水污染控制工程复习重点

第九章1、造成水污染的来源有哪些？P1生活污水：主要来源是家庭、学校等；成分主要有淀粉、纤维素、脂肪、蛋白质、氮、磷、硫等。工业废水：工业生产过程中被生产原料、中间产品等物料所污染的水；其成分含有多种有毒有害物质，有机或无机物。初期雨水：雨雪降至地面形成的初期地表径流。城镇污水：包括生活污水、城镇废水等。合流制排水系统包括雨水，半分流制排水系统中包括初期雨水。2、污水的物理性质:温度，色度，嗅和味，固体物质等P23、有机物含量用什么表示P3生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD或OC）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）。4、DO变化曲线最低点为临界点（耗氧速率等于复氧速率）5、污水的最终出路：处理后排放水体；再生利用。6、课后习题2.分析总固体（TS）、溶解性固体（DS）、悬浮固体（SS）及挥发性固体（VS）、固体性固体（FS）指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。关系：水中所有残渣的总和称为TS，TS包括DS和SS。水样经过滤后，所得滤液蒸干后得到的固体为DS，滤渣经脱水后烘干所得为SS。固体残渣根据挥发性能氛围VS和FS，在600℃高温灼烧下，挥发掉的量为VS，灼烧残渣为FS。DS一般表示盐类的含量，SS表示水中不溶解的固态物质含量，VS反映固体的有机成分含量。关系图：总固体TS=溶解性固体DS+悬浮固体SS=挥发性固体VS+固体性固体FS3．生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）的含义是什么？分析这些指标之间的联系和区别。BOD：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量（以mg/L为单位），间接反映了水中可降解的有机物量。COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量（以mg/L为单位）。COD愈高，表示水中有机污染物愈多。TOC：包括水样中所有有机污染物的含碳量。是评价水样中有机污染物的一个综合参数。TOD：有机物全部被氧化时所需要的氧量。联系和区别：？4.水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和适用范围是什么？类型：物理净化、化学净化、生物净化。特点：在污染河流中DO曲线呈下垂状。污水未排入时，DO很高，接近饱和值。污水排入后，因有机物分解消耗氧，DO逐渐下降至最低点（临界点），整个过程中空气中的氧通过河流水面不断融入水中，在临界点过后，复氧速率大于耗氧速率，DO逐渐恢复至近于污水注入前的状态。适用：一维河流和不考虑扩散的情况下。第10章沉淀类型P27划分：根据水中悬浮颗粒的性质、凝聚性能及浓度划分。类型:自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀（或称为成层沉淀、拥挤沉淀）、压缩沉淀理想沉淀（自由沉淀）池划分为四个区域：进口区域、沉淀区域、出口区域及污泥区域。P31浅池理论：沉淀池的容积为定值时，沉淀愈浅，池面积愈大，沉淀效率愈高。P33沉砂池P341）设置目的：去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正产运行。2）工作原理：重力分离或离心分离3）分类：平流式、曝气、旋流。4）旋流沉砂池的基本构造与原理：构造：有流入口、流出口、沉砂区、砂斗、涡轮驱动装置及排沙系统等组成。原理：利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。具体原理：污水有流入口切线方向流入沉砂区，旋转的涡轮叶片使砂粒呈螺旋形流动，促进有机物和砂粒的分离，由于所受离心力的不同，相对密度较大的砂粒甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗，有机物随水旋流带出池外。5）计算：平流、曝气（见习题）沉淀池P420）基本原理：利用水的自然沉淀或混凝沉淀的作用来除去水中的悬浮物。1）分类（按工艺布置区分）及作用：类别：初沉池、二沉池作用：初沉池：去除悬浮固体，降低后续生物处理构筑物的有机负荷。二沉池：用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜。2）按水流方向区分：平流式、竖流式及辐流式三种沉淀池的特点及适用条件：3）沉淀池沉淀效果的提高途径一、在沉淀区增设斜板（管）提高沉淀池的分离效果和处理能力；二、对污水进行曝气搅动三、回流部分活性污泥曝气搅动是利用气泡的搅动促使污水中的悬浮颗粒相互作用，产生自然絮凝。生物絮凝是将剩余活性污泥投加到入流污水中，利用污泥的活性，产生吸附和絮凝作用。6.隔油池P571）废水中油的存在形态：可浮油、细分散油、乳化油、溶解油2）类型：平流式（构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定）、斜板式3）乳化油及破乳方法乳化油：当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴和水滴表面上形成一层稳定的薄膜，而呈现一种不透明的乳状液。方法：投加换型乳化剂投加盐类、酸类物质使乳化剂失去乳化作用。投加本身不能成为乳化剂的表面活性剂通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。改变乳状液的温度（加热或冷冻）来破坏乳状液的稳定。7.气浮池P611）气浮法基本原理：在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除，以此实现固液分离。2）气浮法基本条件：一、必须向水中提供足够量的细微气泡二、必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态三、必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用3）类型：电解气浮法、分散空气气浮法、溶解空气气浮法4）溶解空气气浮法原理：在一定的压力下让空气溶解在水中，然后在减压条件下析出溶解空气，形成为微气泡。分类（根据所处压力不同）：真空气浮法、加压溶气气浮法。5）加压溶气气浮法基本原理：使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡形式释放出来。根据加压溶气水的来源分为：全加压溶气流程、部分加压溶气流程和部分回流加压溶气流程。特点（可不看）：全加压溶气流程，特点是将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。部分加压溶气流程：将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其它部分直接进入气浮池，进行固液分离。部分回流加压溶气流程：将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。6）投加化学药剂提高气浮效果混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂7）压力溶气气浮法系统的组成压力溶气系统、空气释放系统和气浮分离设备（气浮池）8）气浮池的功能：提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分接触、混合、粘附，并使带气絮体与水分离。8、课后习题1.试说明沉淀有哪几种类型？各有何特点？并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合？类型和特点：（1）自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀,颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。如沙粒发生在沉砂池中。（2）絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高，沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。如化学混凝沉淀及活性污泥在二沉池中间段的沉淀属于这种类型。

（3）区域沉淀（或称成层沉淀、拥挤沉淀）：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。如二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段均有中发生。（4）压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。如二沉池污泥斗中的污泥浓缩过程及污泥重力浓缩池中均存在压缩沉淀。联系和区别：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀，悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。2.设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？目的和作用：以重力分离或离心分离为基础，去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正产运行。区别：曝气沉砂池工作原理：控制进入沉砂池污水的流速，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机颗粒则随水流带走，从而除去污水中沙子、煤渣等密度较大的无机颗粒。（去除无机）平流式沉砂池：由曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除。（去除有机）3.水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉淀或上浮的因素有哪些？基本原理：利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，水中悬浮颗粒的密度比水大，在重力作用下，悬浮物下沉而实现悬浮物与废水分离。基本规律：静水中悬浮颗粒开始沉降（或上浮）时，会受到重力、浮力、摩擦力的作用。刚开始沉降（或上浮）时，因受重力作用产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即等速下沉。影响因素：颗粒密度、水流速度、池的表面积。5.已知某城镇污水处理设计平均流量Q=20000m3/d，服务人口100000人，初沉污泥量按25g/(人·日)，污泥含水率按97％计算，试为该厂设计曝气沉砂池和平流式沉淀池。6.加压溶气气浮法的基本原理是什么？有哪几种基本流程与溶气方式？各有何特点？基本原理：使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡形式释放出来。基本流程：全加压溶气流程、部分加压溶气流程和部分回流加压溶气流程。溶气方式：水泵吸水管吸气溶气式；水泵出水管射流溶气式；空压机供气式。特点：全加压溶气流程，特点是将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。部分加压溶气流程：将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其它部分直接进入气浮池，进行固液分离。部分回流加压溶气流程：将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。8.气固比的定义是什么？如何确定适当的气固比？定义：溶解空气量与原水中悬浮固体含量的比值。确定：根据原水水质、出水要求、设备、动力等因素进行选用。11.如何改进及提高沉淀或气浮分离效果？增大悬浮颗粒的直径，减少流体的黏度等。（不全）第11章污水生物处理：指利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样、适应能力强的微生物的新陈代谢作用，对污水进行净化的处理方法。P81污水好氧生物处理流程图P84好氧生物处理定义：污水中有分子氧存在的条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物，但主要是好氧细菌）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。 厌氧生物处理的产物：甲烷；CO2、H2O、NH4+、H2S；合成新的细胞物质。P85生物脱氮：含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后，转变为N2而被去除的过程。P86生物除磷：在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。P87同化作用：生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程。P86研究微生物群体生长的传统方法：分批培养法。P87微生物的生长曲线：延长期（适应期）、对数增长期、稳定期（减速增长期）、衰亡期（内源呼吸期）。P88对数期的细胞是作为研究工作的理想材料。实际常将活性污泥控制在稳定期末期和衰亡期初期。P9010、影响微生物生长的因素：营养、温度、PH、溶解氧以及有毒物质。11、反应速率：指单位时间内底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。12、思考题1.简述好氧和厌氧生物处理有机污水的原理和适用条件。好氧：原理：污水中有分子氧存在的条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物，但主要是好氧细菌）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。适用条件：中、低浓度的有机污水，或BOD5小于500mg/L的有机污水。厌氧：原理：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。适用条件：有机污泥和高浓度有机污水（一般BOD5大于2000mg/L）。2.某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应（v=kSA），反应速率常数k为0.15d-1，求解当反应池容积为20m3、反应效率为98％时，该反应器能够处理的污水流量为多大？（注：SA为反应物浓度）3.简述城镇污水生物脱氮过程的基本步骤。微生物经氨化反应分解有机氮化合物生成NH3，再在亚硝化菌和硝化菌的作用下，经硝化反应生成（亚）硝酸盐，最后经反硝化反应将（亚）硝酸盐还原为氮气。4.简述生物除磷的原理。在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。第十二章活性污泥的评价方法生物相观察法：利用光镜或电镜观察活性污泥中微生物的种类、数量、优势度及其代谢活动等状况。混合液悬浮固体浓度（MLSS）：指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称污泥浓度。混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：指混合液悬浮固体中有机物的质量。污泥沉降比（SV％）：指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常可采用1L的量筒测定污泥沉降比。活性污泥法的概念和基本流程（图中应为沉淀池）活性污泥法：利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法。活性污泥法处理流程包括：曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统等基本组成部分（见上图）。流程描述：污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液，池内充分曝气，一方面起搅拌作用使活性污泥处于悬浮状态，污水与活性污泥充分接触，另一方面，向活性污泥供氧，使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。污水中有机物在曝气池中被活性污泥吸附、氧化分解后，混合液流入沉淀池，进行固液分离，将净化的污水排出。将污泥大部分回流至曝气池，与进入曝气池的污水混合，保持曝气池内一定的微生物浓度。曝气池四大类：推流式、完全混合式、封闭环流式及序批式活性污泥法的运行方式及其特点P109传统推流式池型呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗氧速率快。污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化的能力差。混合液的需氧量在长度方向上逐步下降，会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。渐减曝气法充氧设备沿池长方向与需氧量匹配，总的空气用量有所减少，节省能耗，提高处理效率。阶段曝气法入流污水在曝气池中分3-4点进入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的能力。相比于同容积的池体，比传统推流式能拥有更高的污泥总量。高负荷曝气法有机容积负荷或污泥负荷高，曝气时间短，但处理效果低。延时曝气法活性污泥处生长曲线的内源呼吸期，有机负荷非常低，曝气反应时间长，污泥泥龄长。剩余污泥量少且稳定可直接排放。对进水水质、水量适应性强。吸附再生法污水与活性污泥吸附时间短，吸附池容积较小，且污泥浓度较高。具有一定的抗冲击负荷能力。完全混合法对冲击负荷具有较强的适应能力，适用于处理工业废水。污水在曝气池内分布均匀，F/M值均等。曝气池内混合液的需氧速率均衡。深层曝气法气液紊流大，液膜更新快，气液接触时间增长，溶解氧饱和溶度随深度增加。纯氧曝气法纯氧代替空气，处理效果好，污泥的沉淀性能好，产生的剩余污泥量少。克劳斯法克服了高碳水化合物所带来的污泥膨胀问题。吸附-生物降解工艺（AB法）处理效果稳定，具有抗冲击负荷能力。序批式活性污泥法（SBR法）工艺组成简单，无污泥回流设备；耐冲击负荷，反应推动力大，运行操作灵活，污泥沉降性能好。氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。水流呈推流型，过程动力学接近完全混合反应池。循环活性污泥工艺（CASS）产率系数：降解单位质量的底物所增长的微生物的质量。双膜理论的四个基本论点P1281）气、液两相接触的自由界面附近，分别存在着做层流流动的气膜和液膜。其外侧则分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态。2）在膜以外的气、液相主体中，不存在浓度差。3）在气、液两相界面上不存在传质阻力。4）传质阻力主要在于液膜上，通过液膜的传质速率是氧转移过程的控制速率。双膜理论中，影响氧传递速率的主要因素：溶解氧不饱和值、气液相的接触面积、液膜的厚度。曝气设备：鼓风曝气、机械曝气。P134鼓风曝气、机械曝气的原理及组成鼓风曝气组成：由进风空气过滤器、鼓风机、空气输配系统和浸没于混合液下的扩散器组成。原理：容积负荷：指单位容积曝气池在单位时间内所能接纳的BOD5量。污泥负荷：基质的量（F）与微生物总量（M）的比例。有机物负荷的表达方式：（活性）污泥负荷和（曝气池）容积负荷。氮、磷的去除：除氮化学法：吹脱法、折点加氯法生物法：微生物作用，包括硝化、反硝化反应。氨化反应生物脱氮工艺：三段生物脱氮工艺、前置缺氧-好氧生物脱氮工艺、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺除磷：常规的活性污泥法的微生物同化和吸附、生物强化除磷、投加化学药剂。生物除磷工艺P157（Ap/O工艺）生物脱氮除磷工艺（A2/O工艺）P159生物脱氮除磷系统的影响因素：P164环境因素（如温度、Ph、DO），工艺因素（如污泥泥龄），污水成分（如污水中易降解有机物浓度）二沉池的四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、污泥压缩区。P175水力负荷、有机负荷P179思考题活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？见总结。常用的活性污泥法曝气池的基本形式有哪些？推流式、完全混合式、封闭环流式及序批式活性污泥法有哪些主要运行方式，各运行方式有何特点？见总结。解释污泥泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。概念：污泥泥龄即生物固体停留时间，在工程上指反应系统内微生物总量与每日排除的剩余微生物量的比值。作用：设计中可计算出曝气池的容积，还可直接计算出每天的剩余污泥；管理中有助于进一步了解活性污泥法的某些机理及说明活性污泥中微生物的组成。从气体传递的双膜理论，分析氧传递的主要影响因素。双膜理论认为气液界面处存在着气膜和液膜两层膜这一物理现象，这两层膜使气体分子在两相间的传递受到阻力。当气体分子由气相向液相转移，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。影响因素：污水水质：影响氧分子的扩散。水温：影响扩散系数。氧分压：直接影响氧的传递速率。总的来说，气相中氧分压、液相中氧的浓度梯度、气液间的接触面积和接触时间、水温、污水的性质、水流的紊流程度等都影响着氧的转移速率。十三章生物膜：以附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物和微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。生物膜法:是一种活性污泥呈膜状生物污泥的污水好氧处理技术。污水处理的影响因素：进水底物的组分和浓度、营养物质、有机负荷及水力负荷、溶解氧、生物膜量、pH、温度、有毒物质。生物膜法处理污水的特征P1961）微生物方面：微生物种类丰富，生物的食物链长；存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。2）处理工艺方面：对水质水量变动有较强的适应性；适合低浓度污水的处理；剩余污泥产量少；运行管理方便。思考题什么是生物膜法？生物膜法具有哪些特点？见总结。试述生物膜法处理污水的基本原理。污水与生物膜接触，污水中的有机物作为营养物质为膜上微生物所摄取，使污水得到净化。比较生物膜法和活性污泥法的优缺点。生物膜法和活性污泥法一样，同属好氧生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。与活性污泥法相比，生物膜法的优缺点有：（1）适应冲击负荷变化能力强。（2）反应器内微生物浓度高。（3）剩余污泥产量低。（4）同时存在硝化和反硝化过程。（5）操作管理简单，运行费用较低。（6）调整运行的灵活性较差。（7）有机物去除率较低。试述各种生物膜法处理构筑物的基本构造及其功能普通（低负荷）生物滤池：高负荷生物滤池：塔式生物滤池：曝气生物滤池：生物转盘：生物滤池有哪几种形式？各适用于什么具体条件？普通生物滤池：一般适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机工业废水。高负荷生物滤池：适用于大部分污水处理过程，水力负荷及有机负荷都比较高。某工业废水水量为600m3/d，BOD5为430mg/L，经初沉池后进入高负荷生物滤池处理，要求出水BOD5≤30mg/L，试计算高负荷生物滤池尺寸和回流比。十四章（基本介绍、工艺类型）1、稳定塘：又称氧化塘，是一种天然的或经一定人工构筑的污水净化系统。2、污水土地处理系统的工艺类型：P261慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统、地下渗滤系统。3、思考题2.试述好氧塘、兼性塘和厌氧塘净化污水的基本原理及优缺点。3.好氧塘中溶解氧和pH为什么会发生变化？5.污水土地处理系统中工艺类型有哪些？各有什么特点？十五章污水厌氧生物处理的三阶段理论P275第一阶段：水解与发酵第二阶段：产氢产乙酸第三阶段：产甲烷厌氧消化的影响因素P278pH、温度、生物固体停留时间（污泥泥龄）、搅拌和混合、营养与C/N比、有毒物质污水的厌氧生物处理工艺（UASB）P280思考题厌氧发酵氛围哪几个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效