水污染控制工程重点复习题(最终版).doc

《水污染控制工程》重点复习题
一、名词解释
1、生物膜法
生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。
2、活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
3、生物脱氮
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。（PPT版）
含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后，转变为氮气而被除去的过程。（课本版）
4、泥龄
微生物平均停留时间，又称污泥龄，是指反应系统内的微生物全部更新一次所用的时间，在工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。以θC表示，单位为d。
5、污泥比阻
单位质量干滤饼的过滤阻力m/kg，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。
6、水体自净
河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。
7、废水生物处理
定义1：利用微生物的氧化分解及转化功能，以废水有机物作为微生物的营养物质，通过微生物的代谢作用，使废水中的污染物质被降解、转化，废水得以净化。
定义2：污水的生物处理是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养 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。
（课本上有两种定义，自己选择哈！）
8、BOD5
在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量（20℃，5d）。
水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量，间接反映了水中可生物降解的有机物量。（课本版）
9、破乳
破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。
10、有机负荷（NS）
污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量，kg BOD5/（kgMLVSS·d）。
11、SVI
曝气池出口处的混合液在静置30min后，每克悬浮固体所占的体积（mL）称为污泥体积指数（SVI）。
12、毛细时间
其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。
13、米氏方程

式中:v——酶促反应速度；vmax——最大酶反应速度；ρS——底物浓度； Km——米氏常数。
14、吸附
当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些成分被富集的过程称为吸附。气体或液体物质吸附于固体表面的作用力一般可分为两类：一类是由范德华力引起的分子之间的相互作用力，有这种力引起的吸附称为物理吸附。另一类是化学力，吸附质分子与吸附剂表面的原子反应生成络合物，需要一定的活化能，这类吸附称为化学吸附。

15、萃取
将一种选定的溶剂加入到待分离的液体混合物中，由于混合物中各组分在该溶剂中溶解度的不同，可以将原料中所需分离的一种或数种成分分离出来。

增加的内容：
1、气固比
溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之质量比。（PPT版）
溶解的空气量与原水中悬浮固体含量的比值。（课本版）
2、反应级数
在速度方程中,反应物的浓度指数m，n分别称为反应物A和B的反应级数，各组分反应级数的代数和称该反应的总反应级数(m+n)。
3、Fenton试剂
Fenton试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，当pH低时（一般要求pH=3左右），在Fe2+的催化作用下过氧化氢就会分解产生·OH，从而引发链式反应。
4、交换势
指酸性阳树脂或碱性阴树脂对不同阳离子或阴离子的吸附交换的亲和性，亦即选择交换的能力。交换势大，交换离子越容易取代树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间的亲和力越大。
5、活性污泥
由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
6、离子交换
离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。
7、厌氧消化
在无氧的条件下，又兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷气等。
8、发酵
微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。
9、呼吸
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给辅酶2，FAD或FMN等电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程。
10、生物脱磷
在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替进行的系统中，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。
11、SV（污泥沉降比）
曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常用1L的量筒测定污泥沉降比。

二．问答题
1、何谓活性污泥法？画出其基本工艺流程并说明各处理构筑物的功能作用。
活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
活性污泥法处理流程具体流程见下图：

各处理构筑物的功能作用：
初次沉淀池，主要作用去除污水中的SS，并对BOD有一定的去除作用（20～30％）。
曝气池，主要作用去除污水的有机物，以及起搅拌作用使混合液呈悬浮状态。
二次沉淀池，从曝气池出来的混合液在二次沉淀池进行固液分离并对污泥进行适当的浓缩。

2、污泥沉降比，污泥指数，污泥浓度三者关系如何？试叙其在活性污泥运行中的重要意义。
SVI（污泥指数）＝SV％×1000/MLSS g/L 。污泥指数SVI正常运行的情况下为50～150，污泥指数MLSS一定的情况下，可计算出30分钟沉降比SV％，故可通过测定30分钟沉降比，很简便地判定曝气池内污泥状况，并进行相应的处理。

3、画出厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺流程图，并简述其工作过程。
简单版
厌氧池中为磷的释放、部分氮的氨化和部分有机物的降解；缺氧池中为反硝化反应；好氧池内发生磷的聚集和硝化反应，分别去除磷和氮。工艺流程如下：
课本版
污水进入厌氧反应区，同时进入的还有二沉池回流的活性污泥，聚麟菌在厌氧环境下释磷，同时转化易降解的COD/VAF为PHB，部分含氮有机物进行氨化。随后污水进入缺氧反应器，主要进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。混合液从缺氧区进入好氧区，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。工艺流程如下：

4、普通活性污泥法中为什么存在氧气的供需矛盾？如何解决该矛盾？
普通活性污泥法中混合液的需氧量在长度方向上是逐步下降的，首端有机污染物负荷高，耗氧速率高，后端有机物负荷低，耗氧速率低，但普通活性污泥法沿池长的供氧是均匀的，因此前段供氧不足，后段供氧过剩。可采取渐减曝气和阶段进水的运行方式解决该矛盾。

5、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与区别、各适用在哪些场合？
（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。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。化学絮凝沉淀属于这种类型。
（3）区域沉淀或成层沉淀：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。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
（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。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，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。

6、在气浮中微气泡与悬浮颗粒粘附的基本条件是什么？如何改善微气泡与悬浮颗粒的粘附性能？
在细微气泡性质已定的条件下，悬浮粒子能否自动与气泡粘附，主要取决于粒子的表面性质。一般的规律是，疏水性粒子容易与气泡粘附，而亲水性粒子则不易与气泡粘附，亲水性愈强，粘附就愈困难。因此，如果水中的悬浮粒子是强亲水性物质，就必须首先投加浮选药剂，将其表面转变为疏水性的，才能用气浮法去除。

7、生物滤池中的滤料要满足什么要求？
(1)能为微生物附着提供大量的面积；
(2)使污水以液膜状态流过生物膜；
(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；
(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；
(5)有一定的机械强度；
(6)价格低廉。

8、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？
设置沉砂池的目的和作用：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒。 曝气沉砂池的工作原理：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。曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。

9、在缺氧－好氧生物脱氮工艺中，为什么将缺氧池置于好氧池之前？
简单版
缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，同时，有利于好氧池中发生硝化反应。
课本版
（1）缺氧区的反硝化反应产生碱度课补充好氧区的硝化反应之需，约可补偿硝化反应所消耗碱度的50%左右；
（2）利用原污水中的有机物，无需外加碳源；
（3）利用硝酸盐作为电子受体，可以节省后续曝气量，而且反硝化细菌对碳源的利用更广泛，甚至包括难降解的有机物；
（4）缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀。

10、水的沉淀处理法的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或浮上）的基本规律，影响沉淀或浮上的因素有哪些？
基本原理：沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
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。

11、化学混凝剂在投加时为什么必须立即与处理水充分混合,剧烈搅拌?
废水与混凝剂和助凝剂进行充分混合，是进行反应和混凝沉淀的前提。要立即与处理水充分混合、剧烈搅拌以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。

12、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同?使用的药剂有何不同?
化学沉淀法是向废水中投加化学物质，使与废水中的一些离子发生反应，生成难溶的沉淀物而从水中析出，以达到降低水中溶解污染物的目的。而混凝法是通过混凝剂使小颗粒及胶体聚集成大颗粒而沉降，不一定有化学反应发生。
化学混凝法使用的药剂主要是混凝效果好；对人类健康无害；价廉易得；使用方便的无机盐类和有机高分子类混凝剂或助凝剂。而化学沉淀法主要是投加有氢氧根、硫化物、钡盐等能与废水中一些离子反应生成沉淀物的化学物质。

增加内容：
1、物理化学处理与化学处理相比，在原理上有何不同？处理的对象有什么不同？在处理成本和运行管理方面又有什么特点？

物理化学处理
化学处理
原理
利用物理化学反应的原理来去除污水中溶解的有害物质，回收有用组分，并使污水得到深度净化的方法。
利用化学反应的作用去除水中的杂质
处理的对象
与化学处理相似，尤其适于杂质浓度很高的污水或是杂质浓度很低的污水
水中的无机的或有机的（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质
处理成本
较高
较高，但相对物化处理法较低
运行管理
较方便，但比化学处理法复杂
较为方便

2、什么是污泥膨胀，发生污泥污泥膨胀的原因及其控制方法有哪些？（之前的作业题，可以参考自己的答案）

三、计算题
1、已知活性污泥曝气池进水水量Q＝2400m3/d，进水BOD5为180mg/L， 出水BOD5为40mg/L，混合液浓度MLVSS＝1800mg/L，曝气池容积V＝500m3，a＝0.65，b ＝0.096d－1， 求剩余污泥量DX并据此计算总充氧量R。
解：

2、已知曝气池的MLSS为2.2g/L，混合液在1000ml量筒中经30min沉淀的污泥量为180ml，计算污泥体积指数。如污泥的含水率从98.5％降到94％，求污泥体积变化。
解：

3、某城市拟采用鼓风曝气活性污泥法处理其生产污水，设计流量为10000m3/d，进曝气池BOD5浓度为200mg/L，要求去除率为90％，有关设计参数为Y＝0.4kg/kg，kd＝0.1/d，二沉池排出污泥浓度Xu＝9000mg/L，求曝气池有效容积、每天排除污泥量和回流比。(已知:θc=6d,曝气池污泥浓度:Xe=2g/l, MLVSS/MLSS=0.8)
解：

4、实验室生物转盘装置的转盘直径0.5m，盘片为10片。废水量Q＝40L/h，进水BOD5为200mg/L， 出水BOD5为50mg/L，求该转盘的负荷率。
解：