习题与思考题

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习题与思考题第一章水环境的污染与防治1．收集有关技术资料，了解我国水资源现状。2．学习中华人民共和国《水污染防治法》，了解基本内容。第二章水污染防治基础知识1．列表归纳污染物的类别、危害及相应的污染指标。2．一般情况下，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？3．通常COD>BOD20>BOD5>高锰酸盐指数，试分析的原因。4．含氮有机物的好氧分解分两个过程：氨化和硝化。生活污水的BOD5与哪个阶段相配？氨化与硝化能否同时进行？5．试验表明，T（℃）时的第一阶段生化需氧量LT与20℃时的第一阶段生化需氧量L20有如下关系：LT=（0.027+0.6）L20。试问L为什么依温度的不同而异？6．某城镇废水量为500m3/h，服务的当量人口为19.2万，若每当量人口每天排出的BOD5为25g，试根据上题公式计算10℃（冬季）及24℃（夏季）时废水中BOD5的总量（kg/d），并略述其对处理负荷的影响。7．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。8．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）？第三章重力沉降法1．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？2．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。3．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3-8沉降试验资料沉降时间t（min）0510306090120累计水深下降高度（m）00.0250.0450.0650.0850.11水样中的残留SS浓度（mg/L）2775274115861532125012346756654584523533482522484．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（%）1m2m3m10203040603060627073184861636916406061655．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。6．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。7．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。第四章混凝澄清法1．简述胶体的双电层结构及稳定性机理。2．简述压缩双电层和电性中和的脱稳凝聚机理。3．实现吸附桥连和网捕絮凝的基本条件各有哪些？4．试述FeCl3在水中的离解、水解和聚合反应过程。5．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？6．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？7．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？第五章浮力浮上法1．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。2．试比较压力溶气气浮三种供气方式的优缺点和适用场合？3．什么是微气泡与微絮粒的共聚粘附？如何实现共聚粘附？4．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。5．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。6．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。第六章不溶态污染物的其它分离方法1．格栅和筛网的功能各是什么？它们各适用于什么场合？2．用离心分离法进行固-液或液-液分离的基本原理是什么？其分离效果与哪些因素有关？3．磁力分离的原理如何？怎样提高其分离效率？4．已知某种工业废水的流量为160m3/h，水温为30℃。现选用直径为500mm的压力式水力旋流器进行预处理。如被分离砂质颗粒的密度为2.25g/cm3。试计算此旋流器的各部结构尺寸、单台处理能力、所需台数和被分离颗粒的极限尺寸。第七章活性污泥法1．活性污泥降解有机污染物的规律包括哪几种主要关系，试从理论予以推导和说明。2．试比较推流式曝气池和完全混合式曝气池的优缺点。3．试比较普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各自的特点。4．若曝气池中的污泥浓度为2200mg/L，混合液在100mL量筒内经30min沉淀的污泥量为18mL，计算污泥指数、所需回流比和回流污泥浓度。5．某曝气池的污泥负荷为0.3kg/kg·d，已知a=0.6，b=0.07，MLVSS/MLSS=0.8，去除率为90%，求污泥的平均停留时间。 6．某城市污水设计流量Q=10000m3/d，进水BOD5平均浓度为300mg/L，若用4座完全混合曝气池，去除率90%，求每个曝气池容积和平均需氧量。取Ls=0.5kg/kg·d，MLSS=4000mg/L，MLVSS/MLSS=0.76，=0.6，=0.07。第八章生物膜法1．影响生物滤池处理效率的因素有哪些？影响生物转盘处理效果的因素有哪些？2．比较生物膜法和活性污泥法的优缺点？3．已知普通生物滤池滤料体积600m3，滤池高2m，处理水量Q=120m3/h，入流水BOD200mg/L，去除效率为85%，求：（1）水力负荷（qF）；（2）体积负荷（qV）；（3）有机负荷。4．某生产废水100m3/h，BOD浓度210mg/L。小型生物转盘试验结果为：当转盘直径0.5m，废水流量38L/h，BOD浓度200mg/L时，出水BOD值为30mg/L，试根据试验结果设计生物转盘。第九章厌氧生物处理法1．厌氧生物处理与好氧生物有什么不同？试列表比较。2．有机物中的C、H、O、N、S、P等元素经厌氧消化后成什么化合物？好氧处理后转化为何种化合物？3．复杂有机物在酸发酵后的代谢产物是酸化（1）阶段还是酸化（2）阶段的产物？为什么？4．SS浓度高时，厌氧生物滤池采用何种滤料合适？能否用厌氧流化床反应器处理此种废水？5．COD值约500mg/L和5000mg/L的工业废水，如采用厌氧法处理，以何种反应器为好？（假定SS为1000mg/L）。第十章自然条件下的生物处理法1．自然条件下生物处理法的机理和条件与人工条件下生物处理法有何异同？2．稳定塘有哪些类型？它们的处理机理和运行条件有何区别？3．为什么说污水灌溉必须积极而又慎重地进行？4．今有30万人口的城市污水，拟用自然条件下的生物处理法进行处理。在该城市地处华北京津唐地区和华南沿海的两种情况下，试分别拟定一个处理、利用方案，并对相应构筑物进行简要的设计计算。第十一章中和法1．如何确定不同浓度酸碱废水的处理方法？2 ．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。3．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？4．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？5．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%）。6．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。7．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。第十二章化学沉淀法1．如何确定氢氧化物沉淀法处理重金属废水的pH条件？2．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）。3．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。4．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？5．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。6．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。第十三章氧化还原法1．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。2．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。3．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？4．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。5．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？ 6．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。7．试述电解法处理含铬废水的原理。第十四章化学消毒法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．试推导式（14-8），并讨论溶液pH值对氯的消毒作用的影响。3．讨论式（14-3）的物理意义，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？第十五章吸附法1．在废水处理中最常用的吸附等温模式有哪几种？它们有什么实用意义？2．某工业废水拟用活性炭A和B吸附有机物（以BOD表示），经静态吸附实验获得如表15-1中的平衡数据，试求两种炭的吸附等温式，并选择活性炭的种类，说明选择的主要依据是什么？表15-1吸附平衡数据（1L废水样中加入活性炭1g）废水初始浓度（mg/L）平衡浓度（mg/L）活性炭A活性炭B102040801603200.521.22.911.130.080.10.51.052.35.922.260.23．如何绘制动态吸附的穿透曲线？它能为设计提供什么资料？4．试分析活性炭吸附法用于废水处理的优点和适用条件，目前存在什么问题？5．某炼油厂废水经生化处理后，为了继续提高水质，拟进一步采用活性炭吸附法进行深度处理。根据试验结果，确定主要设计参数为：（1）处理能力（即处理废水量）Q为300m3/h；（2）采用两套吸附装置并联同时运行，即n=2；（3）空塔速度vL=12m/h；（4 ）废水与活性炭接触时间T为30min；（5）通水倍数W为6m3/kg炭。试计算：（1）吸附塔的总面积F；（2）每个吸附塔的面积f；（3）每个吸附塔的直径D；（4）每个吸附塔的炭层高度H；（5）每天需要的活性炭重量G。6．在吸附装置设计计算的方法中，博哈特-亚当斯法的基本原理和方法的要点是什么？7．通过实验获得的资料列于表15-2。今有一有机废水，流量为2.262m3/h，初始浓度为10mg/L，用活性炭吸附法处理后需使有机物降到0.5mg/L。吸附柱的内径取定0.6m，炭床（层）高度1.5m。试用博哈特-亚当斯法计算每一吸附周期的工作时间、每年更换活性炭的次数、年需用炭量、有机物的去除量及吸附效率。表15-2动态实验数据实验号线速度（m/h）炭层深度（m）穿透时间（h）160.51.01.5750162627252120.51.02.017552512503241.02.03.01505507254481.03.05.050325625第十六章离子交换法1．离子交换树脂有哪些性能？它们各有什么实用意义？2．由实验总结得出的离子交换选择性有哪些主要规律？3．以RNa树脂交换废水中的Cd2+为例，推导不等价离子交换的平衡关系式，并画出其概括性平衡曲线。4．什么叫做离子交换选择性系数？它有何重要意义？5．试画出离子交换法处理含铬电镀废水的工艺流程图，说明各交换柱的作用。6．某化工厂每小时从生产过程中排放出来的废水为100m3，其水质如表16-5所示。表16-5某化工厂废水成分 阳离子浓度（mg/L）阴离子浓度（mg/L）Na+Ca2+Mg2+Ni2+Cu2+合计400.0012.3025.507.585.97451.35HCO3-Cl-SO42-SiO2合计63.4376.0427.430.0896.8（1）试将给出的废水水质换算成碳酸钙硬度来表示。（2）现计划将废水用Na型的弱酸性阳离子交换树脂进行处理，除去钙、镁硬度成分和镍、铜重金属离子，而且处理水要回收再用。试求出树脂用量和再生剂用量。（3）通过上述阳离子交换得到的处理水，其中含盐浓度还很高，现决定将这种处理水的50m3/h进行部分脱盐，要求脱盐后软水中的溶解性固体浓度为300mg/L。试计算软化所需要的交换树脂量和再生剂用量（Na型弱酸树脂的交换周期可取24h。阳-阴离子串联复床脱盐装置可设两套，一套脱盐时另一套再生，每套交换周期可取12h。第十七章膜分离法1．膜分离技术的主要特点有哪些？膜分离法有哪几种？2．今有膜对n=50、级（段）数为1的电渗析器，已知它的运行资料列于表17-6，试求该电渗析器的电流效率。表17-6某电渗析器运行资料淡水产量m3/h电流（A）电压（V）离子浓度（mg/L）SO42-HCO3-Cl-514250原水脱盐水原水脱盐水原水脱盐水262961267623173．试绘制出渗透和反渗透原理示意图。4．反渗透膜与离子交换膜的选择透过性有什么根本上的区别？5．超滤与反渗透在原理、设备构造、运行上有何区别？有何联系？6．怎样应用电压-电流曲线法求电渗析器的极限电流密度ilim？如何通过实验数据利用图解法或解方程法求出威尔逊极限电流密度公式中的水力特性常数K和流速指数n？7．试分析比较扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、液膜分离等膜技术在废水处理方面的应用特点、应用范围、应用条件，以及它们各自的优缺点和应用前景。第十九章废水再用系统的水质处理 1．冷却塔是如何降低水温的？2．如何利用饱和指数和稳定指数来判断循环水的稳定性？3．比较钝化膜型、沉淀膜型及吸附膜型缓蚀剂的作用原理及应用特点？4．城市污水高级处理系统有哪几种组合方式？各有何特点？5．过滤机理有哪几种？现代滤池以何种过滤机理作为发展的基础？6．滤料的基本要求是什么？双层滤料滤池和混合滤池的构造有何异同？7．说明虹吸滤池及无阀滤池的构造及工作过程？第二十章除氮除磷1．简述生物硝化和反硝化的原理。各自的影响因素有哪些？2．反硝化脱氮反应中为什么要补加有机碳源？以甲醇为有机碳源时，为什么要较化学剂量过量投加？3．利用化学沉淀法除磷时，投加药剂的位置有几种？各自有什么特点？4．简述A2/O系统除磷、脱氮、除BOD5的基本原理。5．如果在二级生化处理后采用石灰沉淀除磷，往往还要再加入CO2，其道理是什么？加CO2后的沉淀物主要是什么？第二十一章水体自净与废水排放1．河流、湖泊和海洋的水体特征，主要有哪些异同点？2．河流水体的主要自净机理是什么？氧垂曲线主要描述什么作用与过程？3．怎样辨别河流的受污状况与自净能力？4．湖泊水库中可能出现何种污染状况？会带来什么严重后果？5．废水排入海水中，为什么能形成表面场和浸场两种废水场？6．试述海湾污染与自净的主要过程。7．应怎样考虑废水流入河流、湖泊、海洋的排放方式？8．一条大河的自净常数f=2.4，k1=0.23d-1，河水和废水混合在受污点的起始亏氧量为Da=3.2mg/L，起始La=20.0mg/L。试求：（1）距受污点1d流程处的亏氧量；（2）亏氧临界点的时间tc与亏氧量Dc；（3）最大复氧速率点的时间ti与亏氧量Di。第二十二章污泥的处理与利用1．污泥好氧消化的目的是什么？F/M比值增大时，为什么细胞分解速率降低？2．简述厌氧消化池的构造与各附属设施的作用。3．在污泥厌氧消化试验中，若消化池的有效容积为8L，每天投加污泥一次，投加量为0.8L，污泥含水率为95%，惰性物质占55%，挥发物的COD为0.6kg/kg ，试计算体积投配率（%），挥发物负荷（kg/m3·d）、COD负荷（kg/kg·d）及消化天数。4．有哪些措施可以加速污泥的消化过程？5．污泥消化池进泥含水率为95%，固体物质中有机物占50%，出泥含水率为96%，固体物质中有机物占35%，求消化池的有机物去除率。第二十三章废水处理站的设计1．通过调查研究了解国内各设计院规定的设计程序及审批制度。2．确定废水处理工艺流程时，要考虑哪些因素？试以某小区生活污水和某厂镀铬废水为例，分别予以说明。3．设计城市污水二级处理站时，如何确定设计流量？沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等是否采用同一设计流量？为什么？4．通过调查，收集城市污水二级处理站的有关经济指标：（1）处理1m3/d污水的基建费用；（2）处理1m3污水的直接运行费用（包括动力费用及药剂费用）；（3）去除1kg的BOD5的电费；（4）污泥浓缩及脱水的直接运行费用。5．废水处理站的总体布置包括哪些内容？布置时要考虑哪些因素？第二十四章水环境区域性综合防治1．与废水单独处理相比较，区域性综合防治有哪些优点？2．为什么应逐步推行污染物总量控制的路线？