小知识点：
1：水中杂质包括溶解物，胶体和悬浮物。尺寸分别为0.1nm-1nm,10nm-100nm,1μm-1mm。
2：悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮，胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉。水中所含胶体通常含有粘土，某些细菌和病毒，腐蚀质及蛋白质等。悬浮物和胶体是使水产生浑浊现象的根源。悬浮物和胶体是饮用水处理的主要去除对象。溶解杂质包括有机物和无机物两类。
3：地下水硬度高于地表水。我国地下水的总硬度通常在60-300mg/L(以Cao计)之间，少数地区可达到300-700mg/L。
4：生活饮用水卫生标准GB2006，一共106项指标（增加5项），包括感官性状和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标和放射性指标。浑浊度不超过1度；游离余氯在与水接触30min后不应低于0.3mg/L，集中式给水除出水厂应符合上述要求外，管网末梢水不应低于0.05mg/L。
5：软化方法主要有:离子交换法和药剂软化法。
6：对于不受污染的地表水，饮用水处理对象主要是去除水中悬浮物、胶体和致病微生物。常规处理十分有效（即混凝、沉淀、过滤、消毒）；对于污染水源，需在常规处理工艺前加预处理，后加深度处理。预处理和深度处理的对象主要是水中有机污染物。
7：预处理方法主要有：粉末活性炭吸附法，臭氧或高锰酸钾氧化法，生物氧化法等；深度处理主要有:粒状活性炭吸附法，臭氧-粒状活性炭联用法或生物活性炭法，化学氧化法，光化学或超声波-紫外线联用法等物理化学氧化法，膜滤法等。
8：传递机理可分：主流传递，分子扩散传递和紊流扩散传递。 9：理想反应器模型包括：完全混合间歇式反应器（CMB型）；完全混合连续式反应器（CSTR型），推流式反应器（PF型）。
10：混凝过程涉及三方面的问题：水中胶体粒子的性质，混凝剂在水中的水解物种以及胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。 11：胶体失去稳定性的过程叫称“凝聚”，脱稳胶体相互聚集称“絮凝”。“混凝”是凝聚和絮凝的总称。
12：胶体稳定性分“动力学稳定”和“聚集稳定”两种。动力学稳定系指颗粒布朗运功对抗重力影响的能力；聚集稳定系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。
13：DLVO理论。胶体的聚集稳定性并非都有静电斥力引起的，对于典型的亲水胶体而言，水化作用是胶体聚集稳定性的主要原因。
14：混凝机理包括：电性中和、吸附架桥、网捕或卷扫、压缩双电层。 15：混凝机理分析判断 P260上。
16：混凝剂按化学成分可分为无机和有机两大类。
17：目前生产的聚合氯化铝的碱化度一般控制在50%-80%之间。 18：助凝剂的作用往往是为了改善絮凝体的结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实，作用机理是高分子物质的吸附架桥。
19：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的，主要是使药剂快速均匀地分散与水中以利于混凝剂快速水解、聚集及颗粒脱稳。混合通常在10-30s至多不超过2min即告完成。搅拌强度按速度梯度计，一般G在700-1000s-1之内。在絮凝阶段，以同向絮凝为主。絮凝阶段，平均G在20-70s-1范围内，GT=1*104-1*105
范围内。
20：影响混凝效果的主要因素包括水温、水化学特性、水中杂质性质和浓度以及水力条件等。（怎样影响？）
21：折板夹角采用90°-120°。折板可用钢丝网水泥板或塑料板等拼装而成。波高一般采用0.25-0.40m。
22：给水处理中两种沉淀：自由沉淀和拥挤沉淀。
23：沉速公式 ulDlPCg3)(4Re＜1的范围内，呈层流状态，CD=24/Re,得到斯笃克斯公式 1000＜Re＜25000的范围内，呈紊流状态，CD=0.4,得到牛顿公式}注意公式推导过程 1＜Re＜1000的范围内，呈过渡状态，CD=24/Re0.5,得到阿兰公式 24：拥挤沉淀的整个沉淀筒中可分为4区：清水区、等浓度区、变浓度区及压实区。
25：按照肯奇沉淀理论可得：Ct=C0H0/Ht，上述式子的含义为：高度为H、均匀浓度为Ct沉淀管中所含的悬浮物量和原来高度为H0、均匀浓度为C0的沉淀管中所含的悬浮物量相等。
26：表面沉速在数值上等于截留沉速，但含义不同，后者代表自池顶A开始下沉所能全部去除 颗粒中最小颗粒的沉速。（公式推导)
27：去除率E=颗粒沉速ui/(Q/A)括号中即是表面负荷流量/表面积。
浅池理论：当沉淀池容积一定时，池身浅些则表面积大些，去除率可以提高。 28：在沉淀池中，通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降；Fr数增大使沉淀池中的流态保持稳定，一般Fr数宜大于10-5。降低Re和提高Fr数的有效措施是减小水力半径R。池中纵向分格及斜板、斜管沉淀池都能达到上述目的。沉淀池的水平流速宜为10-25mm/s。
29：平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区和出水区。
30：斜板沉淀池的水流基本属于层流状态，斜管沉淀池的Re多在200以下，甚至低于100。斜板沉淀池的Fr数一般为10-3-10-4，斜管的Fr数将更大。斜管与水平面成60°角。规范规定斜管沉淀池的表面负荷为9-11m3/(m2.h) (2.5-3.0mm/s)
31：澄清池主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。（与沉淀池的优缺点比较） 澄清池基本上分为泥渣悬浮型澄清池和泥渣循环型澄清池（机械搅拌澄清池主要由第一絮凝池和第二絮凝池及分离室组成）
32：过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而部分去除，为滤后消毒创造了良好条件。
33：水中悬浮颗粒能粘附在滤料颗粒上涉及两个问题：迁移机理和粘附机理。 34：颗粒的迁移由以下几种作用引起：拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用等。 35：双层滤料组成：上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料（如无烟煤），下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料（如石英砂）。实践证明，双层滤料含污能力较单层滤料约高1倍以上。
36：直接过滤分为两种方式：接触过滤，即原水经加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备；微絮凝过滤，即滤池前设一简易微絮凝池，原水加药混合后先经微絮凝池，形成粒径相同的微絮粒后即刻进入滤池过滤。 37：滤料必须符合要求（四点）。
38：快滤池冲洗方法有：高速水流冲洗法、气水反冲洗、表面助冲加高速水流反洗。
39：气水反冲的操作方式：先用空气反冲，然后用水反冲；先用气-水同时反冲，
然后再用水反冲；先用空气反冲，然后再用气-水同时反冲，最后再用水反冲。 40：小阻力和中阻力配水系统不采用穿孔管系，而是采用穿孔滤板、滤砖和滤头等。
41：供给冲洗水的方式：冲洗水泵和冲洗水塔或冲洗水箱。
42：V型滤池的主要特点是：可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期；气，水反冲洗再加始终存在的横向表面清洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。
43:消毒是要消除水中致病微生物的致病作用。水的消毒方法很多，包括氯及氯化物消毒，臭氧消毒，紫外线消毒及某些重金属离子消毒等。
44：氯消毒的机理，一般认为主要通过次氯酸HOCL起作用。水中有氯胺时，仍然可以理解为依靠次氯酸起消毒作用。
45：水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性氯或结合氯。自由性氯的消毒性能比化合性氯要高很多。为此，氯消毒可以分为自由性氯消毒和化合性氯消毒。 46：水中加氯量可以分为两类，即需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。（详见4） 47：石灰软化主要是去除水中的碳酸盐硬度以及降低水的碱度。但过量投加石灰，反而会增加水的硬度。
48：常用的离子交换法有Na离子交换法、H离子交换法和H-Na离子交换法。 49：阴离子交换双层床由弱碱301和强碱201*7两种树脂组成。上层弱碱树脂主要用于去除水中强酸阴离子，下层强碱树脂主要用于去除弱酸阴离子。
50：在电渗析的膜界面现象中，极化现象主要发生在阳膜的淡室一侧，而另一沉淀现象则主要发生在阴膜的浓室一侧。 名词解释：
1：返混：停留时间不同的物料之间的混合。
2：混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。
3：胶体稳定性：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
4：胶体保护：当全部胶粒的吸附面均被高分子覆盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚集。
5：碱化度：羟基OH和铝AL的摩尔数之比。
6：水解度：由酰胺基转化为羧基的百分数（一般水解度控制在30%-40%之间）。 7：异向絮凝：由布朗运动索造成的颗粒碰撞聚集。 8：同向絮凝：由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集。
9：助凝剂：投加的以提高混凝效果为目的的某种辅助药剂。
10：截留沉速：反映了沉淀池中所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速 11：滤层含污能力：按整个滤层计，单位体积滤料中的平均含污量。
12：均质滤料：指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。
13：直接过滤：原水不经沉淀而直接进入滤池过滤。
14：冲洗强度：以cm/s计的反冲洗流速，换算成单位面积滤层所通过的冲洗流量，以L/(s.m2)计
15：滤层膨胀度：反冲洗时，滤层膨胀后增加的厚度与膨胀前厚度之比。 16：等速过滤：当滤池过滤速度保持不变，亦即滤池的流量保持不变。 17：变速过滤：滤速随着过滤时间而逐渐减小的过滤。 18：折点加氯：加氯量超过折点需要量时称为折点加氯。
19：湿真密度：树脂溶胀后的质量与其本身的所占体积（不包括树脂颗粒之间的间隙）之比
20：湿视密度：树脂溶胀后的质量与其堆积体积（包括树脂颗粒之间的间隙）之比
21：浓差极化：在电渗析除盐过程中，如果逐渐提高i值，由于离子扩散不及，在膜界面处引起水的离解，H+离子透过阳膜来传递电流，这种膜界面现象是浓差极化。 计算题：
1：反应器和絮凝结合
综合考虑P286习题6与反应器结合，例14-1，例14-2和例14-3 以及P268例题 。 2：P411离子交换过程中某些极限值的计算 P401中公式（21-24）或者（21-27）
问答题： 1：反应器
a：采用CSTR型反应器所需的氯消毒时间几乎是CMB的21.5倍。这是由于CSTR型反应器仅仅是在细菌浓度为最终浓度Ci=0.01C0下进行的，反应速度很低。而在CMB反应器内，开始反应时，反应器内细菌浓度很高（C0），相应的反应速率很快；随着反应的进行，细菌浓度逐渐减小，反应速度也随之降低。直至反应结束时，才和CSTR的整个反应时间内的低反应速度一样。 b：PF型反应器和CMB型反应器的反应时间一样。这是因为：在推流型反应器的起端（或开始阶段），物料是在C0的高浓度下进行反应，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),物料的浓度逐渐降低，反应速率也随之逐渐减小。这与间歇式的反应过程是完全一样的。但它优于间歇式反应器的在于：间歇式反应器除了反应时间外，还需考虑投料和卸料时间，而推流兴反应器为连续操作。
2：平流式沉淀池（重点）
所谓理想沉淀池，应符合以下3个规定：
a:颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中，颗粒之间互不干扰，颗粒的大小，形状和密度不变。因此，颗粒沉速始终不变。
b：水流沿着水平方向流动。在过水断面上，各点流速相等，并在流动过程中流速始终不变。 c:颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。
悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，而与其他因素如水深，池长，水平流速和沉淀时间均无关 。 3：过滤
a：在过滤过程中，当滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深，即出现负水头现象。负水头会导致溶解于水中的气体释放出来形成气囊。气囊对过滤有破坏作用，一是减少有效过滤面积，使过滤时的水头损失及滤层中的孔隙流速增加，严重的会影响滤后水质：二是气囊会穿过滤层上升，有可能把部分细滤料或轻质滤料带出，破坏滤层结构。反冲洗时，气囊更易将滤料带出滤层。避免出现负水头的方法是增加砂面上水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层表面。虹吸滤池、无阀滤池不会出现负水头现象就是这个原因。（重点） b：大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何优缺点？掌握大配水系统的基本原理和公式（17-32）的推导过程。（重点） ① 公式的推导过程 P334-P338 ② “小阻力”是相当于“大阻力”而言的，即指配水系统中孔口阻力较小。由于孔口阻力与孔口总面积或开孔比成反比，故开孔比越大，阻力
越小。一般规定：α=0.20%-0.25%是大阻力配水系统；α=0.60%-0.80%是中阻力配水系统；α=1.0%-1.5%是小阻力配水系统。 ③ 大阻力配水系统的优点是配水均匀性好。但结构较复杂；孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难。此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可以克服上述缺点。 4：顺流再生固定床和逆流再生床的优缺点： 顺流再生缺点①树脂层上层再生程度高，而越是下部，再生程度越差②在软化工作期间，出水剩余硬度较高③软化工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，出水硬度提前超过规定指标，导致变换器过早失效，降低了设备的工作效率。
逆流再生：再生时，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，然后再生饱和程度高较高的中、上层树脂。这样，再生液被充分利用，再生液用量显著降低，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。 5：强碱阴床设置在强酸阳床之后的原因于： ① 若进水先通过阴床，容易生成CaCO3、Mg(OH)2沉积在树脂层内，使强碱树脂交换容量降低 ② 阴床在酸性介质中易于进行离子交换，若进水先经过阴床，更不利于去除硅酸，因为强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附差的多。 ③ 强酸树脂抗有机物污染的能力胜过强碱树脂。 ④ 若原水先通过阴床，本应该由除二氧化碳器去除的碳酸，都要由阴床承担，从而增加再生剂用。
第十五章 混凝
思考题
1、何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
答：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。原因P255最后一段。
2、混凝过程中，压缩双电层和吸附-电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
答：压缩双电层机理：由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。
吸附-电中和机理：胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或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电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ξ电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释。因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。