知识要点(15-19章)总结.doc

水污染控制工程知识要点（15-19章）一、 基本概念和名词级数：料液被萃取的次数污泥的处理: 通过改变污泥性质，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中的过程。化学混凝法：利用混凝剂去除污水中微小悬浮物和胶体物质的方法CST值：污泥通过滤纸的毛细作用从一点渗透到另一点所需要的时间。CST值越小，即其渗透的速度越快，说明污泥的脱水性能越好。而污泥的脱水性能可以间接地反映出污泥的凝聚压缩性能，即反映污泥絮体结构的好坏。Googel污泥离心浓缩法；利用转动机械产生的离心力使污泥中的比重不同的固体和液体得以分离。化学沉淀法:厌氧生物处理:在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。污泥处置:通过安排污泥出路，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中的过程。污泥调理:就是破坏污泥的胶态结构，减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。污泥脱水:去除污泥中的毛细水和表面附着水，转化为半固态或固态泥块，从而缩小其体积，减轻其重量工作交换容量：树脂在给定工作条件下的实际的交换能力膜析法：利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。目前有扩散渗析法、电渗析法、反渗透法和超滤法污泥的处置：通过安排污泥出路，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中的过程化学氧化法：通过投加氧化剂使水中某些有毒有害化合物转化为微毒或无毒的化合物，使难于生物降解的有机物转化为可以生物降解的有机物。参考p303效数：萃取剂使用的次数土地处理 : 污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤-微生物-植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法二、基本原理1膜析作用机理： 利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集扩散渗析法：依靠分子的自由扩散电渗析法指在电场力作用下，使水中离子发生定向迁移，而通过离子交换膜得到分离反渗透法是指借助压力促使水分子反向渗透而使溶液进行浓缩的方法超滤法：溶质在膜表面和微孔孔壁上发生吸附；溶质的粒径大小与膜孔径相仿，溶质嵌在孔中；（引起阻塞）；溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现筛分。2人工湿地除磷的机理: 通过微生物的过量积累、植物吸收和填料床的物理化学等方面的协调作用完成的，其中以植物吸收为主。3. 折点加氯法：废水中的氨氮可在适当之pH值，利用氯系的氧化剂(如Cl2、NaOCl)使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)之后，再氧化分解成N2气体而达脱除之目的。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。4. 好氧塘去除水中污染物的原理：P2485. 废水厌氧生物处理原理：经历三个阶段：水解发酵; 产氢产乙酸; 产甲烷6. 混凝作用机理 ppt (1) 压缩双电层作用在污水中投入铁盐或铝盐等混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层。因为胶核表面的总电位不变，增加扩散层及吸附层中的正离子浓度，就使扩散层减薄被压缩，电位就会降低。当吸附层以致扩散层完全消失时，电位为零，称为等电状态。在等电状态下，胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结。实际上，电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的电位称为临界电位。胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。(2) 吸附架桥作用三价铝盐或铁盐以及其他有机高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应可形成具有线性结构的高分子聚合物。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐聚结增大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。(3)网捕（卷扫）作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结变大而沉淀。上述三种作用产生的微粒凝聚和絮凝总称为混凝。7. 反渗透膜透过机理 ppt 氢键理论氢键理论扩散模型如图1-14所示。它是基于一些离子和分子能够通过膜的氢键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列型的扩散来进行传递。在压力作用下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点羰基上氧原子形成氢键，而原来水分子形成的氢键被断开，水分子解离出来并随之转移到下一个活化点，并形成新的氢键，于是通过这一连串的氢键形成与断开，使水分子离开膜表面的致密活性层，而进入膜的多孔层，由于多孔层含有大量的毛细管水，水分子能畅通流出膜外。 优先吸附-毛细孔流理论 机理模型：如图1-15所示。以氯化钠水溶液脱盐为例：由于膜的表面能选择性吸附溶剂水，因此水被优先吸附在膜表面上，而对溶质氯化钠排斥。在压力作用下，优先吸附的水通过膜，就形成了脱盐过程。根据这种理论，索里拉金等研制出具有高脱盐率、透水性的实用反渗透膜，奠定了实用反渗透膜的发展基础。 溶解扩散理论 朗斯代尔(Lonsdale)和赖利(Riley)等人提出溶解扩散理论。假定膜是无缺陷的“完整的膜”。溶剂与溶质透膜的机理：是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差(常用浓度差或压力差来表示）的推动下，从膜的一侧向另一侧进行传递扩散直至透过膜。溶质和溶剂在膜中的扩散服从菲克(Fick)定律，因此，物质的渗透能力不仅取决于扩散系数，而且取决于其在膜中的溶解度。溶质的扩散系数比水分子的扩散系数小得越多，高压下水在膜内的移动速度就越快，因而透过膜的水分子数量就比通过扩散而透过去的溶质数量更多。 目前一般认为，溶解扩散理论较好地说明膜透过现象，当然氢键理论、优先吸附毛细孔流理论也能够对反渗透膜的透过机理进行解释。总之，反渗透膜透过机理还在发展和继续完善中。8土地处理法原理。 ppt污水土地处理是在农田灌溉的基础上，运用人工调控，利用土壤-微生物-植物组成的生态系统，使污水中的污染物得以净化方法。系统组成：五部分组成(1)污水预处理设施;(2)污水调节和储存设施;(3)污水的输送、布水及控制系统;(4)土地净化田;(5)净化出水的收集和利用系统。土地处理系统的净化机理：污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程：它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。9化学法及生物法除磷 ppt化学法-（1）沉淀：磷及重金属通过化学反应形成难溶解化合物或与难溶解化合物一起沉淀去除。（2）吸附：磷及重金属被吸附在土壤和植物表面而被去除，某些难降解有机物也能通过吸附去除。（3）分解：通过紫外辐射、氧化还原等反应过程，使难降解有机物分解或变成稳定性较差的化合物。生物法-微生物代谢：通过悬浮的、底泥的和寄生于植物上的细菌的代谢作用将凝聚性固体、可溶性固体进行分解；通过生物硝化-反硝化作用去除氮、磷；微生物也将部分重金属氧化并经阻截或结合而被去除。10. 沉淀法原理 ppt当两种离子能结合成难溶盐或难溶氢氧化物，其浓度之积超过它们的溶度积时，沉淀将从水中析出，而被除去。三、基本问题1 城市污水回用的要求。答：为达到污水回用安全可靠，城市污水回用水水质应满足以下基本要求：(1) 回用水的水质符合回用对象的水质控制指标；(2) 回用系统运行可靠，水质水量稳定；(3) 对人体健康、环境质量、生态保护不产生不良影响；(4) 回用于生产目的时，对产品质量无不良影响；(5) 对使用的管道、设备等不产生腐蚀、堵塞、结垢等损害；(6) 使用时没有嗅觉和视觉上的不快感。2 生物膜法具有的特点。答：课件的讲法I. 对水质、水量、水温变化的适应性较强；II. 强化了脱氮、除磷的生化过程；III. 介质“滤料”表面上的生物膜不断更新脱落，净化能力加强；IV. 所需O2一般来自大气。以下为教材的说法（1） 对水质、水量变化的适应性较强（2） 适合低浓度污水的处理（3） 剩余污泥产量少（4） 运行管理方便3. 污水回用风险评价的主要内容答：(一) 对人体健康风险评价（又称之为卫生危害评价）。包括危害鉴别、危害判断（又称危害评价）、社会评价。(二)对生态环境的评价。包括(1)对地表水水体环境的影响；(2)对地下水水体环境的影响；(3)对植被和作物的影响；(4)对土壤环境的影响。(三)对用户的设备与产品影响的评价。包括（1）评价回用水是否引起产品质量下降；（2）评价回用水是否引起设备损坏；（3）评价回用水是否引起效率降低或产量降低。4. 稳定塘的主要类型和适用场合答案：塘按塘水中微生物优势群体类型和塘水的溶解氧状况可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘；按用途又可分为深度处理塘、强化塘、储存塘和综合生物塘等。好氧塘：一般适于处理BOD5小于100mg/L的污水，多用于处理其他处理方法的出水。兼性塘：最常用的塘型。常用于处理小城镇的原污水以及中小城市污水处理厂一级沉淀处理后出水或二级生物处理后的出水。在工业废水处理中，接在曝气塘或厌氧塘之后作为二级处理塘使用。厌氧塘：作为预处理设施使用，特别适用于处理高温高浓度的污水，也可处理城镇污水。曝气塘：适用于土地面积有限，不足以建成完全以自然净化为特征的塘系统。5、污泥厌氧消化的优点(自己总结的)（1） 适于高浓度废水和好氧难降解的有机废水；（2） 污泥厌氧消化的负荷高，占地少。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高的多，单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多；（3） 不但能源需求很少而且能产生大量的能源（沼气）；（4） 污泥厌氧消化产生的剩余污泥量比好氧法要少得多，且剩余污泥脱水性能好，浓缩时不使用脱水剂，因此剩余污泥处理很容易。（5） 对N、P缺乏的工业废水需投加的营养盐少。有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。6、影响污泥消化的主要因素。（1）pH值 由于酸化菌对pH值的适应范围较宽，而甲烷菌对pH值非常敏感，微小的变化都会使其受抑，甚至停止生长。消化池的运行经验表明，最佳的pH值为7.07.3。为了保证厌氧消化的稳定运行，提高系统的缓冲能力和pH值的稳定性，要求消化液的碱度保持在2000mgL以上(以CaCO3计)。（2）温度 试验表明，污泥的厌氧消化受温度的影响很大，一般有二个最优温度区段：在3335叫中温消化，在5055叫高温消化。温度不同，占优势的细菌种届不同，反应速率和产气率都不同。高温消化的反应速率快，产气率高，杀灭病原微生物的效果好，但由于能耗较大，难以推广应用。在这两个最优温度区以外，污泥消化的速率显著降低。（3）负生物固体停留时间（污泥泥龄） 消化池的水力停留时间等于污泥泥龄。由于甲烷菌的增殖速率较慢，对环境条件的变化十分敏感。因此，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥泥龄。（4）消化池的搅拌 在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质(有机物)搅拌混和，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。 在不进行搅拌的厌氧反应器或污泥消化池中，污泥成层状分布，从池面到池底，越往下面，污泥浓度越高，污泥含水率越低，到了池底，则是在污泥颗粒周围只含有少量水。在这些水中饱含了有机物厌氧分解过程中的代谢产物，以及难以降解的惰性物质(尤其在池底大量积累)。微生物被这种含有大量代谢产物、惰性物质的高浓度水包围着，影响了微生物对养料的摄取和正常的生活，以致降低了微生物的活性。如果通过搅拌，则可使池内污泥浓度分布均匀，调整了污泥固体颗粒与周围水分之间的比例关系，同时亦使得代谢产物和难降解物不在池底过多积累，而是在整个反应器内分布均匀。这样就有利于微生物的生长繁殖和提高它的活性。（5）营养与C/N比与好氧法相比，厌氧处理对污水中的N、P的含量要求较低。有资料报导，只要达到COD：N：P二800：5：1即可满足厌氧处理的营养要求。但一般来讲，要求C/N比达到（1020）：1为宜。（6）有毒物质1)重金属离子的毒害作用。重金属离子对甲烷消化的抑制有两个方面：与酶结合，产生变性物质，使酶的作用消失；重金属离子及氢氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。2)H2S的毒害作用：当厌氧处理系统中含硫无机物（SO42-、SO32-）浓度过高时，脱硫弧菌与甲烷细菌对基质H2 形成竞争，产甲烷过程就会受到抑制，消化气中CO2、H2S成分提高，降低消化气的质量；此外，H2S的存在还可腐蚀金属设备(管道、锅炉等)。3) 氨的毒害作用：当有机酸积累时，pH降低，此时NH3转变为NH4+，当NH4+浓度超过150 mg/L 时，消化受到抑制。7、城市污水回用的有哪些要求（貌似与第一题相似）姑且用“城市污水回用领域有哪几方面？和衡量技术组合的主要技术经济指标”代替之衡量技术组合的主要技术经济指标有：1）处理单位回用水量的投资、电耗和成本、占地面积；2）运行可靠性、管理维护难易程度3）总体经济与社会效益等。城市污水回用领域有哪几方面？直接水回用: 将经过深度处理，达到回用要求的城市污水回用于工业、农业、市政杂用等需水对象。其中，最具潜力的是回用于工业冷却水、农田灌溉及市政杂用等。间接水回用: 指城市污水按要求进行处理后排入水体，经自净后供给各类用户使用。包括： 1）将经过深度处理的城市污水回灌于地下水层，再抽取使用。2）几个城市位于同一条大河流域，都使用该水体作为给水水源和净化污水排放水体，属宏观意义上的间接水回用。8、超临界水与普通水相比理化性质有哪些变化将水的温度和压力升高到临界点（Tc =374.3, Pc=22.05 MPa)以上，水就会处于不同于气态也不同于液态的超临界态，这种水态的水称为超临界水。（1）密度减小:超临界水的密度d=0.3g/cm3 ，温度微变会引起密度大大减小。（2）介电常数减小: 超临界水：400, 30MPa =1. 51普通水18, 0.101MPa = 81= f（d.p.1/t） d、p、1/t 三者之中，t 影响最大。减小影响水的溶剂性，具有普通的有机溶剂的溶解性。（3）水的离子积减小:Kw = f（d，t） d，t 两者之间，d 影响最大。超临界水（450, 25 MPa) d= 0.1g/cm3 , Kw =10-21.6标准态水（25,0.101 MPa) d=1.08g/cm3 , Kw =10-14（4）粘度（ Pa.s）=f (d, t )当d0.6 t d= 0.6 t =400-600 变化不大d0.6 t （5）可与任何气体完全互溶：如与空气、氮气、氧气、二氧化碳等气体完全互溶；（6）易于分离、无毒、具有高度压缩性。9、萃取剂的选择原则(1)对被萃取物的溶解度要高，而本身在水中的溶解度要低。(2)萃取剂在废水中不会乳化，容易同废水分离。(3)萃取剂要易于再生。(4)萃取剂价格要低廉，供应要充沛。10、UASB反应器的高效运行特点特点： 污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度50gVSS/l以上，污泥龄一般为30天以上； 反应器的水力停留时间相应较短； 反应器具有很高的容积负荷； 不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污水； UASB反应器集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑； 无需设置填料，节省了费用，提高了容积利用率； 一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌的作用； 构造简单，操作运行方便。11、影响吸附的因素（1）吸附质的性质溶质的溶解度溶解度越低，越容易被吸附，浓度越高，吸附量也随之增高。有机同系物一般随分子量的增大，水中溶解度减少，故吸附量增大。芳香族化合物较脂肪族化合物容易吸附。溶质的分子量：一般地随着吸附质相对分子质量的增加，吸附量增加。当吸附速率受颗粒内扩散速率控制时，吸附速率随着溶质分子质量的增加而降低，吸附量也减少。电离与极性：简单的非解离的分子较离子化合物的吸附量大，但随着化合物结构的复杂化，电离对吸附的影响逐渐减小。一般，极性吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质；非极性的吸附剂容易吸附非极性的吸附质（相似相吸原理）。羟基、羧基、硝基、腈基、磺基、胺基等都会增加分子的极牲，对吸附是不利的。（2）吸附剂性质吸附剂的孔径、颗粒度越小，其比表面积 吸附量；吸附剂的制造方法不同，其吸附性能也不相同；吸附剂的极性对不同吸附质的吸附性能也有影响。（3）溶液性质 pH值对吸附的影响pH对吸附质在溶液中存在的形态(电离、络合)和溶解度均有影响，因而对吸附性能也有影响。水中有机物一般在低pH时，电离度较小，易被吸附而除去。研究表明：活性炭在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。温度的影响因吸附是放热反应，故随温度的升高，吸附量减少；吸附速度减慢。共存物质：研究表明，一般情况下水中无机离子共存时，对有机物的吸附影响不大；但当水中有汞、铬、铁等金属离子共存时，有机物的吸附量会减少；悬浮物、油类物质的存在都会使吸附受到影响。12、胶体颗粒在水中稳定存在的原因胶体颗粒带电，相互间存在着斥力电位愈高，距离愈近，斥力愈大。因布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚集而长期保持稳定的分散状态。 胶体微粒的水化作用由于胶粒带电，将极性水分子吸