给水工程_百度文库

作者:EA视讯 | 2020-08-07 13:47

  给水工程_建筑/土木_工程科技_专业资料。14章 : 1、 原水中杂质的来源:①自然过程;②人为因素(工业废水、农业污 水及生活污水的污染)。杂质按尺寸大小分:悬浮物、胶体、溶解物。 2、 原水中的杂质:①悬浮物和胶体杂质(饮用水处理的主要对

  14章 : 1、 原水中杂质的来源:①自然过程;②人为因素(工业废水、农业污 水及生活污水的污染)。杂质按尺寸大小分:悬浮物、胶体、溶解物。 2、 原水中的杂质:①悬浮物和胶体杂质(饮用水处理的主要对象) a、悬浮物尺寸较大,易于下沉或上浮,当水流较慢时可去除;b、胶体 颗粒尺寸较小,长期静置也难以下沉,主要去除对象;②溶解杂质(工 业用水去除对象):有机物、无机物。 3、 天然水体中原来含有的主要杂质:①溶解气体:氧、氮、二氧化 碳、硫化氢(少量)②离子:阳离子(Ca离子、镁离子、钠离子);阴 离子:HCO3、SH4、cl。 4、 各种天然水源的水质特点:①地下水:在地层渗透中,悬浮物和胶 体已基本或大部去除,水质清澈,水质、水温较稳定,宜作为饮用水和 工业冷却水的水源。②江河水:易受自然条件的影响,水中悬浮物和胶 体杂质含量较多;缺点:易受污染,水温不稳定。③湖泊及水库水:流 动性小、浊度较低,藻类较多,含盐量高(有淡水湖、微咸水湖、咸水 湖三种)。④海水:含盐量高,各种成分比例基本上一定,氯化物占 89%左右,淡化处理后可饮用。 5、 控制水源污染的解决办法:①保护水源,控制污染源;②强化水处 理工艺; 6、 水质标准:用水对象(包括饮用水和工业水等)所要求的各项水质 参数应达到的指标和限值。 7、 饮用水水质标准不断地修改和补充的原因:①水源污染日益严重; ②水质监测技术;③医学科学的不断发展; 8、 水质指标分类:①感官性状和一般化学指标;②毒理性指标;③细 菌性指标;④放射性指标。 9、 其他重要的水质指标:①地表水环境质量指标;②其他指标。 10、 给水处理任务:通过必要的处理方法去除水中杂质,使之符合生 活饮用或工业使用所要求的水质。11、消毒剂:氯、漂白粉、二氧化 氯、次氯酸钠(臭氧消毒)。12、除臭、除味方法:活性炭吸附或氧化 法去除、曝气法去除。 13、 除铁、除锰方法:①自然氧化法:通常设置曝气装置、氧化反应 池和砂滤池;②接触氧化法:通常设置曝气装置和接受氧化滤池。 14、软化方法:离子交换法、药剂软化发。15、缓蚀剂:控制腐蚀的药 剂;阻垢剂:控制结垢的药剂。16、预处理和深度处理的主要对象:水 中有机污染物,主 要用于饮用水处理厂。 17、 (1)物料衡量:变化量=输入量-输出量+反应量;dCi/dt=C0/t- Ce/t+r(Ci);输入量:指物料组分i进入反应器指定部位的量。输出量:指 物料组分i输出反应器指定部位的量。反应量:指组分i由于化学反应而 消失(或产生)的量。公式说明:①在反应区内,当变化量为0时(组 分的浓度不随时间而变化)称稳定状态,稳定状态并非化学平衡状态, 稳定状态只是个理想情况。②物质的输入和输出,是由质量传递引起 的。质量传递包括:分子扩散、紊流扩散、主体流动。③反应速率一般 指化学反应速率,由化学反应动力学决定。(2)质量传递:传递机 理:①主流传递:物质随水流主体而移动,与液体中物质浓度分布无 关,与流速有关,传递速度与流速相等,方向与水流方向一致。②分子 扩散传递:存在浓度梯度时,由于分子无规则运动,高浓度区的i组分 总是向低浓度迁移,最终趋于均匀分布状态,使浓度梯度消失。或属于 稳定状态,则扩散不断进行,而浓度梯度保持不变。③紊流扩散传递: 在紊流状态下,液体质点不仅具有随水流前进的运动,还具有上下、左 右的脉动,且伴有涡旋,紊流扩散传质速度也有浓度梯度成正比。18、 稳定扩散:在扩散过程的起端不断由外界投入新的扩散物质而在终端不 断将扩散物质输出,扩散将不断进行下去,空间各点浓度分布将始终保 持不变。 19、 理想反应器的模型:完全混合间歇式(CMB型)、完全混合连续 式(CSTR型)、推流式反应器(PF型)。 15章 : 1、 混凝:水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。混凝三要素:① 水中胶体粒子的性质;②混凝剂在水中的水解物种;③胶体粒子与混凝 剂之间的相互作用。混凝:①凝聚:水中胶体“脱稳”--胶体失去稳定性 的过程;②絮凝:脱稳胶体相互聚集。 2、 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:①动力学稳定:颗粒布朗运动对抗重力影响的能力;②聚集 稳定性:指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。 3、 混凝机理:①电性中和(投加异性电荷);②吸附架桥(高分子物 质在这里起了胶粒与胶粒之间结合的桥梁作用)。当高分子物质投量过 多时,将产生“胶体保护”作用;高分子物质投量过少,不足以将胶粒架 桥联接起来,投量过多又会产生胶体保护作用。③网捕或卷扫(当铝盐 或铁盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时,可以网捕、卷扫水 中胶粒以致产生沉淀分离)。 4、 对于铝盐混凝剂而言,pH3时,简单水合铝离子[Al(H2O)6]3+可起 压缩胶体双电层作用;在pH=4.5~6.0范围内,多核羟基配合物对负电 荷胶体起电性中和作用;在pH=7~7.5范围内,电中性氢氧化铝聚合物 [Al(OH)3]n可起吸附架桥作用,当铝盐投加量再次增大,超过氢氧化铝 溶解度而产生大量氢氧化铝沉淀物时,起网捕和卷扫作用。5、混凝剂 的基本要求:①混凝效果好;②对人体健康无害;③使用方便;④货源 充足,价格低廉。6、常用的无机混凝剂:①铝系(pH=5.5~8):硫酸 铝、明矾、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS);②铁系(pH=5 ~11腐蚀性强):三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯 化铁(PFC)。7、助凝剂:①酸碱类:调整水的PH值,如石灰、硫酸 等;②加大矾花的粒度和结实性,如活化硅酸、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,投加氯气、臭氧。 8、 推向水中颗粒相互碰撞的动力来自两方面:①颗粒在水中的布朗运 动;②在水力和机械搅拌下所造成的流体运动。 9、 混凝动力学:①异向絮凝:由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集;② 同向絮凝:由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集。(1)异向絮凝:由布 朗运动所造成的颗粒碰撞速率与水温成正比,与颗粒的数量浓度平方成 正比,而与颗粒尺寸无关。(2)同向絮凝:速度梯度:(p/u)的开 方,同向絮凝原理:①外部施加的能量造成大漩涡的形成;②大漩涡 (作用:一是使流体各部分相互掺混,使颗粒均匀扩散于流体中;二是 将外界获得的能量输送给小漩涡。)将能量输送给小漩涡;③小漩涡又 将一部分能量输送给更小的漩涡;④只有尺寸与颗粒尺寸相近的漩涡才 会引起颗粒间相互碰撞。 10、 影响混凝效果的主要因素:①原水性质,包括水温、水化学特 性、水中杂质和浓度以及水力条件;②投加的凝聚剂种类和数量;③使 用的絮凝设备以及相关水力参数。(1)、寒冷地区通常絮凝体形成缓 慢,絮凝颗粒细小、松散的原因:①无机盐混凝剂水解是吸热反应;② 低温水的粘度大,布朗运动强度减弱;③水温低时,胶体颗粒水化学作 用增强,妨碍胶体凝聚;④水温与水的PH值有关。为提高低温水混凝 效果,常用的方法是增加混凝剂的投加量和投加高分子助凝剂。 (2)、水的PH值和碱度影响:①采用硫酸铝混凝除色时,PH值应趋于 低值;②高分子混凝剂的混凝效果受水的PH影响较小。(3)、水中悬 浮物浓度的影响:水中悬浮物浓度很低时,颗粒碰撞速率大大减少,混 凝效果差。为提高浊度原水的混凝效果,采用以下措施:①投加高分子 助凝剂;②投加矿物颗粒(如粘土);③采用直接过滤法。 11、 混凝剂的投加方式:固体投加、液体投加。混凝剂的投加设备: 计量设备、药液提升设备、投药量必要的水封箱以及注入设备。混凝剂 常用的投加方式:①泵前投加:安全可靠,适用于取水泵房距水厂较近 者;②高位溶液池重力投加:取水泵房距水厂较远者,投加在混凝池入 口处,方式安全可靠,但溶液池位置较高;③水射器投加;④泵投加: 两种投加方式(采用计量泵;采用离心泵配上流量计)。 12、 混合设备的基本要求:药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备 的种类:①水泵混合:当取水泵房距水厂处理构筑物较远时,不宜采用 水泵混合。水泵混合通常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合,两 者间距不宜大于150m;②管式混合:管中流速不宜小于1m/s,投药点 后的管内水头损失不小于0.3~0.4m,最大口径已达2000mm,混合器直 径在DN200~DN1200范围内;③机械混合池:在池内安装搅拌装置,搅 拌器可以是桨板式、螺旋桨式或透平式,速度梯度为700~1000-1,混合 时间控制在10~30s以内,最大不超过2min。优点: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:增加机械设备相应增加 维修工作。13、絮凝设备的基本要求:原水药剂经混合后,通过絮凝 设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。絮凝设备的形式分类(概 括):水力搅拌式、机械搅拌式。分类:(1)隔板絮凝池:①往复 式:总水头损失一般在0.3~0.5m左右;②回转式:总水头损失比往复式 约小于40%左右。隔板絮凝池通常用于大、中型水厂,构造简单,管理 方便,絮凝效果不稳定。设计参数:①起端一般0.5~0.6m/s,末端一般 为0.2~0.3m/s,分段一般宜为4~6段;②转弯处过水面积应为廊道过水断 面积的1.2~1.5倍;③絮凝时间一般采用20~30min;④隔板间净距一般宜 大于0.5m,池底应有0.02~0.03坡度并设直径不小150mm的排泥管。 (2)折板絮凝池(竖流式):将隔板絮凝池的平板隔板改成具有一定 角度的折板。同波折板:折板可以波峰对波谷平行安装;异波折板:波 峰相对安装。(3)机械絮凝池(搅拌器:桨板式、叶轮式),根据搅 拌轴的安装位置:水平轴:常用于大型水厂;垂直轴:一般用于中、小 型水厂。(4)其他形式絮凝池。 16章 :1、沉淀:水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过 程。沉淀分类:自由沉淀:颗粒沉淀过程中,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;拥挤沉淀:颗粒在沉淀过程 中,彼此相互干扰,或者受到容器壁的干扰,沉淀速度却较小。 2、 整个沉淀筒分为四个区:清水区、等浓度区(等速区)、变浓度区 (减速区)、压实区。 3、 平流式沉淀池:理想沉淀池的3个假设:①颗粒处于自由沉淀状 态,颗粒的沉速始终不变;②水流沿着水平方向流动,在过水断面上, 各点流速相等,并在流动过程中流速始终不变;③颗粒沉在池底即认为 已被去除,不再返回水流中。 4、 影响平流式沉淀池效果的因素:(1)沉淀池实际水流状态对沉淀 效果的影响(主要为短流的影响)。短流的原因如下:①进水的惯性作 用;②出水堰产生的水流抽血;③较冷或较重的进水产生的异重流;④ 风浪引起的短流;⑤池内存在导流壁和刮泥设施等等。(2)凝聚作用 的影响。 5、 平流式沉淀池可分为:进水区、沉淀区、存泥区、出水区。设计平 流池的主要控制指标是表面负荷或停留时间。 6、 斜板与斜管沉淀池的特点:①水力半径大大减小,从而使雷偌数Re 大为降低,而弗老德数Fr大为提高,利于沉淀;②斜板沉淀池中得水流 基本上属于层流状态,沉淀效率高,产水量大;③把与水平面成一定角 度(一般60°左右)的管状组件(断面矩形或六角形等)置于沉淀池中 构成;④水流可从下向上或从上向下流动,颗粒则沉于众多斜管底部, 而后自动滑下;⑤由于停留时间短,其缓冲能力差;⑥对混凝要求高; ⑦维护管理较难,使用一段时间后需要换斜板(管)。 7、 澄清池形式:①泥渣悬浮型澄清池(泥渣过滤型澄清池):悬浮澄 清池:用于小型水厂,运行适用性差,处理效果受水质、水量变化影响 较大,上升流速也较小;脉冲澄清池:出澄清池的上升流速发生周期性 的变化。②泥渣循环型澄清池:泥渣循环可借机械抽升或水力抽升造 成。 17章 : 1、 过滤:一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质,从而使 水获得澄清的工艺过程。进水浊度一般在10°以下,虑出水浊度必须达 到饮用水标准。过滤原理:过滤、冲洗;工作周期:从过滤开始到冲洗 结束的一段时间称为快滤池的工作周期;过滤周期:从过滤开始到过滤 结束。 2、过滤机理:两阶段理论:由迁移和吸附组成。①颗粒迁移:拦截、沉 淀、惯性、扩散、水动力作用;②颗粒粘附:范德华引力和静电力,以 及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下,存在絮凝颗粒的架桥作用。 8、滤料粒径级配是指滤料中各种粒径颗粒所占的重要比例。粒径是指 正好可通过某一筛孔的孔径。9、滤料孔隙率:指整个 滤层中孔隙总体积与整个滤层的堆积体积之比。 10、 强制滤速:承担反冲洗池过滤时的最大速度。11、承托层的作 用:主要是防止滤料从配水系统中流失,同时对均布冲洗水也有一定作 用。 12、 滤池冲洗的目的:清除滤层中所截留的污物,使滤池恢复过滤功 能。快滤池的冲刺方法:①高速水流反冲洗;②气、水反冲洗;③表面 助冲加高速水流反冲洗。 13、冲洗强 度:单位面积单位时间滤层所通过的冲洗流量。滤层膨胀度:反冲洗 时,滤层膨胀后所赠加的厚度与膨胀前厚度之比。 14、 气、水反冲洗的特点:①提高冲洗效果;②节省冲洗水量;③冲 洗结束后,滤层不产生或不明显产生上细下粗分层现象;④气、水反冲 洗需增加气冲设备(鼓风机或空气压缩机和储气罐),池子结构及冲洗 操作也较复杂。气、水反冲洗操作方式有:①先用空气反冲,然后再用 水反冲;②先用气-水同时反冲,然后再用水反冲;③先用空气反冲, 然后用气-水同时反冲,最后再用水反冲(或漂洗)。 18章 : 1、 水中所含的氯以氯胺存在时,称为化合性氯或结合氯。氯消毒:自 由性氯消毒、化合性氯消毒。 2、水中加氯量分两部分:需氯量、余氯。需氯量:指用于灭活水中微 生物、氧化性有机物和还原性物质所消耗的部分。余氯:为了抑制水中 残留病原微生物的再度繁殖,管网中尚需维持少量剩余氯。 3、折点氯化:加氯量超过折点需要量时。 4、加氯点:①在过滤之后加氯,因消耗氯的物质已经大部分去除,故 加氯量很少,氯后消毒为饮用水处理的最后一步;②在加混凝剂时同时 加氯,可氧化水中的有机物,提高混凝效果;③当城市管网延伸很长, 管网末梢的余氯难以保证时,需要在管网中途补充加氯。 5、交换容量:全交换容量:指一定量的树脂所具有的活性基团或可交 换离子的总数量。工作交换容量:指树脂在给定工作条件下实际上可利 用的交换能力。 6、离子交换反应由膜扩散过程抑制或孔道扩散过程中,其主要区别表 现:(1)溶液溶度:浓度梯度是扩散的推动力,当离子浓度在 0.1mol/L以上时,离子的膜扩散速度很快,此时,孔道扩散过程成为控 制步骤,通常树脂再生过程即属于这种情况;当离子浓度在0.003mol/L 以下时,离子交换速度受膜扩散过程所控制,水的离子交换软化过程即 属于这种情况。(2)流速或搅拌速率:膜扩散受影响。(3)树脂粒 径:对于膜扩散过程,离子交换速度与颗粒粒径成反比,对于孔道扩散 过程,离子交换速度则与颗粒粒径的二次方成反比。(4)交联度:交 联度给予离子交换速度的影响,对于孔道扩散比起膜扩散更为显著。 7、逆流再生操作步骤:小反洗、放水、顶压、进再生液、逆向清洗、 正洗。 22章 : 1、 水的纯度常以水中含盐量或水的电阻率来衡量。水的纯度(根据各 部门对水质的不同要求):淡化水、脱盐水、纯水(去离子水)、高纯 水(超纯水)。 2、 海水(咸水)淡化的主要方法:蒸馏法、反渗透法、电渗析法、冷 冻法。 3、 进水水质预处理包括:去除悬浮物、有机物、胶体物质、微生物、 细菌以及某些有害物质(如铁、锰等)。 4、 污染指数FI值表示在规定压力和时间的条件下,滤膜通过一定水量 的阻塞率。 5、 最简单的预处理系统由机械过滤和微孔过滤组成。 6、 复床系指阳、阴离子交换器串联使用达到水的除盐目的。复床系 统:①强酸-脱气-强碱系统;②强酸-脱气-弱碱-强碱系统。 7、 膜分离:只在某种推动力作用下,利用特定膜的透过性能,达到分 离水中离子或分子以及某些微粒的目的。离子交换膜:按选择透过性 能:阳膜、阴膜;按膜体结构:异相膜、均相模、半均相模。 8、膜对:一对阴、阳膜和一对浓、淡水隔板交替排列,组成最基本的 脱盐单位。膜堆:电极之间有若干组膜对 堆叠一起。 9、 目前防止和清除结垢的主要措施有:①控制操作电流,以避免极化 现象的发生,减缓水垢的生成;②定时倒换电极,使浓、淡室亦随之相 应交换,这样,阴膜两侧表面上的水垢,溶解与沉积相互交替,处于不 稳定状态;③定期酸洗。 23章 : 1、 工业冷却水的供水系统:直流式、循环式、混合式。冷却构筑物: 降低水温的设备。冷却构筑物三大类:水面冷却池、喷水冷却池、冷却 塔。 2、 冷却塔:湿式(敞开式)、干式(密闭式)、干湿式(混合式)。 3、淋水填料的作用:将配水系统溅落的水滴,经多次溅散成微细 小水滴或水膜,增大水和空气的接触面积,延长接触时间,从而保证空 气和水的良好热、质交换。4、淋水填料的表面形式:点滴式、薄膜 式、点滴薄膜式。 5、含湿量:在含有1Kg干空气的湿空气混合气体中,其所含水蒸汽的 质量x(Kg)称为湿空气的含湿量,也称为 比湿。 湿球温度:动态平衡时,纱布上的水温将不再下降,稳定在一定温度 上,此时湿球温度计上显示的温度。 6、 冷却塔淋水填料性能:热力特性、阻力特性。 7、 冷却塔的技术指标:热负荷(H)、水负荷(q)、冷幅宽、冷幅 高、冷却塔效率。 24章 : 1、 循环冷却水在循环过程中会产生4中水量损失:蒸发损失、风吹损 失、渗透损失、排污损失。 2、 三垢:粘垢:由微生物繁殖所形成的粘性污物;结垢:由无机盐因 其浓度超过饱和浓度而沉积出来;污垢:由悬浮物、腐蚀剥落物及其各 种杂志所形成的。 3、 沉积污染控制:结垢控制、污垢控制。 4、循环冷却水的水质特点:循环冷却水的浓缩作用、循环冷却水中 CO2的散失和O2的增加、循环冷却水的水质污染、循环冷却水的水温变 化。总之,循环冷却水的特点, 归纳起来就是:具有腐蚀性;产生沉积物(结垢、污垢和粘垢);微生 物繁殖。这也就是循环冷却水处理所要解决的三个问题,即:腐蚀控 制、 沉积物控制、微生物控制。


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