水质工程学下

1、水质工程学（下）南华大学 20022003 年度考试试卷（水 001,002）问答题（共计 5 小题，每小题 8 分，共计 40 分）1、污水中污染物分，哪几类？污水中可生物降解有机物的降解分为哪几个阶段？2、何谓沉淀池的表面负荷？它的物理意义是什么？沉淀池在深度方向与宽度方向的水流速度分布不均匀对悬浮物的去除率有何影响？3、何谓吸附等温线？常见的吸附等温线有哪几种类型？吸附等温式有哪几种类型？吸附等温式有哪几种形式？4、生物脱氮的过程有哪几个阶段？目前最常用的生物脱氮工艺流程是哪一种？5、分别举出含氧废水、含铭废水、含酚废水的两种处理方法？二、利用低基质浓度下基质降解的生化反应动力学方程式，

2、推导出完全混合曝气池稳定条件下的基质降解关系式？（8 分）三、论述气浮时废水中表面活性物质对气浮处理的影响？（8 分）四、简述污泥厌氧消化的影响因素？（10 分）五、简要阐述生物膜净化反应中物质的传递过程？（8 分）六、画出圆形曝气沉淀池的构造，并说明各部位的功能？（10 分）七、计算题（第 1 小题 10 分，第 2 小题 6 分，共计 16 分）1、某城市平均日 7水流量为 5000m3/d,Kd=1.1；Kh=1.2;污水 BOD5=200mg/L,初沉池 BOD5去除效率为 20%。现按推流式曝气池设计，设计参数为：曝气池内 MLSS=300mg/L,DO=1.5mg/L,f=0.75

3、,设计水温 30C,污泥负荷率 Ns=0.3kgBOD5/kgMLSS?d。生化反应系数为 Y=0.5,kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝气器，其氧的转移效率 EA=15%,a=0.9,0=0.95,伊（30=C.6mg/L,Cs（20=9.2mg/L,曝气器距水面 4.00m,二沉池中活性污泥成层沉淀的沉速 U=0.4mm/S。要求处理后出水的 BODsg208106.7m3GL1.5一、问答题（共 5 小题，每小题 6 分，共计 30 分）1、何谓水环境容量？它包括哪几部分？2、根据斯托克斯公式，影响自由沉淀颗粒速度 U 有哪些影响因素？3、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和

4、时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪种形式？它有何优点？4、吸附工艺中，何谓吸附带与穿透曲线？静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？吸附剂吸附量是否有变化？5、卡门过滤方程式的物理意义是什么？二、推导活性污泥微生物每日在曝气池的净增殖量的公式。（10 分）三、简述污泥厌氧消化的影响因素，并说明在操作上应如何进行控制，以维持较好的消化进程？（10 分）四、画出 A2/O 工艺流程图，并说明各反应器的主要功能及该工艺流程存在的主要问题。（10 分）五、简述生物膜的构造及其进行生化反应时物质的传递过程。（8 分）六、

5、画出部分回流加压溶气气浮工艺流程图，并说明各部分的作用。（8 分）七、计算题（第 1 小题 8 分，第 2 小题 16 分，共计 24 分）1、某居民小区平均日污水量为 600m3/d,原污水 BOD5为 180mg/L,经一级处理，其 BOD5去除率为 25%o 要求处理水的 BOD520mg/Lo 二级处理采用生物转盘处理，其设计参数为：NA=13gBOD5/（m2?d）,Nq=90L/（m2?d）,盘片直径为 3.0m,求：（1（盘片总面积（m2）（2）盘片总片数2、某市平均污水流量为 46000m3/d,Kz=Kd?Kh=1.1X1.2。污水 BOD5=160mg/L,一级处理 BOD

6、5去除率为 25%o二级处理拟用推流式鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度 X=3200mg/L,DO=2.0mg/L,f=0.75,设计水温 25C,污泥负荷率 Ns=0.32kgBOD5/（kgMLSS?d）。生化反应系数为：丫=0.55,Kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝气器，EA=16%,a=0.95,0=0.9,P=1,Cs（25）=8.4mg/L=9.2mg/L。曝气器距水面3.5m,二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s,要求处理水 BODs20mg/Lo请计算：（1）曝气池的容积（m3）。（2）每日需排除的剩余污泥量（kg/d）。（3）平均时、最

7、大时需氧量。（4）平均时、最大时供气量。（5）二沉池沉淀表面积。一、问答题（共 5 小题，每小题 6 分，共计 30 分）1、何谓水环境容量？它包括哪几部分？答：在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，又称水体纳污能力。它包括差值容量与同化容量。2、根据斯托克斯公式，影响自由沉淀颗粒速度 U 有哪些影响因素？答：a、影响沉速 U 的决定因素是pg-Py,当Pgpy时 U 为正，颗粒下沉;pg=py时颗粒在水中随机。b、流速 U 与颗粒直径 d2成正比。c、U 与液体粘滞度 v 成反比。3、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪种

8、形式？它有何优点？答：由于硫酸钙在水中的溶解度很小，此盐不仅形成沉淀，而且当硫酸浓度很高时，在药剂表面会产生硫酸钙的覆盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以应控制废水的极限浓度，目前常用的是恒滤速升流膨胀中和滤池，优点是操作简单，出水 pH 值比较稳定，沉渣量少。4、吸附工艺中，何谓吸附带与穿透曲线？静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？吸附剂吸附量是否有变化？答：吸附带是指正在发生吸附作用的那段填充层。以通水时间 t（或出水量 Q）为横坐标，以出水中吸附质浓度 C 为纵坐标所绘制的曲线称为穿透曲线。静态吸附时，当吸附剂

9、与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和） ，再往废水中投加吸附质，吸附平衡将被打破，吸附剂吸附量增加。5、卡门过滤方程式的物理意义是什么？答：卡门公式描述了在压力一定的条件下过滤时，滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量与滤饼阻力的关系。二、推导活性污泥微生物每日在曝气池的净增殖量的公式。（10 分）解：单位曝气池容积内活性污泥的净增殖速度为dxdxdxdtgdtsdte其中：dtY央dtu-KdXvdtedxdt活性污泥微生物净增值速度；dxdt活性污泥微生物合成速度;dsdt活性污泥微生物对有机物的降解速率;uY产率系数，即微生物酶代谢 1KgBOD 所合成的MLVSSKg 数;

10、Kd活性污泥微生物自身氧化率；Xv混合液挥发性悬浮物固体浓度。活性污泥微生物每日在曝气池内的净增殖量为：XYSaSeQKdVXvSa、Se分别为进出水中有机物的浓度；Q(Sa-Se)每日有机污染物降解量，kg/d；VXv曝气池内混合液中挥发性悬浮固体总量，kg。三、简述污泥厌氧消化的影响因素，并说明在操作上应如何进行控制，以维持较好的消化进程？(10 分)答：污泥厌氧消化的影响因素有：温度因素；生物固体停留时间与负荷；搅拌和混合；营养与 C/N比；氮的守恒与转化；有毒物质；酸碱度、pH 值和消化液的缓冲作用。控制上选择合适的消化池投配率，进行充分混合和搅拌，选择合适的 C/N 比。四、画出 A

11、2/O 工艺流程图，并说明各反应器的主要功能及该工艺流程存在的主要问题。(10 分)答：工艺流程图如下图，剩余污泥(1)厌氧反应器：主要功能是释放磷同时部分有机物进行氨化；(2)缺氧反应器：首要功能是脱氮；(3)好氧反应器：去除 BOD,消化和超量吸收磷。存在的问题：(1)除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高；(2)脱氮效果也难于进一步提高；(3)进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧， 减少停留时间， 防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但循环混合液中的溶解氧浓度过高对缺氧反应器有干扰。五、简述生物膜的构造及其进行生化反应时物质的传递过程。(8 分)答：生物膜由里至外主

12、要是由厌氧层、好氧层、附着水层、流动水层构成，空气中的氧溶解于流动水层从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物用于呼吸，污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解，微生物的代谢产物如 H2O 等则通过附着水层进入流动水层随其排出，而 CO2及厌氧层分解产物如 H2S、NH3以及 CH4则从水层逸出进入空气。六、画出部分回流加压溶气气浮工艺流程图，并说明各部分的作用答：流程图如下，由上得活性污泥微生物增殖的基本方程式为:dxdsY-dtuKdXv（8 分）内循环刮渣机压缩I 空I 气加压泵部分回流加压溶气气浮工艺流程图加压泵：提供压力水；空气进气：提

13、供空气；压力溶气罐：进行加压溶气，使水和空气充分接触，加强空气溶解;减压阀：释放压力，将溶于水的颗粒以极小的气泡形式释放出来；刮渣机：刮除气浮渣从池上部排除；集水管和回流清水管：集水和回流。七、计算题(第 1 小题 8 分，第 2 小题 16 分，共计 24 分)1、某居民小区平均日污水量为 600m3/d,原污水 BOD5为 180mg/L,经一级处理，其 BOD5去除率为 25%o 要求处理水的 BOD520mg/Lo 二级处理采用生物转盘处理，其设计参数为：NA=13gBOD5/(m2?d),Nq=90L/(m2?d),盘片直径为 3.0m,求：(1(盘片总面积(m2)(2)盘片总片数解

14、：经一级处理，BOD5为 180X(1-25%)=135mg/L(1)盘片总面积：按 NA计算，A=6001356231m213按 Nq计算，A=-6006667m20.09为稳妥计，采用 6667m2(2)盘片总片数，按公式计算如下所以，盘片总面积为 6667m2,盘片总片数为 472 片2、某市平均污水流量为 46000m3/d,Kz=Kd?Kh=1.1X1.2。污水 BOD5=160mg/L,一级处理 BOD5去除率为 25%。二级处理拟用推流式鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度 X=3200mg/L,DO=2.0mg/L,f=0.75, 设 计 水 温 25C, 污 泥

15、负 荷 率 Ns=0.32kgBOD5/(kgMLSS?d) 。 生 化 反 应 系 数 为 ：Y=0.55,Kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝气器，EA=16%,a=0.95,0=0.9,P=1,Cs(25)=8.4mg/L=9.2mg/L。曝气器距水面3.5m,二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s,要求处理水 BODs20mg/Lo请计算：(1)曝气池的容积(m3)。(2)每日需排除的剩余污泥量(kg/d)。进水进水室气浮池出水管浮渣排除FH减压阀0.637666732472n-出水(3)平均时、最大时需氧量。(4)平均时、最大时供气量。(5)二沉池沉淀表面积。解：进

16、入曝气池的 BOD5量为 160X(1-25%)=120mg/L(1)曝气池的容积取二座曝气池，每座容积为(2)每日需排除的剩余污泥量VQSa46000120NsX0.323200V=5391/2=2695.5m3。由fMLVSS应可知XVfX0.75MLSSX活性污泥微生物每日在曝气池内的净增殖量为XYSaSeQKdVXv1883.1kg/d(3)平均时、最大时需氧量最大时需氧量：由 K=1.2 得(4)平均时、最大时供气量其中 Pb=1.013X105+9cx103X3.5=1.356X105Pa0.55120204600010330.055391240010GsRo100Ro0.3EARCs(20)?Csb(T)T20?1.024最大时RomaxRo1709.218.25%0.950.918.7421.0242520Gs=249/(0.3X0.16)X100=5188m3/h1969.