响因素有哪些？交换和再

生两个步骤。影响因素：交联度、水中离子浓度、水流速度、树脂颗粒尺寸、水温。

35、 离子交换软化系统有哪些？各有何特点？1、钠离子交换软化系统：处理过程

中不产生酸性水，再生剂为食盐，设备和防腐设施简单，出水硬度可大大降

低，水中碱度基本不变，含盐量略有增加。2、H－Na离子交换脱碱软化系

统：适用于原水硬度高、碱度大的情况，且该系统运行安全可靠，能减轻Na交换器的负荷，提高软化水的质量，更适合于处理高硬度水。

36、 强碱阴树脂的失效点是什么？强碱阴树脂在什么条件下能去除硅酸？指树脂

不能再交换水中的阴离子，以硅酸泄漏为失效点。条件：1、进水呈酸性。2、

要求H离子交换器减少漏Na+量。若漏Na+量增加，则阴床出水碱度增大，会对除硅不利。3、要求OH离子交换器再生程度高。因为再生程度高，则

工作交换容量就大，就有利于吸附硅酸。

37、 强碱阴床为什么必须设在强碱阳床之后？1、进水先经过阴床，容易生成

CaCO3、Mg（OH）2沉淀在树脂层内，使强碱树脂的交换容量降低2、阴床在酸性介质中易于进行离子反应，若进水先进过阴床，更不利于去除硅酸，，因为强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附差得多。3、原水先经过阴床，，本应由除二氧化碳器去除的H2CO3，也由阴床承担，从而增加再生剂耗用量。

38、 试用离子交换平衡的观点说明混床除盐出水纯度高的原因。RH＋ROH＋NaCl

＝RNa＋RCl＋H2O 平衡常数为：

K?RNa??RCl??H2O??RNa??H???RCl??OH???H2O?????????????Na??Cl??RH??ROH??RH??Na??ROH??Cl??H??OH?KH2OKH?KOHKH2ONaNaCl式中：—— 水的电离常数。水温22℃时，

KHNaKH2O＝1.6×10－16。KH

—— 阳树脂的选择性系数。Ⅰ型阴树脂

KOHCl＝1.5。

KOHClKOHCl —— 阴树脂的选择性系数。

＝15，Ⅰ型阴树脂＝2。所以，K＝1.5×15÷（1.6×10

－16）＝1.4×1017。可见，K＞＞1，反应进行很彻底，反应物能全部变成

生成物，故混床出水纯度高。

39、 试以优先吸附—毛细孔流理论来解释反渗透膜的透过机理。优先吸附－毛细

孔流理论以吉布斯吸附式为依据, 认为：膜表面由于亲水性原因，能选择吸附水分子而排斥盐分，因而在固－液界面上形成厚度为两个水分子（1nm）

的纯水层。在施加压力作用下，纯水层中的水分子便不断通过毛细管流过反渗透膜。膜表皮层具有大小不同的极细孔隙，当其中的孔隙为纯水层厚度的一倍（2nm）时，称为膜的临界孔径，可达到理想的脱盐效果。当孔隙大于临界孔径，透水率增大，但盐分容易从孔隙中透过，导致脱盐率下降；反之，

当孔隙小于临界孔径，脱盐率增大，而透水性则下降。

40、 反渗透工艺流程有几部分？常用的反渗透布置系统有哪些？各有何特点？反

渗透工艺流程包括前处理工艺、膜分离工艺和后处理工艺三部分。布置系统：1、单程式：原水一次经过反渗透器处理，水的回收率较低。2、循环式：有一部分浓水回流重新处理，可提高水的回收率，但淡水水质有所降低。3、多段式：充分提高水的回收率，用于产水量大的场合，膜组件逐渐减少是为了保持一定流速，以减轻膜表面的浓差极化现象。

41、 电渗析器的级和段是如何规定的？级和段与电渗析器的出水水质、产水量有

何关系？“级”是指电极对的数目，“段”是指水流方向，水流通过一个膜堆后，改变方向进入后一个膜堆即增加一段。级和段增加，提高出水水质，

减少产水量，

42、 简述水的冷却原理。循环冷却水在冷却构筑物中以空气为冷却介质，由蒸发传

热、接触传热和辐射传热共同作用，其中辐射传热课忽略不计。热水通过与空气间的接触传热和蒸发传热而使自身温度得到降低。初始时，循环水的初温大于空气，且空气是不饱和的，潜热和显热都大于零，直到水温和空气温

度相等。因为空气不饱和，蒸发传热继续，水温继续降低，直到水向空气中的蒸发传热量与空气向水中的接触传热量相等，水达到极限冷却温度。

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