【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 15 水中懸浮物能否黏附于氣泡上取決于哪些因素？實(shí)現(xiàn)氣浮分離過程的必要條件是污染物粘附在氣泡上。這與氣、液、固三相介質(zhì)間的相互作用有關(guān)。根據(jù)熱力學(xué)的概念，氣泡和顆粒的附著過程是向使體系界面能減少的方向自發(fā)地進(jìn)行的。θ→0186。，該物質(zhì)不能氣??；θ＜90186。，該物質(zhì)附著不牢，易分離；θ→180186。，該物質(zhì)易被氣浮。其中：θ為氣、顆粒與水的接觸角。217 水的軟化與除鹽在意義上有何差異？水的軟化是降低水中Ca2＋、Mg2＋含量，防止管道、設(shè)備結(jié)垢的處理。 水的除鹽則是降低部分和全部含鹽量的處理。218 水的軟化方法有幾種？各有什么特點(diǎn)？① 加熱軟化法——借助加熱把碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化成溶解度很小的CaCO3 和Mg(OH)2沉淀出來，達(dá)到軟化的目的。此法只能降低碳酸鹽硬度，不能降低非碳酸鹽硬度。目前在工業(yè)上已經(jīng)很少采用了。 ② 藥劑軟化法 在不加熱的條件下，用化學(xué)藥劑將Ca2＋、Mg2＋以CaCOMg(OH)2的形式沉淀，以去除絕大部分Ca2＋、Mg2＋，達(dá)到軟化的目的。常用藥劑法為石灰法、石灰純堿法、石灰石膏法。由于CaCO3和Mg(OH)2在水中仍有很小的溶解度，所以經(jīng)此法處理后的水仍有殘余硬度，仍然會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢問題。 ③ 離子交換法用離子交換劑上的可交換離子Na+與Ca2＋、Mg2＋交換，其他陰離子成分不改變。該法可較徹底的脫除水中的Ca2＋、Mg2＋，較前兩個(gè)方法優(yōu)越。 219 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？試述其主要性能。廢水處理中常用的離子交換劑為離子交換樹脂。它是人工合成的高分子化合物，由樹脂本體（母體）和活性基團(tuán)兩個(gè)部分組成。樹脂本體通常是苯乙烯的聚合物，是線性結(jié)構(gòu)的高分子有機(jī)化合物。因樹脂本體不是離子化合物不具有離子交換能力，需經(jīng)適當(dāng)處理加上活性基團(tuán)后，才成為離子化合物，才具有離子交換能力?；钚曰鶊F(tuán)由固定離子和活動(dòng)離子組成，前者固定在樹脂網(wǎng)狀骨架上，后者則依靠靜電力與前者結(jié)合在一起，兩者電性相反，電荷相等。 221 試述離子交換工藝的操作程序。離子交換的運(yùn)行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個(gè)步驟。 （1）交換：離子交換劑上的可交換離子與溶液中其他同性離子間的交換反應(yīng)。主要與樹脂性能、樹脂層高度、水流速度、原水濃度以及再生程度有關(guān)。 （2）反洗：目的在于松動(dòng)樹脂層，以便再生時(shí)再生液分布均勻，同時(shí)還及時(shí)清除積存的雜質(zhì)、碎粒和氣泡。 （3）再生：交換反應(yīng)的逆過程，用較高濃度的再生液恢復(fù)樹脂的交換能力。 （4）清洗：將樹脂層中殘余的再生廢液清洗掉，直至符合出水水質(zhì)要求。222 試述離子交換工藝在廢水處理中的應(yīng)用范圍。（1）軟化 一般采用鈉型陽離子交換柱（固定型單床），再生液用飽和NaCl溶液。圖255 鈉型離子交換柱。 （2）除鹽 需用H+型陽離子交換柱（金屬離子與H+交換）與OH型陽離子交換柱（各酸根離子與OH交換）串聯(lián)工藝。圖256 H＋柱和OH－柱串聯(lián)除鹽。 （3）重金屬廢水的處理和金屬的回收 223 活性炭吸附的基本原理是什么？吸附作用主要發(fā)生在活性炭?jī)?nèi)部細(xì)孔的表面。每克吸附劑所具有的表面積稱為比表面積?；钚蕴康谋缺砻娣e可達(dá)500～1700m2/g。 活性炭的吸附量不僅與比表面積有關(guān)，而且還取決于細(xì)孔的構(gòu)造和分布情況。這些細(xì)孔的構(gòu)造主要和活化方法及活化條件有關(guān)。細(xì)孔的大小不同，在吸附中所引起的主要作用也就不同。其中大孔主要為擴(kuò)散提供通道，影響擴(kuò)散速度；過渡孔在吸附質(zhì)孔徑小時(shí)影響擴(kuò)散速度，小孔決定吸附量；在吸附質(zhì)分子大時(shí)，影響吸附速度，小孔此時(shí)不起作用。圖257 活性炭的微孔結(jié)構(gòu)。 活性炭的吸附特性不僅與細(xì)孔構(gòu)造和分布情況有關(guān)，而且還與活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 224 吸附等溫線有幾種？各種等溫線的意義何在？吸附等溫線按形狀可分為幾種類型，其中有代表性的有Langmuir（朗格謬爾）型、BET型和Freundlich（弗倫德利希）型。225 活性炭吸附操作有幾種類型？各有什么特點(diǎn)？活性炭吸附操作類型：間歇吸附、連續(xù)吸附、流化床吸附。226 試分析幾種膜分離技術(shù)的原理和特點(diǎn)與應(yīng)用電滲析——在直流電場(chǎng)的作用下，利用陰陽離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽離子的選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），使溶質(zhì)與水分離的物化過程。 滲析法——在半透膜高濃度溶液的一側(cè)施加足夠的壓力（超過溶液的滲透壓），使溶劑從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)流動(dòng)的過程。隨著反滲透膜制造技術(shù)及裝置的迅速發(fā)展與完善，反滲透工藝已在海水及苦咸水淡化、飲用水處理、高純水制備等領(lǐng)域得到了較多的應(yīng)用。在電鍍、食品工業(yè)等廢水處理方面也有應(yīng)用。 微濾、超濾和納濾等——依靠壓力和膜進(jìn)行工作，制膜的原料也是醋酸纖維素或聚酰胺、聚砜等，但刪去熱處理工序，使制成的膜孔徑較大，能夠在較小的壓力下工作，而且有較大的水通量。微濾技術(shù)適合于去除膠體、懸浮固體和細(xì)菌，現(xiàn)多用于取代深床過濾，降低出水濁度，強(qiáng)化水的消毒，有時(shí)也作反滲透的預(yù)處理。超濾能去除相對(duì)分子量大于1000～100000的物質(zhì)，如膠體、蛋白質(zhì)、顏料、油類、微生物等。納濾又稱低級(jí)反滲透，可分離相對(duì)分子量大于200～400的物質(zhì)，如硬度離子、色素等，有些較大分子的有機(jī)物也可被除去。 229 微濾、超濾、納濾和反滲析有何區(qū)別？微濾、超濾和納濾等——依靠壓力和膜進(jìn)行工作，制膜的原料也是醋酸纖維素或聚酰胺、聚砜等，但刪去熱處理工序，使制成的膜孔徑較大，能夠在較小的壓力下工作，而且有較大的水通量。微濾技術(shù)適合于去除膠體、懸浮固體和細(xì)菌，現(xiàn)多用于取代深床過濾，降低出水濁度，強(qiáng)化水的消毒，有時(shí)也作反滲透的預(yù)處理。超濾能去除相對(duì)分子量大于1000～100000的物質(zhì)，如膠體、蛋白質(zhì)、顏料、油類、微生物等。納濾又稱低級(jí)反滲透，可分離相對(duì)分子量大于200～400的物質(zhì)，如硬度離子、色素等，有些較大分子的有機(jī)物也可被除去。230 試述加氯消毒的原理。氯氣溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又發(fā)生離解反應(yīng)。平衡受水中氫離子濃度的影響。當(dāng)pH＞4時(shí)，溶于水的Cl2幾乎以HOCl和OCl－的形式存在，極少以Cl2的形式存在。當(dāng)pH＝7時(shí)，HOCl約占80％，OCl－約占20％。一般認(rèn)為，ClHOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明ClHOCl、OCl－三者中，HOCl的殺菌能力最強(qiáng)。 當(dāng)水中有氨存在時(shí)，氯和次氯酸極易與氨化合成各種氯胺。各種氯胺水解后，又會(huì)生成HOCl，因此它們也具有消毒殺菌能力，但不及HOCl強(qiáng)，而且殺菌作用進(jìn)行得比較緩慢。 氯還可以與水中其他雜質(zhì)特別是還原性物質(zhì)起化學(xué)作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等無機(jī)性還原物質(zhì)以及一些有機(jī)性還原物質(zhì)。231 水消毒與殺菌的區(qū)別？水消毒是用物理、化學(xué)方法去除水中的病原菌、病毒和寄生蟲，以保證人類用水的安全和衛(wèi)生。其目的是水中的病原細(xì)菌和其他對(duì)人體健康有害的微生物。消毒和殺菌不同。殺菌是殺滅水中一切微生物。生活污水和某些工業(yè)廢水中含有大量細(xì)菌，有時(shí)還含有較多的病原細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵等。通過一般的廢水處理，它們也還不能全部被去除，為了防止疾病的傳播，在排入水體之前，也需要進(jìn)行消毒。 232 除氯以外，還有哪些消毒方法？發(fā)展前途如何？（一）物理消毒法 加熱消毒：消耗大量燃料，只適合于少量飲用水。 紫外線消毒 紫外線消毒與氯消毒相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①消毒速度快，效率高。據(jù)試驗(yàn)，經(jīng)紫外線照射幾十秒鐘即能殺菌。一般大腸桿菌的平均去除率可達(dá)98％，％。此外還能去除加氯法難以殺死的某些芽孢和病毒。②不影響水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，不增加水的嗅和味。③操作簡(jiǎn)單，便于管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 紫外線消毒的缺點(diǎn)是不能解決消毒后在管網(wǎng)中再污染的問題，電耗較大，水中懸浮雜質(zhì)妨礙光線投射等。 （二）臭氧消毒 臭氧在常溫常壓下為無色氣體，有特臭，強(qiáng)氧化劑，且極不穩(wěn)定，分解放出[O]。[O]具有強(qiáng)氧化能力，是除氟以外最活潑的氧化劑，能殺滅病毒、芽孢等具有頑強(qiáng)抵抗力的微生物。臭氧消毒接觸時(shí)間短，不受水中氨氮和pH的影響，能氧化水中的有機(jī)物，去除水中的鐵、錳，并能去除嗅、味和色度，還能完全去除水中的酚。 但是，臭氧法的主要缺點(diǎn)是基礎(chǔ)建設(shè)投資大、耗電量大；臭氧在水中不穩(wěn)定，容易分解，因而不能在配水管網(wǎng)中保持持續(xù)的殺菌能力；臭氧需邊生產(chǎn)邊使用，不能儲(chǔ)存；當(dāng)水量和水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)臭氧投加量比較困難。 （三）重金屬消毒 銀離子能凝固微生物蛋白質(zhì)，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，達(dá)到殺菌目的。消毒方法有：利用表面積很大的銀片與水接觸，或用電解銀的方法，或使水流過鍍銀的砂粒等。此法的缺點(diǎn)是價(jià)格高，殺菌慢，只能用于少量飲用水的應(yīng)急消毒。至于長期飲用重金屬離子消毒的水對(duì)人體有何影響，尚無定論。 在殺滅湖泊或水庫中的藻類時(shí)，硫酸銅是最常用的化學(xué)藥劑。 （四）綜合消毒法 各種消毒法結(jié)合使用已為國外水廠提倡。如：臭氧－氯消毒。其步驟為：先用臭氧氧化水中酚和消滅病毒，改善水的物理性質(zhì)，然后在水中加氯，保證管網(wǎng)中的滅菌能力。有的水廠也用臭氧－紫外線－氯消毒。第三章 水的生物化學(xué)處理方法31 水中微生物主要分哪幾類？分別簡(jiǎn)單討論它們?cè)趶U水處理過程中所起的作用。細(xì)菌等各類微生物的種類與數(shù)量常與污水水質(zhì)及其處理工藝有密切關(guān)系，在特定的污水中，會(huì)形成與之相適應(yīng)的微生物群落。 細(xì)菌是單細(xì)胞微生物，廢水處理設(shè)備中出現(xiàn)的細(xì)菌種類很多。對(duì)凈化污水有重要作用的細(xì)菌有無色桿菌屬（Achromobacter）、產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬及假單胞菌屬。其中假單胞菌屬是最具有代表性的污水處理的活性細(xì)菌之一，地球上存在的天然有機(jī)物都可以為假單胞菌屬的細(xì)菌所分解。 真菌種類繁多，污水處理中分離出的真菌主要是霉菌。大多數(shù)真菌都是好氧菌，他們具有在溫度較低的環(huán)境條件下生長繁殖的能力，適宜生存的pH范圍是2~9。 藻類都是具有光合作用的自養(yǎng)型微生物，能通過光合作用放出氧氣，對(duì)污水的凈化具有重要的作用。 原生動(dòng)物是極微小的能運(yùn)動(dòng)的微生物，通常為單細(xì)胞生物，生物處理中常見的原生動(dòng)物有肉足綱、鞭毛綱、纖毛綱和吸管綱的動(dòng)物。原生動(dòng)物不僅能吞噬部分有機(jī)物、游離細(xì)菌，降低污水渾濁度，一些原生動(dòng)物還能分泌黏液，促進(jìn)生物污泥絮凝。當(dāng)運(yùn)行條件和處理水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，原生動(dòng)物的種類也隨之變化，因此，原生動(dòng)物能起指示生物的作用。 后生生物在水處理設(shè)備中不常出現(xiàn)。輪蟲是后生動(dòng)物的典型代表，可非常有效的吞食分散和絮凝的細(xì)菌及顆粒較小的有機(jī)物。輪蟲是好氧生物凈化程度的有效指示生物。 在生物處理中，凈化污水的第一和主要承擔(dān)者是細(xì)菌，而原生動(dòng)物是細(xì)菌的首次捕食者，后生動(dòng)物是細(xì)菌的二次捕食者。 32 試簡(jiǎn)單說明活性污泥法凈化污水的基本原理。