① 加热软化法——借助加热把碳酸盐硬度转化成溶解度很小的CaCO3 和Mg(OH)2沉淀出来，达到软化的目的。此法只能降低碳酸盐硬度，不能降低非碳酸盐硬度。目前在工业上已经很少采用了。
② 药剂软化法
在不加热的条件下，用化学药剂将Ca2＋、Mg2＋以CaCO3、Mg(OH)2的形式沉淀，以去除绝大部分Ca2＋、Mg2＋，达到软化的目的。常用药剂法为石灰法、石灰-纯碱法、石灰-石膏法。由于CaCO3和Mg(OH)2在水中仍有很小的溶解度，所以经此法处理后的水仍有残余硬度，仍然会产生结垢问题。
③ 离子交换法用离子交换剂上的可交换离子Na+与Ca2＋、Mg2＋交换，其他阴离子成分不改变。该法可较彻底的脱除水中的Ca2＋、Mg2＋，较前两个方法优越。
2-19 离子交换树脂的结构有什么特点？试述其主要性能。
废水处理中常用的离子交换剂为离子交换树脂。它是人工合成的高分子化合物，由树脂本体（母体）和活性基团两个部分组成。树脂本体通常是苯乙烯的聚合物，是线性结构的高分子有机化合物。因树脂本体不是离子化合物不具有离子交换能力，需经适当处理加上活性基团后，才成为离子化合物，才具有离子交换能力。活性基团由固定离子和活动离子组成，前者固定在树脂网状骨架上，后者则依靠静电力与前者结合在一起，两者电性相反，电荷相等。
2-21 试述离子交换工艺的操作程序。
离子交换的运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。
（1）交换：离子交换剂上的可交换离子与溶液中其他同性离子间的交换反应。主要与树脂性能、树脂层高度、水流速度、原水浓度以及再生程度有关。
（2）反洗：目的在于松动树脂层，以便再生时再生液分布均匀，同时还及时清除积存的杂质、碎粒和气泡。
（3）再生：交换反应的逆过程，用较高浓度的再生液恢复树脂的交换能力。 （4）清洗：将树脂层中残余的再生废液清洗掉，直至符合出水水质要求。 2-22 试述离子交换工艺在废水处理中的应用范围。 （1）软化
一般采用钠型阳离子交换柱（固定型单床），再生液用饱和NaCl溶液。图2-55 钠型离子交换柱。
（2）除盐
需用H+型阳离子交换柱（金属离子与H+交换）与OH-型阳离子交换柱（各酸根离子与OH-交换）串联工艺。图2-56 H＋柱和OH－柱串联除盐。
（3）重金属废水的处理和金属的回收 2-23 活性炭吸附的基本原理是什么？
吸附作用主要发生在活性炭内部细孔的表面。每克吸附剂所具有的表面积称为比表面积。活性炭的比表面积可达500～1700m2/g。
活性炭的吸附量不仅与比表面积有关，而且还取决于细孔的构造和分布情况。这些细孔的构造主要和活化方法及活化条件有关。细孔的大小不同，在吸附中所引起的主要作用也就不同。其中大孔主要为扩散提供通道，影响扩散速度；过渡孔在吸附质孔径小时影响扩散速度，小孔决定吸附量；在吸附质分子大时，影响吸附速度，小孔此时不起作用。图2-57 活性炭的微孔结构。
活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关，而且还与活性炭的表面化学性质有关。 2-24 吸附等温线有几种？各种等温线的意义何在？
吸附等温线按形状可分为几种类型，其中有代表性的有Langmuir（朗格谬尔）型、BET型和Freundlich（弗伦德利希）型。
2-25 活性炭吸附操作有几种类型？各有什么特点？ 活性炭吸附操作类型：间歇吸附、连续吸附、流化床吸附。 2-26 试分析几种膜分离技术的原理和特点与应用
1、电渗析——在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），使溶质与水分离的物化过程。 2、渗析法——在半透膜高浓度溶液的一侧施加足够的压力（超过溶液的渗透压），使溶剂从高浓度一侧向低浓度一侧流动的过程。随着反渗透膜制造技术及装置的迅速发展与完善，反渗透工艺已在海水及苦咸水淡化、饮用水处理、高纯水制备等领域得到了较多的应用。在电镀、食品工业等废水处理方面也有应用。
3、微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的
物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。
2-29 微滤、超滤、纳滤和反渗析有何区别？
微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。
2-30 试述加氯消毒的原理。
1、氯气溶于水后发生水解反应，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又发生离解反应。平衡受水中氢离子浓度的影响。当pH＞4时，溶于水的Cl2几乎以HOCl和OCl－的形式存在，极少以Cl2的形式存在。当pH＝7时，HOCl约占80％，OCl－约占20％。一般认为，Cl2、HOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明Cl2、HOCl、OCl－三者中，HOCl的杀菌能力最强。
2、当水中有氨存在时，氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺。各种氯胺水解后，又会生成HOCl，因此它们也具有消毒杀菌能力，但不及HOCl强，而且杀菌作用进行得比较缓慢。
3、氯还可以与水中其他杂质特别是还原性物质起化学作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等无机性还原物质以及一些有机性还原物质。
2-31 水消毒与杀菌的区别？
水消毒是用物理、化学方法去除水中的病原菌、病毒和寄生虫，以保证人类用水的安全和卫生。其目的是水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。消毒和杀菌不同。杀菌是杀灭水中一切微生物。生活污水和某些工业废水中含有大量细菌，有时还含有较多的病原细菌、病毒和寄生虫卵等。通过一般的废水处理，它们也还不能全部被去除，为了防止疾病的传播，在排入水体之前，也需要进行消毒。
2-32 除氯以外，还有哪些消毒方法？发展前途如何？ （一）物理消毒法
1、加热消毒：消耗大量燃料，只适合于少量饮用水。 2、紫外线消毒
紫外线消毒与氯消毒相比，具有以下优点：①消毒速度快，效率高。据试验，经紫外线照射几十秒钟即能杀菌。一般大肠杆菌的平均去除率可达98％，细菌总数的平均去除率可达96.6％。此
外还能去除加氯法难以杀死的某些芽孢和病毒。②不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的嗅和味。③操作简单，便于管理，易于实现自动化。
紫外线消毒的缺点是不能解决消毒后在管网中再污染的问题，电耗较大，水中悬浮杂质妨碍光线投射等。
（二）臭氧消毒
臭氧在常温常压下为无色气体，有特臭，强氧化剂，且极不稳定，分解放出[O]。[O]具有强氧化能力，是除氟以外最活泼的氧化剂，能杀灭病毒、芽孢等具有顽强抵抗力的微生物。臭氧消毒接触时间短，不受水中氨氮和pH的影响，能氧化水中的有机物，去除水中的铁、锰，并能去除嗅、味和色度，还能完全去除水中的酚。
但是，臭氧法的主要缺点是基础建设投资大、耗电量大；臭氧在水中不稳定，容易分解，因而不能在配水管网中保持持续的杀菌能力；臭氧需边生产边使用，不能储存；当水量和水质发生变化时，调节臭氧投加量比较困难。
（三）重金属消毒
银离子能凝固微生物蛋白质，破坏细胞结构，达到杀菌目的。消毒方法有：利用表面积很大的银片与水接触，或用电解银的方法，或使水流过镀银的砂粒等。此法的缺点是价格高，杀菌慢，只能用于少量饮用水的应急消毒。至于长期饮用重金属离子消毒的水对人体有何影响，尚无定论。
在杀灭湖泊或水库中的藻类时，硫酸铜是最常用的化学药剂。 （四）综合消毒法
各种消毒法结合使用已为国外水厂提倡。如：臭氧－氯消毒。其步骤为：先用臭氧氧化水中酚和消灭病毒，改善水的物理性质，然后在水中加氯，保证管网中的灭菌能力。有的水厂也用臭氧－紫外线－氯消毒。
第三章 水的生物化学处理方法
3-1 水中微生物主要分哪几类？分别简单讨论它们在废水处理过程中所起的作用。
细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有密切关系，在特定的污水中，会形成与之相适应的微生物群落。
细菌是单细胞微生物，废水处理设备中出现的细菌种类很多。对净化污水有重要作用的细菌有