水质工程学 给水部分

1

全课程教案

编写人：王云波 课程名称 授课对象 课程性质 与本课程关联课程 本课程学时与分配 考核方式与成绩评定 教 学 目 的 与 要 求 教 学 重 点 与 难 点 考核方式 考核成绩 80% 平时成绩 10% 实验成绩 10% 总学时 60 理论课时 52 实验课时 授课时间：第 1-15 周 考试 8 上机课时 周学时 4 0 先修课 后续课 水分析化学、水力学、泵与泵站 水质工程学（二）、课程设计、城市水工程仪表与控制 专业 给水排水工程 专业必修课 年级 水质工程学（一） 课程编号 06 班级 1.2 004716 学分 3 本课程是给水排水工程专业学生的一门主干专业课，课程的任务在于使学生系统的了解水的性质、水质指标和水的物理化学处理方法，较扎实的掌握水处理的基本概念、基本理论、基本方法及其发展状况。掌握各种水处理工程技术与方法、应用条件和新方法新技术，培养学生具有设计计算给水处理各种构筑物、工艺系统的初步能力。为将来从事本专业的工程设计、科研及运行管理工作等奠定理论和应用基础。 重点掌握水质处理方法中的物理化学处理方法的去除机理、水处理构筑物的结构和构造特点以及不同构筑物适用范围，水处理构筑物的设计计算，掌握给水厂设计的方法步骤，能选择出合适的水处理工艺流程和处理构筑物，进行水厂平面布置和水处理构筑物主要尺寸的计算。 难点是反应器的计算，各处理方式的作用机理及动力学分析，各处理构筑物的设计计算。

2

教 材 与 参 考 书 目

教材：给水工程（第四版）严煦世、范谨初 主编 中国建筑工业出版社 2000年

国家级“九五”重点教材、高等学校推荐教材 主要参考书：

1. 水质工程学 李圭白、张杰 主编 中国建筑工业出版社 2. 给水处理理论及设计 许保玖、安鼎年（著／主编）中国建筑工程出版社

3. 水处理理论基础 乃忠、滕兰珍 编 西南交通大学出版社

4. 给水净化新工艺 陈培康等编 中国建筑工业出版社

5. 水处理理论与应用 （日）井出哲夫张自杰等译 中国建筑工业出版社

章节内容教案

编写人：王云波 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改

绪论 学时数 2 1. 水循环与水资源 2. 水危机与水资源的可持续利用 3. 给排水工程专业改革与水质工程学 4. 课程学习内容、参考书、要求 了解水循环和水资源现状，具备水资源的危机感，明确课程任务及重要意义，奠定课程学习的兴趣。 无。 1.大量采用图片、数据等给学生以直观感受。 2.提出要求和学习方法。 3

与 革 手 措 段 施 处 理 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 1.大家觉得我们的专业和水利工程有什么区别和联系？从水的自然循环和社会循环的角度引出水利工程和水质工程学。 无 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 第14章 水处理概论 学时数 1. 水源水质 2. 水质标准 3. 水处理方法概述 4. 反应器 了解水的水源水质情况、常用的水处理方法。熟悉我国水质标准，了解世界水处理现状。掌握物料衡算和质量方程，理想反应器的物料衡算方程和在水质工程学中的具体应用，了解非理想反应器。 4 重点掌握水源水质的特点和反应器的计算。 难点为反应器理论。

4

点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 1.采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2.增加给水工程发展历史的相关内容，提高学习兴趣。 3.课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 4.加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5.理论联系实际，与工程实际相结合 6.每章或每大部分内容进行小结 给水处理方法有哪些？ 作业：习题2、4 思考题：P252的思考题 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 第15章 混凝 学时8 数 1. 混凝机理 掌握胶体稳定性、混凝机理 2. 混凝剂和助凝剂 了解常用的混凝剂和助凝剂的类型、机理，熟悉使用条件。 3. 混凝动力学 掌握混凝动力学和混凝控制指标 4. 影响混凝效果的主要因素 掌握影响混凝效果的主要因素及烧杯试验确定最佳混凝条件。 5. 混凝剂的配置和投加 掌握混凝剂的配置和投加方法 6. 混合和絮凝设备 熟悉常见的混合设备和絮凝设备的特

5

要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 点，掌握设计和计算方法。 重点是混凝处理方法的去除机理、水处理构筑物的结构和构造特点以及不同构筑物的特点和适用范围、水处理构筑物的设计计算。 难点是各处理方式的作用机理及动力学分析。 1. 采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 3．理论联系实际，与工程实际相结合 4．每章或每大部分内容进行小结 5. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 在农村中，有时候会遇到水混浊的情况，这时候会在水中加一些明矾，过一会儿水就变得干净了，这是什么原因？ 作业：习题1、4、5 思考题：P286的思考题 第16章 沉淀和澄清 学时8 章次与名称 主 要 以

数 1. 悬浮颗粒在静水中的沉淀 掌握悬浮颗粒的自由沉淀、拥挤沉淀，掌握由沉淀曲线求下沉速度的方法。 2. 平流式沉淀池 掌握理想沉淀池的条件及去除率的计

6

教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 算，凝聚性颗粒的沉淀过程和去除率的计算。理解影响沉淀效果的因素，掌握平流式沉淀池的结构设计计算。 3. 斜板与斜管沉淀池 掌握浅池理论，斜管斜板沉淀池的结构及计算。 4. 澄清池 掌握澄清池的特点、设计方法，熟悉其工作过程。 重点是掌握各种处理方法的去除机理、水处理构筑物的结构和构造特点以及不同构筑物的特点和适用范围，水处理构筑物的设计计算。 难点是各处理方式的作用机理及动力学分析，凝聚性颗粒的沉淀过程和去除率的计算，由沉淀曲线求下沉速度。 1. 采用板书教学，辅助现场认识实习及水厂图片。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 每章或每大部分内容进行小结 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合 沉淀效果和哪些因素有关？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 作业：习题1、2 思考题：P314的思考题

7

章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 第17章 过滤 学时8 数 1. 过滤概述 了解过滤发展历史，掌握快滤池的构造、工作过程。 2. 过滤理论 掌握过滤机理和过滤水力学。 3. 滤料和承托层 掌握滤料颗粒级配的计算，熟悉滤料的控制参数，承托层作用。 4. 滤池冲洗 掌握滤池冲洗方式、控制参数。掌握配水系统的两种类型和冲洗水供给和排除的方式 5. 普通快滤池 掌握普通快滤池的设计计算。 6. 无阀滤池熟悉无阀滤池的特点、工作过程。 7. 其它形式滤池 熟悉其它滤池的特点、工作过程。 重点是掌握各种过滤的去除机理、水处理构筑物的结构和构造特点以及不同构筑物的特点和适用范围，水处理构筑物的设计计算。 难点是过滤机理及动力学分析。 1.采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 每章或每大部分内容进行小结。 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 由地表水补给的地下水，为什么地下抽出的水比地表水要清澈？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设

作业：习题4 思考题：P357的思考题 8

业 考 置 与 题 备 注 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 重点掌握氯消毒法的作用机理、投加方式、加氯点。 难点是加氯量的确定。 第18章 消毒 学时2 数 1. 氯消毒 掌握氯消毒法的作用机理、投加方式。 2. 其它消毒方法 熟悉其它消毒方法的作用原理，各种消毒方法的特点。 1.采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 扩展氯消毒的历史及消毒的重要作用，扩展讲述消毒副产物。 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 6．每章或每大部分内容进行小结。

9

课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 什么叫消毒？ 作业：无 思考题：P368的思考题 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 第19章 水的其他处理方法 学时4 数 1. 地下水除铁除锰 掌握地下水除铁、除锰的方法， 2. 活性炭吸附 掌握活性炭吸附的静态吸附性能实验。 3. 水的除氟 掌握水除氟的方法。 重点掌握水除氟、除铁、除锰的方法、活性炭吸附的静态吸附性能实验。 难点是活性炭吸附的静态吸附性能表示。 1.采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课

10

方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 4.理论联系实际，与工程实际相结合。 无 作业：习题2 思考题：P382的思考题 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 第20章 水厂设计 学时2 数 1. 水厂设计步骤、要求和设计原则 2. 厂址、工艺流程和处理构筑物选择 3. 平面和高程布置 4. 生产过程检测和自动控制 全面掌握水厂设计的方法、步骤及注意的问题，并结合课程设计讲解。 重点全面掌握水厂设计的方法、步骤及注意的问题。 难点是工艺流程的选择和高程布置。

11

章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 1.采用板书教学，结合课程设计和实习内容、图片 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 结合具体水厂讲解设计内容，结合以往学生设计中的问题讲解。 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 6．每章或每大部分内容进行小结。 如何设计水厂？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 作业：无 思考题：P391的思考题 此章内容结合课程设计进行讲解，对课程设计内容进行布置时讲解，不占用本课程课时。（由于国庆假期占用了2个课时，故作此调整） 章次与名称 第21章 水的软化 学时数 4

12

主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 1. 水的软化目的与方法概述 了解水的软化目的与方法。 2. 水的药剂软化法 掌握药剂软化法原理。 3. 离子交换基本原理 掌握离子交换基本原理 4. 离子交换软化方法与系统 掌握不同离子交换软化系统的特点、工作过程，熟悉其附属设备 重点掌握药剂软化法原理、离子交换基本原理、不同离子交换软化系统的特点。 难点是不同离子交换软化系统的特点 1.采用板书教学，辅助现场认识实习及图片。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3.每章或每大部分内容进行小结。 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 烧水的水壶中的水垢是怎么产生的？如何去除？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题

作业：无 思考题：P420的思考题 13

备 注

章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 第22章 水的除盐与海水淡化 学时6 数 1. 概述 了解水的除盐与海水淡化的方法，掌握不同除盐方法的工艺特征，熟悉树脂的污染与复苏处理。 2. 离子交换除盐方法与系统 掌握离子交换除盐系统的类型，熟悉其工作过程。 3. 电渗析法 掌握基本原理和基本概念 4. 反渗透与超滤 掌握基本概念，了解其机理。 5. 蒸馏法 了解机理。 重点掌握不同除盐方法的工艺特征、离子交换膜、电渗析的作用原理及过程。 难点是离子交换除盐系统的工作过程。 1.采用课堂讨论方式，辅以图片加深认识。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 采用提问方式引导讨论方向 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 6．每章或每大部分内容进行小结。 离子交换法除了可以去除钙镁离子，软化水之外，还可以去除哪些离子？ 课 动 置

14

堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 作业：无 思考题：P454的思考题 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 1.采用课堂讨论方式，辅以图片加深认识。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 采用提问方式引导讨论方向 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督第23章 水的冷却 学时2 数 1. 冷却构筑物类型 了解冷却构筑物类型，掌握水冷却的基本方法。 2. 冷却塔的工艺构造 了解冷却塔的工艺构造。 3. 水冷却的理论基础 不做要求，学生自学。 重点掌握水冷却的基本方法。 难点冷却塔的工艺构造

15

段 施 处 理 促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 6．每章或每大部分内容进行小结。 冷却构筑物有哪些？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 作业：无 思考题：无 章次与名称 主 要 以 教 节 学 次 内 排 容 列 与 要 求 本 章 难 节 点 重点掌握循环冷却水处理方法。 难点：无 第24章 循环冷却水水质处理 学时2 数 1. 循环冷却水水质特点和处理要求 了解循环冷却水水质特点和处理要求。 2. 循环冷却水处理 掌握循环冷却水处理方法。

16

重 内 点 容 与 教 学 方 与 法 改 与 革 手 措 段 施 处 理 1.采用板书方式，辅以数据加深对水资源缺乏的认识。 2. 课前五分钟以引导式的提问方式复习前次课所学重点内容，课后两分钟复述、归纳本堂课的重点内容的方式加深对内容的印象。 3. 每章或每大部分内容进行小结 4．加强对个别不认真学生的督导，采用经常的提问的方式进行督促。 5．理论联系实际，与工程实际相结合。 水作为冷却处理的过程中会发生哪些变化？ 课 动 置 堂 题 互 设 作 思 设 业 考 置 与 题 备 注 作业：无 思考题：无

17

一、名词解释

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。

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

MLVSS——本项指标所表示的是混合液活性污泥中的有机性固体物质部分的浓度，是混合液挥发性悬浮固体浓度。

胶体的稳定性——胶体在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 异向絮凝——由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集，称为异向絮凝。 直接过滤——原水不经过沉淀而直接进入滤池进行过滤，称为直接过滤。

（除铁、除锰）成熟期：滤池刚使用时，出水的含铁量一般达不到饮用水水质标准，直到滤料表面形成黄色或黄褐色的铁质氧化物薄膜时，由于它的催化氧化作用，除铁效果才表现出来，在不长的处理时间内即将水的含铁量降到饮用水标准，无论哪种滤料都会有这种过程，完成这个过程所需要的时间即为成熟期。

二、问答题

85、地表水源和地下水源各有何优缺点？

大部分地区的地下水由于受形成、埋藏和补给等条件的影响，具有水质澄清、水温稳定、分布面广等特点。但地下水径流量较小，有的矿化度和硬度较高。

大部分地区的地表水源流量较大，由于受地面各种因素的影响，通常表现出与地下水相反的特点。例如，河不浑浊高，水温变幅大，有机物和细菌含量高，有时还有较高的色度。地表水受到污染。但是地表不一般具有径流量大，矿化度和硬度低，含铁锰量等较低的优点。地表水水质水量有明显的季节性。采用地表水源时，在地形、地质、水文、卫生防护等方面复杂。

97、概略叙述我国天然地表水源和地下水源的特点。

1）我国水文地质条件比较复杂。各地区地下水中含盐量相差很大，但大部分地下水的含盐在200～500mg/L之间。一般情况下，多雨地区含盐量较低；干旱地区含盐量较高。

地下水硬度高于地表水，我国地下水总硬度通常在60～300mg/L（以CaO计）之间，少数地区有时高达300～700mg/L。

我国含铁地下水分布较广，比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区。黄河流域、珠江流域等地也都有含铁地下水。含铁量通常为10 mg/L以下，个别可高达30mg/L。

地下水中的锰与铁共存，但含铁量比铁不。我国地下水含有锰量一般不超过2 mg/L ～3 mg/L。个别高达30 mg/L。

2）我国是世界上高浊度水河众多的国家之一。西北及华北地区流经黄土高原的黄河水

18

系、海河水系及长江中、上游等，河水含砂量很大，华北地区和东北和西南地区大部分河流，浊度较低。江河水的含盐量和硬度较低。总的来说，我国大部分河流，河水含流量和硬度一般均无碍于生活饮用。

98、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。

在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。一类属于感官性状方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。第四类有毒物质。第五类细菌学指标，目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。 100、反应器原理用于水处理有何作用和特点？

反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，不的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。 101、试举出3种质量传递机理的实例。

质量传递榆可分为：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。

1）主流传递：在平流池中，物质将随水流作水平迁移。物质在水平方向的浓度变化，是由主流迁移和化学引起的。

2）分子扩散传递：在静止或作层流运动的液体中，存在浓度梯度的话，高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移，最终趋于均匀分布状态，浓度梯度消失。如平流池等。

3）在绝大多数情况下，水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大部分都是紊流扩散。

102、3种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。

1）完全混合间歇式反应器中的反应：不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出、且假定是在恒温下操作。

2）完全混合连续式反应器：反应器内物料完全均匀混合且与输出产物相同的假定，且是在恒温下操作。

3）推流型反应器：反应器内的物料仅以相同流速平行流动，而无扩散作用，这种流型唯一的质量传递就是平行流动的主流传递。

4）在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如，不的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可

19

应用反应器原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念，目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备的方法和思路。

103、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的但个CSTR型反应器效果好？

如果采用多个体积相等的CSTR型反应器串联使用，则第2只反应器的输入物料浓度即为第1只反应器的输出物料浓度，以此类推。

设为一级反应，每只反应器可写出如下公式：

C1C0CnC2111

CC=1?kt；1=1?kt；??n?1=1?kt

所有公式左边和右边分别相乘：

CC1C2C31111????n?????C0C1C2Cn?11?kt1?k?t1?kt1?kt

Cn?1????C0?1?kt?

式中t为单个反应器的反应时间。总反应时间T?nt。

串联的反应器数愈多，所需反应时间愈短，理论上，当串联的反应器数n??时，所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。

104、混合由于返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？

CMB和CSTR反应器内的混合是两种不同的混合。前者是同时进入反应器又同时流出反应器的相同物料之间的混合，所有物料在反应器内停留时间相同；后者是在不同时间进入反应器又在不同时间流出反应器的物料之间的混合，物料在反应器内停留时间各不相同，理论上，反应器内物料的停留时间由0??。这种停留时间不同的物料之间混合，在化学反应工程上称之为“返混”。显然，在PF反应器内，是不存在返混现象的。造成返混的原因，主要是环流、对流、短流、流速不均匀、设备中存在死角以及物质扩散等等。 105、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。

在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行的，反应速度很快。沿着液流方向，随着流程增加（或反应时间的延续），物料浓度逐渐降低，反应速度也随之逐渐减小。这也间歇式反应器的反应过程是完全一样的。介它优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间以外，还需考虑投料和卸料时间，而推流型反应器为连续操作。 107、何谓“纵向分散模型”？纵向分散模型对水处理设备的分析研究有何作用？

n20

纵向分散模型就是在推流型基础上加上一个纵向的混合，而这种混合又可设想为一种扩散所引起的，其中既包括分子扩散、紊流扩散，又包括短流、环流、流速不均匀等。这种模型与实际所研究的对象基本等效，不必去深究扩散机理及其它细节，所以在对水处理设备的分析研究中采用此模型更简单方便。

108、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？

自由沉淀是指颗粒在沉淀过程中，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的沉淀；而拥挤沉淀是指颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰的沉淀；利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。

110、了解肯奇沉淀理论的基本概念和它的用途。

肯奇沉淀理论：Ct=C0H0/Ht其中高度为Ht、均匀浓度为Ct的沉淀管中所含悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含悬浮物量相等。这种理论使用于较短的沉淀管作实验，来推测实际沉淀效果。

111、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？

理想沉淀池应符合以下3个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态；2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。

112、影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？

影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有：1）沉淀池实际水流状况；2）絮凝作用。沉淀池纵向分格可以减少水力半径R，改善水流条件，降低Re和提高Fr数。 113、沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？

颗粒的截留沉速u0与沉淀池表面负荷Q/A相等。但含义不同，表面负荷代表自池顶A开始下沉所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速；而截留沉速u0反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。

114、设计平流沉淀池主要根据沉淀时间、表面负荷还是水平流速？为什么？

设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多。在实际设计中应两者兼顾。水平流速对设计平流沉淀池不是主要根据。

115、平流沉淀池进水为什么要采用穿孔隔墙？出水为什么往往采用出水支渠？

平流沉淀池进水采用穿孔隔墙是为防止絮凝体破碎，而出水采用出水支渠是使水尽量均匀流出，同时是为了降低堰口的流量符合。

116、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用600？

斜管沉淀池的理论依据是采用斜管沉淀池既可以增加沉淀面积，又可以利用斜管解决排泥问题。斜管倾角愈小，则沉淀面积愈大，沉淀效率愈高，但对排泥不利，实践证明，倾角为60°最好。

117、澄清池的基本原理和主要特点是什么？

澄清池是主要依靠活性泥渣层达到澄清的效果。当脱稳态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。澄清池最大特点是充分利用了活性泥渣的絮凝作用。澄清池的排泥措施，能不断排除多余的陈旧泥渣，其排泥量相当于新形成的活性泥渣量。 118、简要叙述悬浮澄清池、脉冲澄清池、机械搅拌澄清池和水力循环澄清池这4种澄清池的构造、工作原理和主要特点。

119、为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？

悬浮颗粒与滤料颗粒之间的粘附作用使得粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒被滤层拦截下来。

120、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。

双层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，双层滤料含污能力较单层滤料高一倍。在相同滤速下，过滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速增长。

三层滤料上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料，中层采用中等密度、中等粒径滤料，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料，三层滤料不仅含污能力较高，而且保证了滤后的

46

季节也就能符合要求。

250、污水的PH值为6，在排放进河流之前进行曝气，以便清除氨，试问曝气是否有效？为什么？

答：在pH=6时，氨以

?NH4存在为主。理论上可以通过硝化反应氧化消除氨。但在pH=6

时，硝化菌几乎无法参与反应（其最佳pH=8.0～8.4）。

251、请推导泥龄和污泥负荷之间的关系？为什么说可以通过控制排泥来控制活性污泥法污

水处理厂的运行？

答：活性污泥微生物每日在曝气池内的净增值量为：

?X?Y(Sa?Se)Q?KdVXV

式中：

Y(Sa?Se)Q——每日降解有机污染物过程中产生的活性污泥；

KdVXV——微生物由于自身氧化而消耗的自身质量。

QSr?X?Y?KdXVVXVV∴

而

QSrQ(Sa?Se)??NrsXVVVXV?X1?XVV?c

1?YNrs?Kd

∴ c 即污泥龄的倒数与污泥负荷是一阶线性函数关系。

通过控制每日排泥的数量就等于控制污泥龄

??c?VXV?X，根据以上线性关系，控制污泥

1d不变）龄，即通过调节c（，从而达到控制污泥去除负荷rs的目的。污泥去除负

荷是污水处理厂的运行的重要参数和运行指标。

252、好氧塘中DO值和PH值在昼夜是如何变化的？为什么？

答：在好氧塘内高效地进行着光合成反应和有机物的降解反应，溶解氧是充足的，但在一日内是变化的，在白昼，藻类光合作用放出的氧远远超过藻类和细菌所需要的，塘水中氧的含

?Y、KN量很高，可达到饱和状态，晚间光合作用停止，由于生物呼吸所耗，水中溶解氧浓度下降，在凌晨时最低，阳光开始照射，光合作用又开始，水中溶解氧又上升；好氧塘内pH值也是变化的，在白昼pH值上升，夜晚又下降。 253、如何采用泥龄

?来控制活性污泥系统的运行？

答：污泥龄是活性污泥去除系统设计运行的重要参数，在理论上也有重要的意义。污泥龄与污泥去除负荷呈反比关系。这一参数还能够说明活性污泥微生物状况，世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁殖成优势菌种，如硝化菌在20度时，其世代时间为三天，当

?c<3d时，硝化菌就不可能在曝气池内大量繁殖，不可能成为优势菌种属，就不可能在曝气池内产生硝化反应。

256、活性污泥的合成产率Y与表观产率Yobs有何区别？它们与θc的关系式？

47

答：Y值所表示的是微生物增殖总量，没有去除由于微生物内源呼吸作用而使本身质量消亡的那一部分，所以这个产率也称之为合成产率；实测所得微生物增殖量，实际上都没有包括内源呼吸作用而减少的那一部分微生物质量，也就是微生物的净增殖量，这一产率称之为表观产率，以Yobs表示。经过推导他们与θc的关系式为：

Yobs?Y1?Kd?c

257常用哪些指标来评价活性污泥法处理系统？试述这些指标的关系和应用。

答：1、表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标 ①混合液悬浮固体浓度，MLSS

②混合液挥发性悬浮固体浓度，MLVSS

f?MLVSSMLSS，一般f值比较固定，对于生活污水，f一般为0.75左右

2、活性污泥的沉降性能指标及其评定指标 ①污泥沉降比，SV ②污泥容积指数，SVI

SVI?SVMLSS，SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对生活污水及城市污水，

此值介于70~100之间为宜。

3、污泥龄

4、有机污染物降解与活性污泥增长

5、BOD——污泥负荷Ns与BOD——容积负荷Nv

Nv?6、有机污染物降解与需氧

260、产生活性污泥膨胀的主要原因是什么？

答：污泥膨胀主要是丝状菌大量繁殖所引起，也有污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。一般污水中的碳水化合物较多，缺乏氮、磷氧等养料，溶解氧不足，水温增高或者pH值教低等都容易引起丝状菌大量繁殖，导致污泥膨胀。此外，超负荷、泥龄过长或有机物浓度梯度小等，也会引起污泥膨胀。排泥不通则易引起结合水性污泥膨胀。

261、如果某污水厂经常会发生严重的活性污泥膨胀问题，大致可以从哪些方面着手进行研究、分析，可以采取哪些措施加以控制？

答：当污泥膨胀发生后，解决的办法可针对引起膨胀的原因采取措施。如缺氧、水温高可加大曝气量，或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS值，使需氧量减少等，如污泥负荷率过高，可适当提高MLSS的值，以调整负荷。必要时还可以停止进水，闷曝一段时间。如缺氮、磷、铁养料，可投加消化污泥液或氮磷的成分。如pH值过低，可投加石灰等调节pH值。若污泥大量流失，可投加5——10mg/L氯化铁，帮助凝聚，刺激菌胶团的生长；也可投加漂白粉或氯液（按干污泥的0.3%——0.6%投加），抑制四状菌繁殖，特别能控制结合水性污泥 的膨胀。也可投加石棉粉末、硅藻土、黏土等惰性物质，降低污泥指数。污泥膨胀的原因很多，甚至有些原因还没有认识到，以上只是一般性的处理。

QSaV

48

为了防止污泥膨胀，首先应该加强操作管理，经常检测污水水质、曝气池类溶解氧、污泥沉降比、污泥指数和进行显微镜观察等，如发现不正常的现象，就需立即采取措施。一般可调整、加大空气量，即时排泥，在有可能时采取分段进水，以减轻二次沉淀池的负荷等。 262、试从双膜理论推导氧转移速率公式，并说明KLa值如何测定？

答:费克定理：

vd?-DLdCdX①

vd—物质扩散的速度； DL—扩散系数； C—物质浓度； X—扩散过程的长度。

以M表示在单位时间t内通过界面扩散的 物质数量；以A表示界面面积，则下式成立：

dMvd?dtA②

dMdt?-DdCLAdX③ 代入①式得：

dMdC?-DLAdtdX④

设液膜厚度为Xf（此值极低），则液膜溶解氧浓度的梯度为：

-dCCs-C?dXXf⑤

代入④式：得

C-CdM?DLA(s)dtXf⑥

dMdt—氧传递率；

DL—氧分子在液膜中的扩散系数； A— 气、液两相接触界面的面积；

Cs?CXf—在液膜内溶解氧的浓度梯度。

dCA?KL(Cs-C)V设液相主体容积为V，并用其除以以上式得：dt⑦ dCdt—液相主体溶解氧浓度变化速度

49

KL—液膜中氧分子传质系数

由于A值难测，参用总转移系数KLa代替

KLAV,因此可改写为：

dC?KLa(Cs-C)dt⑧

氧总转移系数KLa的测定：

氧总转移系数KLa是评价空气扩散装置供氧能力的重要参数，有数种测定法。 （1） 水中无氧状态下的测定法 用清水进行测定。

①首先用脱氧剂－亚硫酸钠（或氮气）进行脱氮；

②在溶解氧为O的状态下，进行曝气充氧，每隔一段时间测定溶解氧值，直到饱和时为止。

水中溶解氧的变化率或转移速度见公式⑧。

dCdC根据冲氧过程的C－t关系，求出dt值，作dt～C关系坐标图，的直线，直线的斜

率即为KLa值。

（2） 对曝气池内混合液的KLa值的测定

（3） 在混合液中存在着活性污泥微生物，在曝气充氧过程中，始终伴随着活性污泥

微生物的耗氧，设活性污泥微生物的耗氧速率为R，则混合液内氧的变化率是氧的转移率与氧的消耗率之差，即：

dC'?KLa(Cs-C)-Rdt

式中

'Cs—混合液溶解氧饱和浓度

dC'?(KLaCs-R)-KLaCdt上式可改写为下列形式：

dC上式可作为直线方程式考虑，做dt～C关系坐标图，的直线，直线的斜率即为KLa值，

而截距

'KLaCs-R。

先用小曝气量，仅使活性污泥悬浮于水中，由于活性污泥微生物耗氧，混合液中的溶解氧下降到零，然后再用大曝气量，逐时定点测定混合液的溶解氧量，以致达到饱和值为止。

264、什么是生物膜法？生物膜法具有哪些特点？

答：污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理

50

法的实质是细菌一类的生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。

特征：

1、 微生物相方面的特征

（1） 参与净化反应的微生物多样化 （2） 生物的食物链长

（3） 能够存活世代时间较长的微生物 （4） 分段运行和优占种属 2、 处理工艺方面的特征

（1） 对水质、水量变动有较强的适应性 （2） 污泥沉降性能好，宜于固液分离 （3） 能够处理低浓度的污水 （4） 易于维护运行、节能

265、试述生物膜法处理废水的基本原理。简述生物膜从载体上脱落的原因？

答：

原理：细菌一类的生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。

生物膜从载体上脱落的原因：当厌氧层还不厚的时候，它于好氧层保持着一定的平衡与稳定的关系，好氧层能够维持正常的净化功能，当厌氧层逐渐加厚，并达到一定的程度后，其代谢产物也逐渐增多，这些产物向外逸出，必然要透过好氧层，使好氧层的生态系统的稳定状态遭到破坏，从而失去了这两种膜层之间的平衡关系，又因气态代谢产物不断逸出，减弱了生物膜在滤料上的固着力，处于这种状态的生物膜称为老化生物膜，老化生物膜的净化功能较差，因而易于脱落。

267、生物膜法有哪几种形式？试比较它们的优缺点。

答：1、生物滤池

优点：（1）处理效果好（2）运行稳定、易于管理、节省能源 缺点：（1）占地面积大、不适于处理量大的污水； （2）滤料易于堵塞；

（3）产生滤池蝇，恶化环境卫生 （4）喷嘴喷洒污水，散发臭味。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yspf.html