武漢輕工大學

期末大作業(yè)

課

程

名

稱：水工藝設備基礎

考

核

類

別：

期末考核

課

程

教

師：

學

院

土建學院

專

業(yè)

給排水工程

班

級

給排水1701

姓

名

學

號

成績

課程教師

簽

名

備

注

答題正文:

一.簡答題

1.簡單概括金屬材料的性能包括哪幾個方面內容？你認為水工藝設備對金屬材料的哪些性能要求更高？水處理工藝設備常用材料的選擇原則是什么？

答：（1）金屬材料的性能包括物理性能、機械性能、化學性能和工藝性能，這些性能一股都受其化學成分的影響:化學成分的變化對鋼材的基本力學性能如強度及塑韌性等有較大影響，對熱處理效果也有較大影響:物理性能主要指密度、熔點、熱膨脹系數、導熱性、導電性以及彈性模量等:機械性能主要是指彈性、塑性、強度和韌度:化學性能主要是指耐腐蝕性:工藝性能主要是指加工性能，如可焊性、可鍛性、切削加工性、成型工藝性和熱處理性能。

（2）對金屬材料的物理性能、抗腐蝕性能、機械性能要求比較高一些，但在加工制造過程中，會同時考慮其工藝性能。

（3）選擇原則:

①滿足腐蝕方面的要求。有抗腐蝕方面要求，在選材時要做認真的調查研究，了解各種材料的性能才能做到合理的選用。②滿足機械性能(力學性能)的要求。機械性能一般包括強度、剛度、塑性、韌性和冷彎性能等。③滿足材料的經濟性。在滿足設備的使用和加工要求的前提下,選擇材料還要符合經濟性要求，選用的材料市場價格要低，貨源充足，品種規(guī)格齊全。但同一設計，選用的材料品種、規(guī)格應盡量少而集中，這樣便于采購和管理。

2.水處理工藝中的攪拌設備主要由哪些部分組成？常用的攪拌器有哪些？并說明它們的類型、特點和在水處理工藝中應用分別是什么？

答：（1）水處理工藝中的攪拌設備主要由攪拌器、傳動裝置及攪拌軸系三大部分組成。其中攪拌器主要由攪拌槳(或葉輪)和附屬構件組成:傳動裝置由電動機、減速機以及支架等組成:攪拌軸系由攬拌軸、軸承和聯軸器等組成。

（2）水處理工藝中常用攪拌器有槳式攪拌器、推進式攪拌器、渦輪式攪拌器。

（3）①槳式攪拌器:

a、類型:平直葉漿式攪拌器和折葉槳式攪拌器。b、特點:轉速低(1~

100r:/min):對粘度(最高為2Pa.s)較敏感:徑向流:

d/D=0.35~0.8,b/d=0.1~0.25);葉片為2片:

0=45°

或60°

(折葉);流速為1.0~5m/s。

C、應用:用于介質粘度低的液體，主要用于藥劑溶解和混合。②推進式攪拌器:

a、特點:

d/D-0.2~0.5，一般取0.33;

s/d=1

或2,葉片為2、3、4,常取3;轉速為100~500r/min;流速為3~

15m/s;最大粘度為3Pa.s:軸向流。B、應用:藥劑溶解和懸浮操作，-

-般用鑄鐵、鑄銅整體鑄造而成，有時也采用焊接。③渦輪式攪拌器:

a、類型:開啟式和圓盤式兩類:槳葉有平直葉、彎葉和折葉。b.特點:徑向流;

d:L:b-20:5:4,d/D-0.2~0.5,常取0.33;片數為4、6、8:轉10~-300r/min;

流速為4~10m/s:

介質粘度最大為50

Pa.s。c、應用:攪拌器廣泛用丁快速溶解

和進行乳化操作。

3.水處理工藝中污泥濃縮設備主要有哪些？污泥脫水設備主要有哪些？簡單概括帶式壓濾機的基本原理、特點和適用條件是什么？

答：（1）水處理工藝中污泥濃縮設備主要有重力式污泥濃縮池、濃縮機、帶式濃縮機、臥螺式離心機等。

（2）水處理工藝中污泥脫水設備主要有帶式壓濾機、離心脫水機、板框壓濾機、真空過濾機等。

（3）帶式壓濾機:

①基本原理:把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力和張力使污泥脫水:其工作過程包括污泥絮凝、重力脫水、楔形脫水和壓榨脫水(低壓脫水、高壓脫水)四步進行。②特點:帶式壓濾機是連續(xù)運轉的污泥脫水設備，進泥的含水率-一般為96~97%，脫水后濾餅的含水率為70~80%。

操作簡便，可維持穩(wěn)定的運轉，其脫水效果主要取決于濾帶的速度和張力:結構緊湊、簡單，低速運轉，易保養(yǎng):處理能力高、耗電少，允許負荷有較大范圍的變化:無噪聲和振動，易于實現密閉操作。③適用于城市水處理工藝及化工、造紙、冶金、礦業(yè)加工、食品等行業(yè)的各類污泥的脫水處理。

4.膜分離原理是什么？水工藝中常見的膜有哪些？它們的特點、性能及水工藝中的應用是什么？從凈化水質原理方面簡單概括這里面所說的膜與微生物膜有什么區(qū)別？

答：（1）膜分離原理是利用膜的選擇適過性進行分離以及依縮水中離于或分于的設備:通過膜分離設備可實現混合物的組分分離。膜分離條件是存在膜和水中組分存在差別。

（2）水工藝常用的膜是:離子交換膜、反滲透膜和超濾膜。

（3）①離子交換膜:

a、特點:用于電滲析，帶電荷的膜，不同電荷的離子在膜內的遷移速度有很大的差別，這就是離子交換膜對離子透過的選擇性。b、性能:主要由交換容量和含水率來體現的。c、應用:用于電滲析設備。②反滲透膜:

a、特點及性能:選擇性吸附與毛細管流，即界面現象和在壓力下流體通過毛細管的綜合結果:一種多孔性膜，具有良好的化學性質:一種半透膜，只能通過溶液中某種組分，不具有離子交換性質，屬中性膜。b、應用:用于反滲透設備。③超濾膜:

a、特點及性能:過程使用的膜都是微孔膜，微粒是否被截留，除了與操作條件有關外，主要還取決丁微粒的大小和結構以及膜微孔的大小和結構。h.應用，用于超濾設備。

（4）微生物膜凈化原理是利用附著在載體表面上的微生物群體對水中的污染物吸附、氧

化即生物降解、生物吸附、生物絮凝等作用，從而達到凈化水質目的。而這里面所說的膜是指一種具有選擇性的膜，它不是生物的組成體，它是通過膜的選擇透過性進行分離以及濃縮水中污染物，從而達到凈化水質目的。

5.控制金屬電化學腐蝕速度的主要因素是什么？并具體說明它們控制金屬腐蝕速度的原理？設備電化學保護方法有哪些？

答：（1）控制金屬電化學腐蝕速度的主要因素是:極化、鈍化、氫去極化和氧去極化。

（2）原理①極化:電流通過電極，陰極電位減小，陽極電位增大，減小丁電池兩極之間的電位差，降低金屬腐蝕速度。機理可分為活化極化、濃差極化、電阻極化。②鈍化:金屬與介質作用后，失去其化學活性，變得更為穩(wěn)定的現象。機理可分為成相膜理論和吸附理論。③氫去極化:以氫離子還原反應為陰極過程的腐蝕。過程包括水化氫離子脫水、形成吸附氫原子和吸附氫原子脫附。影響因素有金屬材料的性狀、pH值、陰極區(qū)的面積和溫度。④氧去極化:在中性和堿性溶液中，由于氫離子的濃度較低，析氫反應的電位較負，一般金屬腐蝕過程的陰極反應往往不是析氫反應，而是溶液中的氧的還原反應，此時腐蝕去極化劑是氧分子。過程包括氧通過氣/液界面?zhèn)髻|，由空氣進入溶液:溶解氧通過對流擴散均布在溶液中:氧以打散方式通過電極表面的擴散層，到達金屬的表面:氧在金屬表面進行還原反應。影響因素有陽極材料電極電位、溶解氧濃度、溶液流速、鹽濃度和溫度。

（3）設備電化學方法主要有陰極保護和陽極保護法。

二

論述題（25分）

給水排水專業(yè)設水工藝設備基礎這門課程的背景是什么？結合你在聽講的過程的感受，談談你認為這門課應該采取何種方式講授比較好？授課教師講課方式有哪些不足的地方？談談你的建議是什么？

（1）背景:

①隨看水處理技術、工藝的個斷改進和完善，以及水工業(yè)設施建設中成套專用設備和檢測、控制儀器儀表的投資比例的逐漸提高，水工業(yè)設備、器材和儀器儀表與工程要求之間的差距已顯露出來。水工藝設備和自動控制系統(tǒng)作為提高水處理效率、保證處理水質、節(jié)省運行費用、減輕勞動強度的關鍵，其裝備水平也因此成為水工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。②以特定的工藝技術與特殊設備高度集成的成套技術和工藝流程在水工業(yè)的建設、發(fā)展中所占比例不斷提高，技術設備和器材所占的投資比例相應明顯上升，反映了水工藝工程向設備化、產業(yè)化和市場化的發(fā)展趨勢。③因此，迫切需要有一本適應這方面發(fā)展、體現相關內容的教科書，《水工藝設備基礎》就是在此背景下為適應當前給水排水專業(yè)發(fā)展而增列開設的一門新的課程，該課程的設置是貫徹“厚基礎，寬口徑”的育人方針、使學科發(fā)展與行業(yè)需要相適應的具體體現。

（2）在這一學期的網上聽課的學習過程中，我個人還是比較喜歡采用線下授課的方式更能引導學生學的更好。

（3）講授方面沒有什么不足的地方，講授的很好了。

（4）建議老師能在線上教學的時候能更多的引導學生一起討論問題，這樣能相互學習，共同進步。