水质工程学

【专家解说】：十四章 1、生物滤池有多种工艺形式，如普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。举出三种可） 2、生物膜法有多种处理系统，如 生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化法、 生物流化床法 。 3、 生物膜法的实质是使细菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。 4、生物膜的性质：①高度亲水，存在着附着水层；②微生物高度密集：各种细菌以及微型 动物，形成了有机污染物——细菌——原(后)生动物的食物链。 厌氧膜的出现：①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态； ②成熟的生物膜由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度 为2mm。 5、生物膜的原理：废水从上向下从滤料空隙间流过，与生物膜充分接触，其中的有机污染 物被微生物吸附并降解。 6、高负荷生物滤池特点：①采用污水回流，增加进水量，稀释进水浓度，冲刷生物膜使其常保活性，且防止滤料堵塞，抑制臭味及滤池蝇的过度滋生；②增加滤料直径，以防止迅速增长的微生物膜堵塞滤料；③水力负荷和BOD负荷大大提高；占底面积小，卫生条件较好。 出水水质水力负荷的关系：由于水力负荷高，大大缩短了污水在滤池中的停留时间，但不发生硝化反应，可是生物膜吸附有机物速度很快，保证了出水水质的要求。 7、生物转盘：又称浸没式生物滤池，由许多平行排列浸没在一个水槽中的塑料圆盘所组成。8、生物转盘的特点：①废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；②转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；③盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1~0.5mm。 9、生物接触氧化法：在池内充填一定密度的填料，从池下通入空气进行曝气，污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触，在微生物新陈代谢功能的作用下，污水的有机物得以去除，污水得到净化。 10、基本工艺流程 ：原污水—（初沉池——生物接触氧化池——二沉池）排泥——处理水。 11、生物流化床：以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体填充在床体内，因载体表面覆盖着生物膜而使其质地变化轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。 12、生物流化床由床体、载体、布水装置和膜脱落装置等组成。 13、生物接触氧化法在工艺、功能及运行方面的主要特征有哪些？ 在工艺方面，使用多种型式的填料，填料表面布满生物膜，形成了生物膜的主体结构。在功能方面，生物接触氧化处理技术具有多种净化功能。在运行方面，对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有重要意义，操作简单，运行方便，易于维护管理，勿需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇，污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。 14、生物膜法污水处理系统，在微生物相方面和处理工艺方面有哪些特征。（ 7 分） ①微生物相方面的特征⑴生物膜中的微生物多样化，能够存活世代时间较长的微生物⑵生物的食物链长⑶分段运行与优势菌属② 处理工艺方面的特征⑴耐冲击负荷，对水质，水量变动有较强的适应性⑵微生物量多，处理能力大，净化能力强⑶污泥沉降性能良好，易于沉降分离⑷能够处理低浓度的污水⑸易于运行管理，节能，无污泥膨胀问题 十五章 1、升流式厌氧污泥床系统（ UASB ）组成：进水配水系统、反应区（悬浮层和污泥层）、三相分离器、出水系统、集气罩。 2、厌氧生物处理的基本原理： 1）水解阶段：固态有机物被细菌的胞外酶水解； 2）第二阶段是酸化：开环、断链，以小分子的有机物作为受氢体，使有机酸增加，pH下降 3）第三阶段是在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段； 4）第四阶段是甲烷化阶段。（在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌和产甲烷细菌。） 3、厌氧生物处理的主要特征 主要优点：（1）能耗低，且还可回收生物能（沼气）；（2）污泥产量低；——厌氧微生物的增殖速率低，——产酸菌的产率系数Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD，——产甲烷菌的产率系数Y为0.03kgVSS/kgCOD左右，——好氧微生物的产率系数约为0. 5~0.6kgVSS/kgCOD。（4）厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的某些有机物进行降解或部分降解； 主要缺点：（1）反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程；（2）对温度、pH等环境因素较敏感；（3）出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；（4）气味较大；（5）对氨氮的去除效果不好；等 3、影响产酸细菌的因子 主要影响因子：pH值（pH3.5-8之内都可生存，最适pH值为6－7）、ORP（氧化还原电位）（最适ORP为－200～－300mV）、碱度、温度35℃、水力停留时间和有机负荷（有机负荷影响不是很大，正常为5～60kgCOD/(m3*d)，水力停留时间过短将影响底物的转化程度） 4、影响产甲烷细菌的因子 主要生态因子：pH6.5～ 7.5、氧化还原电位- 300～ - 500mV、有机负荷率（直接反应了底物与微生物之间的平衡关系）、温度（中温区在30~390C之间，高温区在50~600C之间）、污泥浓度、碱度、接触与搅拌、营养（COD∶N ∶P= 500∶5∶1）、抑制剂和激活剂。 5、UASB（升流式厌氧污泥层）工作原理：当反应器运行时，废水自下部进入反应器，并以一定上升流速通过污泥层向上流动。进水底物与厌氧活性污泥充分接触而得到降解，并产生沼气，使污泥膨胀。随着气量增加，这种搅拌混合作用更强，气体从污泥层内不断逸出，引起污泥层呈沸腾流化状态。气、液、固的混合液上升至三相分离器，气体可被收集，污泥和水则进入上部相对静止的沉淀区，在重力作用下，水与污泥分离，上清液从沉淀区上部排出，污泥被截留在三相分离器下部并通过斜壁返回到反应区内。 特点：在反应器上配有气-液-固三相分离装置。在运行时能形成具有良好沉降性能的颗粒污泥，大大提高了反应器的生物量，使厌氧处理效率显著提高。 6、UASB反应器的工艺特征：（1）在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器；（2）在反应器底部设置了均匀布水系统；（3）反应器内的污泥能形成颗粒污泥：（直径为0.1~0.5cm，湿比重为1.04~1.08；具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性；污泥浓度可达50gVSS/l以上，污泥龄一般为30天以上；）（4）水力停留时间大大缩短，具有很高的容积负荷；（5）适于处理高、中浓度有机工业废水，也可以处理低浓度城市污水；（6）将生物反应与沉淀分离集中在一个反应器内，结构紧凑；（7）无需设置填料，节省费用，提高容积利用率。 第十六章 自然生物处理系统 填空题： 1、常见的污水土地处理系统工艺有以下几种：稳定塘；好氧塘；兼性塘；厌氧塘；曝气塘与深度处理塘。 3、在污水的稳定塘自然生物处理中，根据塘水中的微生物的优势群体类型和塘水中的溶解氧情况， 将稳定塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘。 名词解释： 1、稳定塘 ：是人工适当修整或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能。P547 2、污水土地处理 P563污水有节制的投配到土地上，通过土壤-植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与进化作用和自我调控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解、净化，氮、磷等营养物质得以再利用，促进绿色植物生长并获得增产。 3、慢速渗滤处理系统 P566 是将污水投配到种有作物的土地表面，污水缓慢地在土地表面流动并向土壤中渗透，一部分污水直接为作物所吸收，一部分则渗入土壤中，从而使污水达到净化目的的一种土地处理工艺。 问答题： 2、稳定塘有哪几种形式？它们的处理效果如何？适用条件如何？P547-548 好氧塘：深度较浅，阳光能透过池底，主要由藻类供氧，全部塘水呈好氧状态，由好氧微生物起有机污染物的降解作用。 兼氧塘：塘水较深，从塘面到一定深度（0.5m）左右，阳光能够透入，其污水净化是由好氧和厌氧微生物协同作用完成的。 厌氧塘：塘水深，有机负荷率高，整个塘水呈厌氧状态。 曝气塘：由表面曝气器供氧，塘水呈好氧状态，污水停留时间短，由于塘水被搅动，藻类的生长与光合作用受到抑制。 4、稳定塘对污水的净化作用有哪些? P550-551 1、稀释作用:污水进入稳定塘后和原塘水进行一定程度的混合，降低了各种污染物的浓度；2、沉淀与絮凝作用：在絮凝作用下，污水中的细小悬浮颗粒聚集成为大颗粒沉淀于塘底；3、微生物的代谢作用 4、浮游生物的作用 5、水生维管束植物的作用。 第十七章污泥处理、处置与利用 填空题： 1、污泥处理的目的是使污泥减量化、稳定化、无害化和资源化。 2、污泥中所含水分大致分为4类：间隙水、毛细水、吸附水、结合水 。 3、污泥 按成分可以分为以下两种：有机污泥和无机污泥 。 4、污泥浓缩的目的在于减容。 5、降低污泥含水率的方法主要有浓缩、自然干化法、机械脱水法、干燥与焚化法。 6、污泥按来源不同可分为沉淀污泥和生物处理污泥；按成分不同可分为有机污泥和无机污泥。 名词解释： 1、消化池的投配率 ：是消化池设计的重要参数，是每日投加新鲜污泥体积占消化池污泥总体积的百分数。P591 3、污泥含水率（计算公式）P578污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数。 4、有机物负荷率（ S ）：指消化池的单位容积在单位时间内能够接受的新鲜污泥中挥发性干污泥量。P592 问答题： 1、污泥稳定的主要目的是什么？P576 答：便于污泥的储存和利用，避免恶臭产生。 3、影响污泥消化的因素有哪些？P519 答：PH值与碱度、温度与消化时间、负荷率、毒性物质、营养与C/N比等。 4、为什么机械脱水前，污泥常须进行预处理？怎样进行预处理？ 原因：污水处理厂初沉污泥、活性污泥、腐殖污泥及消化污泥均由亲水性带负电的胶体颗粒组成，挥发性固体物质含量高、比阻大，脱水较困难，因此机械脱水前必须进行污泥调理。 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。方法有化学调理法、热处理法、冷冻溶解法、淘洗法。 8、试述厌氧消化的影响因素。P591 1、PH值和碱度，最佳PH值为7.0~7.3 碱度为2000mg/L；2、温度与消化时间温度是影响厌氧消化的主要因素，温度的高低不但影响产气量，还决定消化过程的快慢；消化时间是指产气量达到总量所需的时间。 3、负荷率：厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率，负荷率的表达方式包括污泥投配率和有机物负荷率两种； 4、有毒有害物质 5、营养与C/N比。 第十八章 常用给水处理工艺系统 问答题： 1、给水处理系统的选择原则是什么？ P619 给水处理系统应该在技术上是可行的，在经济上是合理的，在运行上是安全可靠和便于操作的。(技术可行性可以通过实验验证和参考已建的原水水质相近的水处理工艺系统的运行经验；经济合理性是满足处理水质要求前提下，使建设费用和运行费用最低；水处理工艺系统的抗冲击性是其安全性和可靠性的重要内容之一。) 2、举例说明微污染水的处理系统。P620 图 原水——混合装置——絮凝池——沉淀池——过滤池————清水池——出水 混凝剂 Cl2 第十九章 特种水源水处理工艺系统 1、常用的水的药剂软化法有：石灰软化法、石灰-苏打法、磷酸盐法及掩蔽剂法。 2、列举3种除盐的方法：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法、电子混合床法。 3、常用的除氟方法有：吸附法、药剂法、电渗析法等。 问答题： 1、地下水除铁除锰的主要方法是什么？P643 P646 氧化法，将水中的二价铁氧化成三价铁，将水中的二价锰氧化成四价锰，由于三价铁、四价锰在水中的溶解度极小，故能从水中析出，再用固液分离的方法将其去除。 2、举例说明游泳池水的处理方法。P657 图 平衡水池上部设补充水管，循环水泵由平衡池抽水，水泵吸水管上设毛发过滤器，截留水中的毛发，将混合剂和中和剂（除藻剂）投加到水泵吸水管中，利用水泵叶轮搅拌混合，最后，处理水进入游泳池前要对水进行消毒 3、举例说明高浊水的处理方法。P641图 高浊度水首先进入辐流式沉淀池沉淀，再向水中投加混凝剂，经混合、絮凝、沉淀、过滤、投氯消毒，即可获得合格的处理水。 第二十章 城市污水处理工艺系统 填空题： 1、污水处理的物理法有：沉淀法、过滤法、气浮法、筛滤法、反渗透法和上浮法 等。 2、污水的化学处理法通常有：中和、混凝、电解、氧化还原、吸附、离子交换等。 3、污水的生物处理通常包括好氧氧化法和厌氧还原法两类。 名词解释： 1、 SV(settling velocity)（污泥沉降比）：又称30min沉降率。混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以%表示。 SVI(sludge volume index)（污泥容积指数）：本项指标的物理意义是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以ml计。SVI=SV(mL/L)/MLSS(g/L) 单位：mL/g SOUR(specific oxygen uptake rate)（活性污泥的比耗氧速率）：是衡量活性污泥生物活性的一个指标。是指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位为mgO2/(gMLVSS.h)mgO2/(gMVSS.h)。 8、泥龄（单位d） ：在曝气池内，微生物从其生长到排出的平均停留时间，也就是曝气池内的微生物全部更新一次所需要的时间 。从工程上来说，在稳定条件下，污泥龄就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。 9、污泥回流比 ：从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比，常用%表示。 10、BOD—容积负荷率 （标明单位）：单位曝气池容积（m3），在单位时间（d）内接受的有机物量。Nv=Q*So/V kgBOD/(m3曝气池.d) 11、污泥解体：当活性污泥处理系统出现处理水质混浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等时的现象。 12、污泥膨胀 ：是一种丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降的现象。 13、污泥上浮 ：是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高,但却没有很好的反硝化，因而污泥在二沉池底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。 14、同步驯化法 ：在培养开始就加入少量工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长的过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。