给水工程课后思考题答案 下载本文

了大型阀门,造价较低,其构思巧妙,工作可靠,常用于工业及城镇中、小型水厂。虹吸滤池、移动罩滤池、压力滤池、单阀滤池、双阀滤池等,器工作原理与普通快滤池无大差别。只是操作上有所不同。一般都适用于任何规模的水厂,但移动罩滤池较适用于大、中型水厂,以便充分发挥冲洗罩使用效率。

第十八章 消毒

1.目前水的消毒方法主要有哪几种?简要评述各种消毒方法的优缺点。

目前水的消毒方法主要有:氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺消毒、漂白粉消毒、次氯酸钠消毒、臭氧消毒、紫外线消毒。

氯消毒优点是经济有效,使用方便。缺点是受污染水经氯消毒后往往产生一些有害健康的副产物,例如三氯甲烷。

ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。

1)ClO2的最大优点是不会与水中有机物作用生成三氯甲烷。2)消毒能力比氯强,故在相同条件下,投加量比Cl2少;3)ClO2余量能在管网中保持很长时间;4)消毒效果受水的pH值影响极小;5)作为氧化剂,ClO2能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。它与酚起氧化反应,不会生成氯酚。

缺点是:ClO2本身和ClO2-对人体红细胞有损坏。

氯胺消毒的优点:1)当水中含有有机物和酚时,氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭,同时大大减少THMs产生的可能;2)能保持水中余氯较久,适用与供水管网较长的情况。缺点是:杀菌力弱。

次氯酸钠消毒优点是:用海水或浓盐水作为原料,产生次氯酸钠,可以现场配置,就地投加,适用方便,投量容易控制。缺点是需要有次氯酸钠发生器与投加设备。

臭氧消毒优点:不会产生三卤甲烷等副产物,其杀菌和氧化能力均比氯强。缺点是:中间产物可能存在毒性物质或致突变物;臭氧生产设备较复杂,投资较大,电耗也较高。 漂白粉一般用于小水厂或临时性给水。

2.什么叫自由性氯?什么叫化合性氯?两者消毒效果有何区别?简述两者消毒原理。 自由性氯是Cl2、HOCl 与OCL-的统称。

17

水中所含的氯以氯胺存在时,称为化合性氯。自由性氯的消毒效果比化合性氯高得多。但是自由性氯消毒的持续性不如化合性氯,后者的持续消毒效果好。

自由性氯消毒作用的机理:一般认为主要通过次氯酸HOCl起作用。HOCl为很小的中性分子,只有它才能扩散到带负电的细菌表面,并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部,当HOCl分子到达细菌内部时,能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。pH值越低则消毒作用越强。 化合性氯消毒作用的机理:当水中含有氨氮,加入氯时,产生如下反应:

Cl2+H2O→HOCl+HCl NH3+HOCl→NH2Cl+H2O NH2CL+HOCl→NHCl2+H2O NHCl2+HOCl→NCl3+H2O

从消毒效果而言,水中有氯胺时,仍然可理解为依靠次氯酸起消毒作用。只有当水中的HOCl因消毒而消耗后,反应才向左进行,继续产生消毒所需的HOCl。因此当水中存在氯胺时,消毒作用比较缓慢,需要较长的接触时间。

Ps:当pH值低时,NHCl2所占比例大,消毒效果较好。 3 .水的pH值对氯消毒作用有何影响?为什么?

PH值越低消毒作用越强。氯消毒作用的机理,主要通过次氯酸HOCl起作用。OCl-杀菌能力比HOCl差得多。pH值高时OCl-较多。当pH大于9时,OCl-接近100%;pH值低时,HOCl较多,当pH小于6时,HOCl接近100%。当pH=7.54时,HOCl和OCl-大致相等。 4.什么叫折点加氯?出现折点的原因是什么?折点加氯有何影响?

水中有机物主要为氨和氮化物,其实际需氯量满足后,加氯量增加,余氯量增加,但是后者增长缓慢,一段时间后,加氯量增加,余氯量反而下降,此后加氯量增加,余氯量又上升,此折点后自由性余氯出现,继续加氯消毒效果最好,即折点加氯。

原因:当余氯为化合性氯时,发生反应,使氯胺被氧化为不起消毒作用的化合物,余氯会逐渐减小,但一段时间后,消耗氯的杂质消失,出现自由性余氯时,随加氯量增加,余氯又会上升。

利:当原水受严重污染,它能降低水的色度,去除恶臭,降低水中有机物含量,提高混凝效果。 弊:水中有机污染物与氯生成三卤甲烷,必须预处理或深度处理。

18

Ps:废水中的NH3-N可在适当pH值,利用氯系的氧化剂(如Cl2、NaOCl)使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)之后,再氧化分解成N2气体而达脱除之目的。此处理方法一般通称为折点加氯法除氨氮。

5.什么叫余氯?余氯的作用是什么?

余氯:在饮用水氯消毒中,以液氯为消毒剂时,液氯与水中还原性物质或细菌等微生物作用之后,剩余在水中的氯量称为余氯,它包括游离性余氯和化合性余氯。 作用:抑制水中残余病原微生物的再度繁殖。

6.制取ClO2有哪几种方法?写出它们的化学反应式并简述ClO2消毒原理和主要特点。 制取ClO2的方法主要有: (1)用亚氯酸钠和氯制取

+HCl+2NaClO2→2ClO2+2NaCl+H2O Cl2+H2O→HOCl+HCl HOClCl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl (2)用酸与亚氯酸钠反应制取

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O

10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+Na2SO4+4H2O+2HCl

消毒原理:二氧化氯既是消毒剂,又是氧化能力很强的氧化剂。 ClO2对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力,从而有效地破坏细菌内含巯基的酶, ClO2可快速控制微生物蛋白质的合成,故ClO2对细菌\\病毒等有很强的灭活能力。

主要特点:(1)不会与水中有机物作用生成三卤甲烷(2)消毒能力比氯强,在相同条件下,投加量比Cl2少。(3)ClO2余量能在管网中保持很找时间,即衰减速度比Cl2慢。(4)由于ClO2不水解,故消毒效果受水的PH值影响极小。(5) ClO2本身和副产物ClO2对人体红细胞有损害。 7.用什么方法制取O3和NaOCl?简述其消毒原理和优缺点.

?O3:在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器高压放电产生的.臭氧所氧化作用分直接作用和间接作用两种。臭氧直接与水中物质反应称直接作用。间接作用是指臭氧在水中可分解产生二级氧化剂---氢氧自由

19

基·OH。它是一种非选择性的强氧化剂,可以使许多有机物彻底降解矿化,且反应速度很快。有关专家认为,水中OH-及某些有机物是臭氧分解的引发剂或促进剂.臭氧消毒机理实际上仍然是氧化作用。臭氧化可迅速杀灭细菌﹑病菌等.

优点:不会产生三卤甲烷等副产物,其杀菌和氧化能力比氯强。

缺点: 中间产物可能存在毒性物质或致突变物;臭氧生产设备较复杂,投资较大,电耗也较高。

NaOCl:次氯酸钠是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得. NaCl+H2O→NaOCl+H2 次氯酸钠消毒作用仍依靠HOCl.次氯酸钠在水中存在如下反应: NaOCl+H2O→HOCl+NaOH 产生的次氯酸具有消毒作用.

优点:用食盐作为原料,采用次氯酸钠发生器现场制取,就地投加,使用方便,制作成本就是食盐和电耗费用。缺点:不宜贮运,易分解。适用范围:常用于小型水厂。

第十九章 水的其它处理方法

1.水中含铁、锰、高氟等会有什么危害?

答:含铁、锰会使水有色、臭、味,水质影响工业产品质量,使用具染色,洗涤染渍。铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌,阻塞管道,有时自来水会出现红水。

长期饮用含高氟量高的水可引起慢性氟中毒,特别是对牙齿和骨骼产生严重危害。 2.为了加快铁的氧化速率,可以采取什么措施并说明理由。

答:措施1)PH>5.5时,氧化速率与『OH-』2成正比,故增大PH值可加快速率; PH<5.5时,氧化速率是非常缓慢的。

2)有催化剂如氢氧化铁覆盖膜可以加快氧化速率。

3)提高曝气效果。可以将空气以气泡形式分散于水中,或将水流分散成水滴或水膜状于空气中,以增加水和空气的接触面积和延长曝气时间,提高传质效果。 3.地下水除铁时常用什么工艺?为什么地下水除锰比除铁困难? 答:地下水常采用曝气氧化工艺:原水→曝气→催化氧化过滤。

由于铁的氧化还原电位低于锰,容易被O2氧化,相同PH时二价铁比二价锰的氧化速率快,以致影

20