水污染物化控制工程习题.doc
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《水污染物化控制工程》
习题
河北科技大学
环境科学与工程学院
2005年10月
水污染物化控制工程习题、试题集
目录
第一章绪论 1
第二章水质的预处理 2
第三章重力沉降 2
第四章自然上浮和气浮 6
第五章水的混凝 7
第六章过滤 8
第七章中和 9
第八章化学沉淀 10
第九章氧化还原 10
第十章化学消毒法 11
第十一章吸附 11
第十二章离子交换 14
第十三章膜分离 16
第十四章其它物理化学方法 19
河北科技大学环境科学与工程学院第I页
水污染物化控制工程习题、试题集
第一章绪论
1、何谓水质？
常用水质有哪些？
2、水质标准是如何制定的？
3、列表归纳污染物的类别、危害及相应的污染指标。
4、一般情况下，高锰酸钾的氧化能力大于重铬酸钾（前者的标准氧还原电位为1.51V，后者为1.33V），为什么由前者测得的高锰酸盐指数值远小于由后者测得的COD值？
5、通常COD>BOD20>BOD5>高锰酸盐指数，试分析的原因。
6、什么叫水体污染？
污染类型有那几种？
7、绘出常规的城市污水一级处理（物理处理）工艺简图并说明各处理单元的作用。
8、按照污水处理程度不同可划分为几级处理？
简述其内容。
9、概述常规给水处理主要工艺流程、原理及各单元的作用，如水源水受到有机物和重金属的微污染时，应增加哪些其他工艺技术。
10、中水是指生活污水经过处理后，达到规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。
请画出城市污水经过二级处理的出水还需哪些单元处理过程可作为中水的流程图，并说明中水回用的意义和作用。
11、某市一钢丝绳厂以加工和电镀钢丝为主。
生产过程中产生一般废盐酸，数量为每月80吨，其中，盐酸〈=80g/L，氯化亚铁〉=250g/L。
该厂处理这股废酸的指导思想是：
以最小的投资，最底的处理成本，实现废酸的综合利用。
请你为该厂设计一套可行的，能够实现综合利用的处理方案。
（仅介绍方案，不计算设备大小。
）
12、何谓水污染？
造成水体污染的途径有哪些？
13、控制水污染的途径有哪些？
14、按照废水处理的作用原理分类，废水处理可分为几类处理方法？
15、按照水处理的程度分类，废水处理可分为几级？
它们之间有什么主要区别和联系？
16、据国内现状和动态，从管理、经济、工艺方法研究、技术应用等多角度考虑，你认为我国在污水处理领域应在哪些方面进一步开展工作。
17、某制药车间生产废水的排放量为100m3/d，CODcr为4000mg/L，BOD5为1500mg/L，SS为250mg/L，拟采用生化处理方法，使排放达到CODcr〈150mm/L，BOD5<30mg/L,SS<150mg/L的要求。
请提出治理方案，绘出整个处理装置的工艺流程图，并对各处理单元的功能和选用型式作简要说明。
第二章水质的预处理
1、格栅、筛网的主要功能是什么？
各适用于什么场合？
2、简述水质水量调节的意义。
3、某厂生产废水为50m3/h，浓度每8h为一变化周期，各小时的浓度为20、80、90、140、60、40、70、100mg/L。
今欲将其浓度均和到80mg/L以下，求需要的均和时间及均和池容积。
4、某酸性废水的pH值逐时变化为5、6.5、4.5、5、7，若水量依次为4、4、6、8、10m3/h，问完全均和后能否达到排放标准（pH=6~9）？
第三章重力沉降
1、自由沉降、絮凝沉降、拥挤沉降与压缩沉降各有何特点？
说明它们的内在联系与区别，各适用在哪些场合？
2、如何进行污水的沉降柱性能试验？
在沉降性能曲线上反映出哪些主要参数？
并如何根据沉降柱试验来估计沉淀池的沉淀效率？
颗粒的总去除效率又是如何求导的？
3、污水中可沉淀物质的沉淀类型有几种？
每种沉淀类型的含义是什麽？
4、平流式沉淀池与竖流式沉淀池的工作原理有什么区别？
5、怎样从理想沉淀池的理论分析得出斜板（管）沉淀池的设计原理？
6、沉淀池的表面负荷（或溢流率）
7、试述四种沉淀类型的特征及其在水处理工艺中的应用。
8、试结合理想沉淀池原理说明斜板斜管沉淀池提高沉淀效果的原型。
9、某异向流斜板沉淀池长15m，宽4m,板间垂直距离为100mm,板厚5mm，板长1m，水平倾斜角为60度，当u0=0.7mm/s时，求该斜板沉淀池中：
板间流速、斜板数目、该沉淀池处理水量。
10、沉淀池有几种形式？
曝气沉砂池中通入的空气起什么作用？
11、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？
污泥浓缩池的污泥沉淀属于哪种类型？
12、由自由沉淀试验分别得到不同沉淀时间的表观去除滤E（=1c/c0）。
试述对于沉速为Uo的颗粒刚好可以完全去除时，其总沉降效率Er应如何计算。
13、一球形颗粒在静止流体中自由沉降。
当作用在颗粒上的沉降力与阻力相等时，颗粒开始在流体中作等速沉降，此时的沉降速度称为终端沉降速度，用Vt表示。
试推导Re〈1，Pp〉》P时的Vt表达式。
符号规定：
dp---颗粒直径（m）；Pp---颗粒真密度（kg/m3）；P---流体密度（kg/m3）；V---颗粒对流体的相对速度（m/s）;u---流体粘度（Pa.s）;g---重力加速度（m/s2）;Re---雷诺准数（无因次）;Cd---阻力系数（无因次）,当Re<1时,Cd=24/Re
14、简述浅池沉降原理。
15、简述理想沉淀池的三个假设条件。
16、斜板（管）沉淀池不宜作为二次沉淀池的原因是什麽？
17、计算粒径为0.05mm的泥沙颗粒的自由沉降速度（计算条件：
泥沙比重2.65；水温20摄氏度；水的动力粘滞系数为0.01克/厘米.秒）
18、原水泥沙沉降实验数据见下表。
去样口在水面下120厘米处。
表面负荷为43.2m3/m2.d。
试按理想沉淀池条件，求该池可除泥沙颗粒约百分之几？
（C0表示泥沙初始浓度）
表沉降试验数据
取样时间（min）
0
15
20
30
60
120
180
C/C0
1
0.96
0.82
0.62
0.46
0.23
0.06
19、曝气沉砂池的作用是什么？
20、某废水处理站最大设计流量为300m3/h，采用异向流斜板沉淀池。
由沉淀试验曲线可知，当悬浮去除率为70%时，颗粒截流速度为0。
47mm/s。
斜板内水流的上升速度4mm/s，斜板长度为1m，斜板倾斜角为60度，斜板效率取0.6。
求
（1）沉淀池的长与宽？
（2）斜板的净间距与块数？
（3）沉淀时间？
21、平流式沉淀池特点及与其他类型沉淀池的比较
22、已知初沉池的污水设计流量qv=1200m3/h，悬浮固体浓度SS=200mg/L。
设沉淀效率为55%，根据性能曲线查得Uo=2.8m/h。
若采用竖流式沉淀池，求池数及沉淀区的有效尺寸（面积、直径、有效深度）。
设污水的含泥率为98%，确定污泥斗的有效容积为多少？
23、有一生活污水，流量120米3/小时，悬浮物浓度250毫升/升。
现欲设计能将悬浮物去除70%的平流式沉淀池。
已知静置实验数据为：
去除率70%时沉淀时间为1小时，该沉淀效果的颗粒速度u0=1.8米/千克/米3。
试计算沉淀池的面积和每日污泥体积。
24、已知初沉淀的污水设计流量qv=1200m3/h，悬浮固体浓度SS=200mg/L。
设沉淀效率为55%，根据性能曲线查得u0=2。
8m/h。
若采用竖流式沉淀池，求池数及沉淀区的有效尺寸（面积，直径，有效深度）。
设污水的含泥率为98%，确定污泥斗的有效容积为多少？
25、何为颗粒最小沉速？
26、某废水静置沉淀试验数据如下：
沉淀时间t
（min）
0
15
30
45
60
90
180
Xi=Ci/C0
1
0.96
0.81
0.62
0.46
0.23
0.06
试验有效水深H=1.2m。
试求在u0=3.0cm/min时的颗粒的去除效率。
27、某有机废水含悬浮物430mg/L，絮凝沉淀试验数据如表所示：
时间（min）
指定深度的SS浓度
0.6m
1.2m
1.8m
5
356.9
387.0
395.6
10
309.1
346.2
365.5
20
251.6
298.9
316.1
30
197.8
253.7
288.1
40
163.4
230.1
251.6
50
144.1
195.7
232.2
60
116.1
178.5
204.3
75
107.5
143.2
180.6
试求该废水在1.8m深的沉淀池中沉淀1h的总悬浮物去除率。
28、已知某工厂排放的废水量Q=6000m3/d，时变化系数1.5，废水中悬浮固体含量SS=300mg/L，要求经过初沉后处理出水中的SS为80mg/L，沉淀试验如下：
T（min）
u0（mm/s）
去除率（%）
5
10
20
40
60
120
2.5
2.0
1.5
0.9
0.7
0.3
20
30
42
61
70
80
试设计一座平流式沉淀池，试确定其基本尺寸，并画出草图。
29、若造纸废水设计流量Q=1000m3/d，由试验确定设计上升流速为0.7mm/s，沉淀时间为1.5h，拟设计一竖流式沉淀池，试确定其基本尺寸，并画出草图。
30、水的沉淀法处理的基本原理是什么？
试分析球形颗粒的静水自由沉降（或浮上）的基本规律，影响沉淀或上浮的因素有哪些？
31、已知初沉池的污水设计流量qv=1200m3/h，悬浮固体浓度SS=200mg/L。
设沉淀效率为55%，根据性能曲线查得u0=2.8m/h。
若采用竖流式沉淀池，求池数及沉淀区的有效尺寸。
设污泥的含水率为98%，确定污泥斗的有效容积为多少？
32、今有一座沉砂池能除去水中直径为0.15mm、比重为1.2的球形颗粒。
试计算在相同理想条件下，该沉砂池对直径为0.08mm，比重为1.5的球形颗粒的去除率是多少？
33、在有效高度为1.5m的沉降柱中点取样，得到高炉煤气洗涤水的沉降试验结果如下表。
试绘制该种废水的E-t、E-u和ET-t、ET-u沉降曲线，并比较用和计算工作水深的结果。
34、由原始水深为1.5m的沉降柱中点，得到沉降试验的结果如表3-8。
试确定表面负荷为200m3/m2·d的平流沉淀池对悬浮液中固体颗粒的沉降效率。
表沉降试验资料
沉降时间t（min）
0
5
10
30
60
90
120
累计水深下降高度
（m）
0
0.025
0.045
0.065
0.085
0.11
水样中的残留SS浓度
（mg/L）
2775
2741
1586
1532
1250
1234
675
665
458
452
353
348
252
248
35、在一个设有三个取样口的沉降柱中对某种废水作絮凝沉降试验，得到下表所示的结果。
试确定该废水在沉淀池中沉降25min和50min时，水中SS在2m水深处所能达到的沉降效率Et和总沉降效率ET。
表3-9沉降试验资料
沉降时间（min）
SS去除率（%）
1m
2m
3m
10
20
30
40
60
30
60
62
70
73
18
48
61
63
69
16
40
60
61
65
36、以本章例题3-2的数据和图表为基础，绘制1.5m水深处的ET-t和ET-u沉降曲线。
37、有一合流制下水道，雨季最大流量为3.0m3/s，旱季最枯月的最大流量为1.4m3/s。
现用曝气沉砂池除砂，试计算其各部尺寸。
38、某钢铁厂高炉煤气洗涤水的平均流量为360m3/h，原水中的SS平均浓度为2758mg/L。
现拟用两座并联运行的设有刮泥机的平流沉淀池进行处理，并要求出水中的SS浓度不大于500mg/L。
已知刮泥板高度为0.25m，沉渣含水率为95%，容重为1250kg/m3。
试以第2题的E-t、E-u曲线为据，确定沉淀池的结构尺寸，并绘制沉淀池简图。
第四章自然上浮和气浮
1、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？
如何改善微气泡与颗粒的粘附性能？
2、加压溶气气浮的基本原理是什么？
有哪几种基本流程与溶气方式？
各有哪些特点？
3、在废水处理中，浮上法与沉淀法相比较，各有何优缺点？
4、某工业废水水量为1200m3/d，水中悬浮固体浓度为800mg/h，需用气浮法降低其悬浮物浓度，试计算平流式气浮池的尺寸。
5、溶气气浮法有哪几种流程和溶气方式？
6、试分析衡量溶气释放器技术性能的主要指标。
7、说明加压溶气气浮法的基本原理。
8、气浮与浮选有和区别？
影响气浮效果主要因素？
9、简述电解气浮和电解凝聚的工作原理。
10、按照水中悬浮物的性质，浮力浮上法有哪几种具体的处理方法？
试述它们各自的特点和适用对象。
11、试比较压力溶气气浮三种供气方式的优缺点和适用场合？
12、什么是微气泡与微絮粒的共聚粘附？
如何实现共聚粘附？
13、今拟用平流式隔油池处理流量为60m3/h的某含油废水。
已知废水在池内的流速为12mm/s，要求除去废水内粒径大于60μm的可浮油，浮油密度为0.87g/cm3。
试确定该隔油池上浮区的结构尺寸。
14、试将图5-8改为部分进水加压和部分回流水加压流程示意图。
15、今用部分回流水加压溶气气浮流程处理某厂纸浆白水。
已知废水流量为160m3/h，原水中纸浆纤维SS为160mg/L，处理后要求不大于10mg/L。
经技术经济比较，确定采用空压机供气和折流板空罐溶气，溶气罐过流密度为60m3/m2·h，溶气压力为294kPa（表压）。
气固比A/S=20L/kgSS，水温为20℃。
试计算：
（1）空压机额定供气量；
（2）溶气罐结构尺寸；（3）气浮池结构尺寸。
16、气浮法处理废水中，加压泵和溶气罐的作用是什么？
17、试述采用气浮（浮选）法处理废水时，
（1）水中含表面活性物对疏水性乳化油和亲水性胶粒表面性质的改变和对气——粒附着效果的影响；
（2）混凝剂与表面活性剂在浮选中的作用。
第五章水的混凝
1、试概述水的混凝机理。
2、试说明水的混凝过程。
3、简述影响水混凝的主要因素。
4、在投加混凝剂时，为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？
5、水的混凝对水力条件有哪些要求？
水流速度梯度G反映什么？
为什么反应池的效果可用GT值来表示？
6、简述铝盐混凝剂的水解过程及作用机理。
7、化学混凝法的原理和适用条件是什么？
城市污水的处理是否可用化学混凝法，为什么？
8、画出胶体结构示意图；简述混凝剂使胶体脱稳的机理。
9、说明混凝法处理中混合设备和反应设备各自的任务和要求。
10、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？
使用药剂有何不同？
11、简述混凝法处理废水中悬浮物的原理。
12、论述水中胶体稳定的主要原因，以及使胶体杂质脱稳所采取的工程措施与原理。
13、简述胶体的双电层结构及稳定性机理。
14、简述压缩双电层和电性中和的脱稳凝聚机理。
15、实现吸附桥连和网捕絮凝的基本条件各有哪些？
16、试述FeCl3在水中的离解、水解和聚合反应过程。
17、混凝过程的混合阶段和反应阶段对搅拌强度和搅拌时间的要求有何不同，为什么？
18、加速澄清池为什么能加速废水的澄清过程，并对水量水质有较强的适应能力？
19、已知待处理废水的流量为400m3/h，总碱度为0.5×10-3n-1mol/L。
经试验，宜采用精制硫酸铝为混凝剂，剂量为25mg/L，以生石灰为pH调整剂，其活性CaO含量为60%。
试估算每天的硫酸铝和生石灰实物用量各为多少？
20、简述水的pH值对硫酸铝混凝效果的影响。
21、试论述混凝过程的GT值的实用意义，简述混凝过程中使用无机高分子絮凝剂与传统凝聚剂处理效能与作用机制的差别。
22、分析投加高分子混凝剂过量时混凝效果不好的原因。
第六章过滤
1、过滤的基本原理是什么？
2、简述滤池反冲洗配水系统的种类，它们各自的工作原理、特点与适用范围是什么？
3、从滤池配水系统的设计原理出发，说明大阻力和小阻力配水系统的设计思想。
4、滤池冲反洗配水系统的作用是什么？
为什么配水的不均匀性是绝对的？
如何才能达到配水的相对均匀性？
5、影响滤池冲洗效果的因素有哪些？
6、滤池反冲洗强度。
7、快滤池的冲洗方法有几种？
简述各自的优缺点。
8、一滤池内滤料的有效粒径d10=0.55mm,d30=1.1mm,求该滤料的不均匀系数？
9、滤池气——水反冲洗有那几种洗操作方式，简述其优点。
10、某食品厂废水量500米3/日，进水BOD浓度为400毫升/升，经沉淀后BOD去除25%，然后进入生物滤池。
在不考虑回流的情况下，试设计一个普通生物滤池，计算出滤池体积V，滤池有效面积A，并校核水力负荷q。
（已知BOD负荷为0.25kg/m3d，滤床高在1.5—2米之间，q应在1—3m3/m2d之间）
第七章中和
11、如何确定不同浓度酸碱废水的处理方法？
12、试述过滤中和法处理酸性废水时，选择滤料的原则，并讨论升流式膨胀中和滤池及变截面升流式滤池的特点。
13、举例说明有哪些工业废水、废渣、废气可用于酸、碱废水中和处理？
14、如何估算天然水体中和酸性废水的能力？
推导（11-3）式。
利用天然水体中和酸性废水，应考虑哪些因素？
15、今有含硫酸的工业废水，其pH=2.3，如欲采用石灰干投法进行中和处理，使之达到排入城市下水道的标准（pH≈6~10，可取8），试问每立方米废水需投多少石灰？
（石灰纯度为70%）。
16采用石灰石过滤中和含硫酸的废水时，如硫酸浓度超过允许值，可用回流中和后的出水予以稀释。
今有流量为Q的硫酸废水，其浓度为Cmg/L（C大于硫酸允许浓度C0）。
已知石膏溶解度为a1g/L，并假设中和后出水不含酸。
试求需要的回流水量QR。
17、已知废水含H2SO42000mg/L，河水最小流量158m3/s，河水的利用系数为0.1，河水中重碳酸盐全部能析出的CO2量A=100mg/L，游离CO2含量为20mg/L。
求允许排入河水的酸性废水量。
18、PH值对废水处理工程的可能影响分析及控制对策。
第八章化学沉淀
1、用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，若使镉达到排放标准，出水pH值最低应为多少？
（25℃时，Cd（OH）3的溶度积Ksp=2.2×10-14）
2、如何确定氢氧化物沉淀法处理重金属废水的pH条件？
3、综述石灰法在水处理中的应用（包括作用原理、去除污染物范围、工艺流程、优点及存在问题、处理实例）。
4、试述硫化物沉淀法常用药剂、去除对象及特点，并剖析硫化物沉淀法除Hg（II）的基本原理。
5、举例说明可溶性络离子的生成对化学沉淀法的处理效果有何影响？
6、试述铁氧体沉淀法处理含重金属废水的基本原理、工艺流程及操作条件。
7、今有一电镀含铬废水，其含铬量（以CrO3计）为1500mg/L，pH值为4。
拟采用铁氧体沉淀法进行处理。
试计算每立方米废水所需绿矾（FeSO4·7H2O）的最小投量。
第九章氧化还原
1、碱性氯化法处理含氰废水时，为什么要严格控制pH值？
2、氧化还原法有何特点？
是否废水中的杂质必须是氧化剂或还原剂才能使用此方法？
3、根据臭氧处理系统中混合反应器的作用，分析比较微孔扩散式鼓泡塔和喷射器式混合反应器的构型特点及适用范围。
4、试述碱性氯化法处理含氯废水的基本原理、工艺流程及反应条件。
5、氯氧化法去除水中酚有何弊病？
为了消除氯酚的危害可采取哪些措施？
6、试述药剂还原法处理含铬（VI）废水的基本原理及常用药剂，并讨论还原剂耗用量与pH值的关系。
7、采和金属屑还原法处理含汞（II）废水时，固液接触面积、温度、pH值等因素对反应速度及金属耗用量有何影响？
8、采用臭氧氧化法处理有机废水时，发现出水中的BOD5值往往比进水中还高，试分析其原因。
9、试述电解法处理含铬废水的原理。
第十章化学消毒法
1、解释下列基本概念
（1）哲克定律；
（2）折点氯化法；（3）游离氯；（4）化合氯。
2、简述溶液pH值对氯的消毒作用的影响。
3、简述如何由实验方法确定微生物的杀灭速率常数k。
4、根据消毒过程的机理，说明为何pH值对氯的杀菌作用影响大，而对臭氧杀菌的影响不大？
5、试比较氯消毒和氯胺消毒的作用原理与应用特点？
6、采用氯化进行消毒时，为了消除氯代有机物和过量的氯所造成的危害，可采取哪些措施？
7、当水中有氨类存在时，氯消毒的余氯曲线如何变化，绘图说明各部分的意义。
8、目前常用的给水消毒方法有那几种？
简述各自的优缺点。
9、试述氯消毒工艺中氨氮的影响，并解释折点氯化的含义。
10、水的氯消毒最佳PH为多少？
为什么？
何谓氯氨消毒法？
生活饮用水卫生标准中对集中池生活用水处理厂余氯有何规定？
11、比较氯消毒法和紫外线消毒法优缺点。
12、需氯量曲线分为那几个区?
请在图上标注。
每个区的余氯量如何？
分别是化合性余氯还是游离性余氯？
何谓折点加氯法？
第十一章吸附
1、活性炭为什么具有很强的吸附作用？
什么物质易为活性炭吸附？
2、什么叫吸附等温线？
有什么实用意义？
3、如何确定吸附等温式中的常数？
4、如何绘制动态吸附的穿透曲线？
有什么实用价值？
5、何为吸附柱的穿透点？
到达穿透点时，吸附柱处于什么状态？
6、吸附柱的有效高度为什么一定要大于吸附带的长度？
吸附带的长度与哪些因素有关？
7、简述活性炭的再生方法和机理。
8、试分析活性炭吸附法用于废水处理的适用条件及其特点。
9、某工业废水用活性炭A吸附有机物（以TOC表示）的试验数据如下：
1升废水中加入1g活性炭A的吸附试验数据（水温15℃）
原水TOC（mg/L）
10
20
40
80
160
320
平衡浓度（mg/L）
0.5
1.05
2.3
5.9
22.2
60.2
求：
（1）活性炭A的吸附等温式。
（2）平衡浓度Ce（TOC）=10.0mg/L时的吸附量。
10、用吸附法处理废水，可以达到使废水极为洁净。
那么，是否对处理要求高，出水要求高的废水，原则上都可以考虑采用吸附法？
为什么？
11、吸附柱中装填活性炭0.5kg，其湿容重为0.40kg/L，废水TOC浓度C0=100mg/L，流量Q=50L/h，进行固定床动态试验。
试验数据如下：
时间T（h）
0.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
16
出水TOC浓度C
（mg/L）
10
12
14
19
26
35
52
70
82
90
94
976
99
（1）绘制吸附过程的穿透曲线。
（2）如果出水的TOC容许浓度Ca=20mg/L，计算到达转效点时活性炭的吸附量。
（3）设耗竭点浓度Cb=90%C0，计算到达耗竭点时活性炭的通水倍数。
（4）为要达到上述的通水倍数，所需炭柱的串联级数。
12、吸附柱的处理系统见图2所示。
废水流量为3.0m3/min，TOC浓度为350mg/L，要求出水TOC浓度小于3mg/L。
活性炭吸附试验数据如下：
废水1L加1g活性炭的试验数据
初始浓度Ci
（mg/L）
10
20
40
80
120
160
240
平衡浓度Ce
（mg/L）
0.10
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