给水工程课后思考题答案

加氯量增加，剩余氯也增加，当继续加氯时，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，随着加氯量的进一步增加，剩余氯又上升了。这就称为折点加氯。

1区：无余氯，消毒效果不可靠；

2区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl；

3区：2NH2Cl+HOCl N2 +HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B；

4区：胺与HOCl反应完，自由性余氯增加。

（2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物

（3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成THMs后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。 5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？(7’)

答：抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚须维持少量剩余氯，这部分剩余氯称做余氯。即加氯量超过需氯量时，剩余的那部分氯称做余氯。

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。

答：1）、主要的制取方法：

a、用亚氯酸钠NaClO2和氯Cl2制取，反应如下 Cl2+H2O?HOCl+HCl

HOCl+HCl+2 NaClO2?2ClO2+2NaCl+H2O 总反应式 Cl2+2 NaClO2?2ClO2+2NaCl b、用酸和亚氯酸钠NaClO2制取，反应如下 5NaClO2+4HCl4?ClO2 +2H2O

10NaClO2+5H2SO48?ClO2+5Na2SO4+ 4H2O 2）、消毒机理：它与微生物接触时，对细胞壁有较强的吸附力和穿透能力，可有效的氧化细胞内的酶以损伤细胞或抑制蛋白质的合成来破坏微生物。

3）、主要特点：

A、物理和化学性质—— 易溶于水，室温下溶解度是Cl2的5倍。在水中以水合分子的形式存在，不易发生水解作用，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中发生歧化反应。生成亚氯酸盐和氯酸盐，氧化能力是Cl2的2.63倍，易爆炸。

B、消毒特点—ClO2消毒是利用了其强氧化作用，它可降解农药和多芳香烃的难降解的物质，当pH=9时，可以很快的将水中的S和P氧化除去。当pH =4～9时，可将水中的有致癌作用的THMs氧化除去。消毒效果好，且不生成有机卤代物。 7、用什么方法制取O3和NaOCl？简述其消毒原理和优缺点。(8’)

答：详细见下表： 名称 制取方法 消毒机理的优缺点 优点：除色除臭效果好，杀菌氧化能力均比氯在现场用空气和纯氧发生器O3 强，溶于水后使DO增加，无毒缺点：投资运放电产生的 行成本高，无后续杀菌能力 NaOCl+ H2O ?HOCl+NaOH即NaOCl的消用发生器的钛阳极电解食盐毒机理同氯气。优点：经济有效，有后续杀毒水制得NaCl+ H2O ? NaOCl 能力，技术成熟。缺点：对某些芽孢病毒无效，NaOCl+ H2? 有臭味，有消毒副产物THMs

19章：

1、水中含铁、锰、高氟等会有什么危害？(8’)

答：1）、含铁量高时，有铁腥味，影响水的口感；作为造纸，纺织，印染，化工和皮革精制等生产用水，会降低产品质量；含铁水会使家庭用具发生锈斑，洗涤衣物出现黄色或棕色的斑迹；铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌，堵塞管道，有时自来水会出现红水。

2）、含锰量高的水所产生的问题铁的情况相似，例如使水有色，味，臭，损坏纺织，造纸，酿酒，食品等工业产品的质量，家具器具会被污染成棕色或者黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑迹。

3）、长期饮用含氟量高的水会引起慢性氟中毒，特别是对牙齿和骨骼产生严重危害，轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落，重者则骨关节疼痛，甚者骨骼变形，完全丧失劳动力。

2、为了加快铁的氧化速度，可以采取什么措施并说明理由。(7’)

答：措施：设法升高氧化还原电位和PH值。

原因：a当氧化剂的氧化电位远远大于铁时，则Fe2+被更快的氧化为Fe3+； b根据反应动力学有，铁的氧化速率为 dln[Fe2+]/dt=-k [OH-]2

即氧化速率和[OH-]2成正比，所以高的PH值可以加快铁的氧化。 3、地下水除铁时常用什么工艺？为什么地下水出锰比除铁困难？(7’)

答：除铁常用工艺为

O2?含铁地下水?曝气?接触过滤?消毒?出水

铁和锰的性质相似，但是铁的氧化还原电位比锰低，所以容易被O2氧化，相同pH值时Fe2+比Mn2+的氧化速率快，以致影响Mn2+的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。

5、除铁、除锰滤料的成熟期是指什么？任何滤料是否需到成熟期后才出现催化氧化作用？(8’)

答：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；

不同的滤料的成熟期时间长短不一样，只要形成铁质氧化物薄膜就有催化氧化作用，不一定要等到成熟期后才出现催化氧化作用，但是，催化氧化作用一但形成即恒定不变。

8、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，两者有什么关系？(7’)

答：（1）、接触时间：活性炭床容积除以流量，或者炭床厚度除以流速所得的时间； （2）、泄露时间：流量一定时，从活性炭池开始进水到出水开始不符合水质要求时所经历的时间；

两者关系：接触时间和泄露时间有内在的联系，因为当流速或流量一定时增减炭床厚度或炭床厚度一定时改变流速，都可以改变接触时间，而接触时间的改变可影响活性炭的泄露时间和吸附容量。

10、什么叫生物活性炭法，有什么特点？(8’)

答：生物活性炭法：臭氧和活性炭去除饮用水中有机物时，活性炭滤料表面有大量微生物，出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长，于是发展成为一种有效的给水深度处理方法，即生物活性炭（BAC）法。

去除mg/L级浓度的溶解有机碳（DOC）和三氯甲烷前体物（THMFP），以及ng/L到g/L级的有机物；增加水中溶解氧，利于好氧微生物的活动，促使活性炭部分再生，从而延长了再生时间。

11、目前应用最广的除氟方法是什么？原理如何？(8’)

答：目前应用最广的除氟方法是活性氧化铝法。活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5，当水的PH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时可去除阳离子，因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。

活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下： （Al2O3）n?2H2O＋SO42-→(Al2O3)n?2H2SO4+2OH-

除氟时的反应为：

(Al2O3)n?2H2SO4+2F-→(Al2O3)n?2HF+SO42-

活性氧化铝失去除氟能力后，可用1％～2％浓度的硫酸铝溶液再生： (Al2O3)n?2HF+SO42-→(Al2O3)n?2H2SO4+2F-。

21章：

4、试说明石灰软化时水中发生的化学反应。(7’)

答：石灰软化过程包括下面几个反应：

CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O

Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O Mg（HCO3）2+ Ca(OH)2→2CaCO3↓+MgCO3+2H20 MgCO3+Ca（OH）2→2CaCO3↓+Mg（OH）2↓

5、石灰软化处理后水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？(8’)

答：经石灰处理后，水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.25～0.5mmol/L，剩余碱度约0.8～1.2mmol/L，硅化合物可去除30%～35%，有机物可去除25%，铁残留量约0.1mg/L。

熟石灰虽然能与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成氢氧化镁，但同时又产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度：

MgSO4+ Ca(OH)2→Mg（OH）2↓+CaSO4 MgCl2+ Ca(OH)2→Mg（OH）2↓+CaCl2

所以，单纯的石灰软化是不能降低水的非碳酸盐硬度的。

6、与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？(7’)

答：逆流再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度较高的中、上层树脂。这样，再生液被充分利用，再生剂用量显著降低，并能保证底层树脂得到充分再生。软化时，处理水在经过相当软化之后又与这一底层树脂接触，进行充分交换，从而提高了出水水质。

7、实现逆流再生的关键是什么？(7’)

答：逆流再生固定床运行若干周期后要进行一次大反洗，以便去除树脂层里的污物与碎粒。大反洗后第一次再生时，再生剂耗量适当增加。逆流再生要用软化水清洗，否则底层已再生好的树脂在清洗过程中又被消耗，导致出水质量下降，失去了逆流再生的优点。另外，关于再生液分配均匀以及中间排水装置加固等问题亦应给予足够的重视。