水质工程学总复习

北京工业大学 水质工程学 复习资料

水质工程学总复习

填空（20），名词解释（8个/4）英文，简答（5~6/7），计算（2个/4）英文

1、 水循环的两个途径：自然循环、社会循环

2、 城市污水分类：生活污水、工业废水、被污染的雨水、其他废水。

3、 工业污水分类：生产污水、生产废水

4、 被处理水的最终处置：直接排放到水体、农业灌溉、循环利用

5、 好氧、缺氧、厌氧

6、 BOD（Biochemical Oxygen Demand）生化需氧量：

水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时所消耗的溶解氧的量。mg/LO2

1） 第一阶段生化需氧量（碳氧化阶段）：

①在异养菌作用下，含碳有机物被氧化为CO2，H2O，含氮有机物被氧化为NH3，所消耗的氧以Oa表示，与此同时，合成新细胞（异养型）。

②合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身氧化的过程，产生CO2,H20,NH3，并放出能量和氧化残渣，这种过程叫做内源呼吸，所消耗的氧量用Ob表示。

耗氧量Oa+Ob，成为第一阶段生化需氧量（或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量）用BODu或La或Sa表示

2） 第二阶段（硝化阶段）：在自养菌（亚硝化菌）作用下，NH3被氧化为NO2-和H2O，所消耗的氧量用OC表示，再在自养菌（硝化菌）作用下，NO2-被氧化为NO3-，所消耗的氧量用Od表示，与此同时合成新细胞。耗氧量OC+Od，成为第二阶段生化需氧量（或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量）用BOD或NODu或LN表示

7、 BOD5,20℃五日生化需氧量：

由于有机物的生化过程延续时间长，在20℃水温下，完成两阶段大约需要100d以上，五天生化需氧量约占总碳氧化需氧量BODu的70%~80%，20天后的生化反应过程迅速趋于平缓，因此常用20天的生化需氧量作为UBOD，但工程使用上，20天太长，故用五日生化需氧量作为可生物降解的有机物的综合浓度指标，即BOD5,20℃

8、 COD（Chemical Oxygen Demand）化学需氧量：

在一定的严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂作用时，所消耗的氧量，以氧的mg/L计。

1）CODCr，简称COD，化学需氧量。

2） permanganate oxygen demand：使用高锰酸钾为氧化剂，称为高锰酸钾耗氧量，CODMn， 也称高锰酸盐指数，耗氧量（oxygen consumed）OC。

分类：可生物降解、不可生物降解（溶解性、颗粒状的）

9、 TOD（Total Oxygen Demand）总需氧量：

水样中的有机物在900℃左右高温下燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，叫做总需氧量，以氧的mg/L计。

10、 TOC（Total Organic Carbon）总有机碳：

将水样在900℃~950℃高温下燃烧，有机碳即氧化生成CO2，量测所产生的CO2量，以C的mg/L计。

11、 POPs（Persistent Organic Pollutants）持久性污染物：

人类合成的能持久存在于环境中，通过生物食物链（网）累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。

三致：致癌、致畸、致突变。

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12、 TS（Total Solids）总残渣及分类：

一定温度（103℃~105℃）下，将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量，叫做总残渣、总固体或蒸发残渣。

分类：1）TDS（Total Dissolved Solids）总可滤残渣

TSS（Total Suspended Solids）总不可滤残渣

2）TVS（Total Volatile Solids）总挥发性残渣

TFS（Total Fixed Solids）总不挥发性残渣

13、 碱度分类：氢氧根碱度、碳酸根碱度、碳酸氢根碱度

14、 6种毒物：CN- As Hg Cr Cd Pb

15、 N的分类

16、 N的转化过程

17、 P的分类：正磷、聚磷、有机磷

18、 Plankton bloom（水华）：裸藻过度繁殖，形成绿色、褐色红色的水华。

19、 Red tide（赤潮）：甲藻过度繁殖或海生腰鞭毛目生物过度繁殖使海水形成褐色、红色

的赤潮。

20、 采样点污染物浓度：加权平均

C C1 q C2( Q)

Q q

21、 氧垂曲线方程（DO Sag Equation）：Dhelps Equation

D KdLa

Kr Kd(10 Kdt 10 Krt) Da(10 Krt)

22、 地表水处理流程（Principal Methods of Water Treatment）

地表水surface water----混凝coagulation----沉淀sedimentation----过滤filtration----消毒

disinfection----饮用水drink water

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23、 地下水处理流程（ground water）

地下水----消毒----饮用水

24、 废水处理流程：（如下图）

25、 Settling Theory沉淀理论（沉淀分类）：

1） Discrete particle settling自由沉淀：颗粒在沉淀过程中互不干扰，其形状、尺寸、质量均

匀不变，下沉速度不改变。常见于：沉砂池，初沉池

2） Flocculent Settling 絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用，颗粒形状、尺寸、质量

以及沉淀速度随沉淀过程的进展而变化。常见于：混凝沉淀后、生物污泥沉淀

3） Hindered Settling成层沉淀：沉淀过程中絮凝的悬浮物形成层状物，成整体沉淀状，形成

较明显的固液界面。常见于：活性污泥法的二沉池、污泥浓缩池、化学絮凝沉淀。

4） Compression Settling压缩沉淀：沉淀过程中最后是悬浮颗粒相聚于水底，相互支撑，相

互挤压，发生进一步沉降。常见于：污泥浓缩池和二次沉淀池的池底。

26、 Stoke’s Law（斯托克斯公式）

vp g( P W)18 dP 2

1） 温度升高，粘滞性下降，沉淀速度快；

2） 速度与粒径平方成正比，与粘滞性成反比；

3） 当 P W时下沉， P W时上浮（用于除油，气浮）， P W时悬浮。

27、 Surface loading rate表面负荷（溢流率）：

q Q

Am/(m s),m/(m h),m/h,m/s。 3232

溢流率（overflow rate）：位于水面能够100%去除的最小颗粒沉速实际就是沉淀池的溢流率。

28、 沉淀池分类：平流（矩形）、辅流（圆形）、竖流（upflow）

29、 沉砂池分类：平流沉砂池（horizontal flow）、曝气沉砂池（Aerated）、涡流沉砂池(vortex)

30、 二沉池和一次沉淀池区别：

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31、 斜板或斜管沉淀池放置方式：逆向流、同向流、交错流

32、 过滤的分类：深床过滤、表面过滤、膜滤。

33、 级配（grade）：滤料的粒径范围以及在此范围内各种粒径的滤料数量比例。

34、 空隙率（gap value/infilling）：在一定体积的滤层中空隙所占的体积与总体积得比值，

常用的石英砂和白煤滤料的空隙率为0.4和0.5。

35、 滤料的比表面积（surface area per unit …）：指单位重量或单位体积滤料所具有的表

面积，以cm2/cm3，cm2/g表示。

36、 有效直径（effective diameter）：指能使10%的滤料通过的筛孔直径，以d10表示，即

粒径小于d10的滤料占总量10%。同样d80指能使80%的滤料通过的筛孔直径。

37、 不均匀系数（irregularity coefficient）：d80与d10的比值称为滤料的不均匀系数，以

K80表示。

38、 滤池中各部分水头损失：如下图

39、 反洗强度：反洗时单位滤池面积上通过的反洗水流量称为反洗强度，L/m2 s

40、 滤层膨胀率（e）：设静止滤层的厚度l0,空隙率ε0，反冲洗时流化床高l，空隙率为ε

e l l0

l0 100% 01 100%

41、 滤池类型：传统下向流、深床滤池、深床下向流连续、移动桥式、合成滤料过滤器、

慢速砂滤。

42、 常用滤料：活性炭、石英砂（sand 在下）、无烟煤（anthracite在上）。

43、 滤池会出现的问题：

1）

2） 泥球形成：泥球是有生物絮状体，污泥和滤料形成的结块，如果不及时去除，泥球将会

沉入滤床，从而降低过滤及反洗的效率。

3）

4） 滤床收缩及破坏发展：如果滤床不定期清理，那么滤料颗粒将被滤渣覆盖包裹，随着过

滤压缩、破损、裂缝将会产生，尤其是在滤池的侧墙，最终将会导致泥球生成。

5） 滤料机械破损：又是一些滤料在反冲洗时，将会随反冲洗废液进入到反冲洗排水槽中从

而造成丢失。

6）集合体很轻，因此在反冲洗时极易随着反冲洗的进行而被冲走。

7）过大，导致不同层次的滤料被混合。

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44、 离子交换树脂容量

1) g/L，在100℃干燥至质

量恒定）能够交换的离子总量（mol）。

2)

3) 穿透交换容量：指在使用中的离子交换柱出流液中，一出现要除去的某种离子时，树脂

所交换的离子数量，在纯水和废水处理过程中，这是一项控制指标。

45、 树脂类型：

46、 离子交换的运行操作步骤：

1） 交换：交换过程主要与树脂层高度、水流速度、原水浓度、树脂性能以及再生程度等因

素有关，当出水中的离子浓度达到限制时，应进行再生。

2） 反洗：反洗的目的在于松动树脂层，以便下一步再生时，注入的再生液能分布均匀，同

时也能及时地清除积存在树脂层内的杂质碎粒和气泡。

3） 再生：再生过程也就是交换反应的逆过程，借助具有较高浓度的再生也流过树脂层，将

先前吸附的离子交换出来，使其交换能力得到恢复。

4） 清洗：清洗时将树脂层内残留的再生废液洗掉，知道出水水质符合要求为止。

47、 Coagulation混凝：包括凝聚和絮凝两个步骤。凝聚是指胶体脱稳并聚集成微絮粒的

过程；絮凝是指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。

48、 混凝的分类：

1）zeta

电位降低，从而使静电斥力减少至范德华引力之下。

2）

49、 总电位、电动电位

1）Ψ电

位。

2） 电动电位ξ电位：当胶体粒子运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团、向溶液

主体扩散，其结果必然视胶粒产生剩余电荷，使胶粒与扩散层之间形成一个电位差，此电位称为胶体的电动电位。

3） 在总电位一定时，扩散层愈厚，ξ电位愈高，反之，扩散层愈薄，ξ电位愈低。

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50、 搅拌强度：

搅拌强度用相邻两水层中两个颗粒运动的速度梯度来衡量。

速度梯度G是指垂直于水流方向的两水层间的速度差和两水层距离的比值。G du

dy

速度梯度实际反映了单位时间单位体积水流中颗粒碰撞的机会或次数。

一般水处理中，混合阶段G约在500~1000s-1之间，混合时间为10~30s，不超过2min，而在反应阶段，G约在10~100s之间，反应时间为10~30min。

51、 胶体脱稳机理：不同化学药剂能是胶体以不同方式脱稳

1） 压缩双电层：在水处理中是胶体凝聚的主要方法是投加电解质。当投入电解质后，水中

与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加了，这些离子可与胶粒吸附的反离子发生交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，ξ电位降低，并使扩散层厚度减小。 烧杯实验jar test：FeFeAl（两性）

2） 吸附电中合作用：吸附电中合作用是指胶粒表面对异号离子，异号胶粒或链状高分子带

异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了他的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。

3） 吸附架桥作用：如果投加的化学药剂是具有能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或两个同

号胶粒吸附在同一个异号胶粒上，胶粒之间就能连结，团聚成絮凝体而被去除。

4） 网捕作用：向水中投加含金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水

中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉淀下来。 2+ 3+ 3+-1

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