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水污染控制技术第一章、绪论一、名词解释1. 自然循环：地球表面的水体如海洋、湖泊、河流等广大水体及土壤表面、植物茎叶等在太阳辐射作用下，其中大量水分被蒸发和蒸腾形成水汽，上升到空中形成云，又在大气环流的作用漂移到各处，在适当的条件下又以雨、雪、雹等形式降落下来。这些降落下来的水分一部分渗入地下成为土壤水或地下水；一部分可顺着地表径流汇入江河、湖泊，兵最终汇入海洋。与此同时，一部分经过地面和水面的蒸发以及植物吸收后茎叶的蒸腾又进入大气圈中。这种川流不、循环往复的过程叫做水的自然循环。2. 社会循环：人类社会为了满足生活需求从各种水体中取用大量的水，这些生活和生产的用水，使用后成为生活污水和工业废水，被排放后最终流入水体，这样，水在人类社会中又完成了一个循环，成为水的社会循环。3. 水体污染：是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本地含量和水体环境容量，从而导致了水体的物理、化学记微生物特性发生变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体功能及在经济发展和人民生活中的作用。4. 水体的自净作用：污染物随污水排入水体后，经物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度或总量减少，经过一段时间后，受污染的水体讲恢复到受污染前的状态，这一现象成为水体的自净作用。5. 河流氧垂直线：河流接纳有机废水后，河水有机物量增加，好氧分解剧烈，消耗大量溶解氧，同事河流又从水面上获得氧气，这时耗氧速率大于复氧速率，河水中溶解氧迅速下降。随着有机物被分解，耗氧速率小于复氧速率，河水中溶解氧逐渐回升，最后，河水中溶解氧恢复或接近饱和状态，这条曲线被成为河流氧垂直线。6. 人为富营养化：是由于生活污水、工业废水尤其是农业径流水所携带的植物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，导致藻类及其他浮游生物急剧和过量生长，藻类死亡后其分解作用大大降低了水体中溶解氧的含量而形成厌氧条件，使水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。二、填空题1. 水污染的发生取决于污染物、污染源及承受水体三方面的特征及其相互作用和关系。水污染可分为自然污染和人为污染两大类。2. 人为污染是指人类在生产和生活中产生的“三废”对水体的污染。3. 水体污染源包括工业污染源、生活污染源、其他污染源。4. 废水的物理性指标包括水温、色度、臭味、固体物质。5. 表示有机物的综合指标可分为两大类：以氧表示的指标和以碳表示的指标。以氧表示的指标：理论需氧量、生化需氧量、化学需氧量；以碳表示的指标：理论有机碳(THOC)、总有机碳（TOC）.6. 某一水样BOD5与COD的比值是衡量污水可生化性的一项指标，比值越高，可生化性越好，一般认为该值大于0.3，即为可生化的。7. 生物性指标：细菌总数和大肠杆菌。三、简答题1. 水体自净的机制可以分为几类。1） 物理过程 物理净化作用指污染物质由于稀释、混合、沉淀等作用而使水体污染物质浓度降低的过程。2） 化学及物理化学过程 污染物质通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应使其浓度降低的过程。3） 生物化学过程 由于水中微生物的代谢活动，污染物中的有机物被分解氧化并转化为无害、稳定的有机物，从而使浓度降低的过程。2. 水体污染类型有哪些。1） 病原体污染2） 耗氧物质污染3） 植物污染物质污染4） 石油污染5） 热污染6） 放射性污染7） 有毒化学物质污染8） 酸碱盐污染3. 水污染技术性控制对策 技术性控制对策主要包括：推行清洁生产、节水减污、实行污染物排放总量控制、加强工业废水处理等。1） 积极推行清洁生产 清洁生产是通过生产工艺的改进和改革、原料的改变、操作管理的强化以及污染物的循环利用等措施，讲污染物尽可能地消灭在生产过程中，使污染物排放量减到最小。2） 提高工业废水重复利用率 可以减少污染物排放量，而且可以减少工业新鲜用水量。3） 实行污染物排放总量控制制度 污染物排放总量控制是既要控制工业废水中的污染物浓度，又要控制工业废水的排放量，从而使排放到环境中的污染物总量得到控制。4） 促进工业废水与城市生活污水的集中处理 工业废水的水质必须满足进入城市下水道的水质标准。第二章 污水的物理处理一、名词解释1. 沉淀：是使水中悬浮物物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。2. 物理处理法：借助于物理作用分离和除去污水中不溶性悬浮物或固体的方法叫做物理处理方法。二、填空题1. 借助于物理作用分离和除去污水中不溶性悬浮物或固体的方法叫做物理处理方法。2. 格栅是用于去除污水中那些较大的悬浮物，以保证后续处理设备的正常工作的一种装置。格栅分为两大类：人工清理格栅和机械格栅。3. 筛网用以阻截、去除污水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。4. 按照水中悬浮物颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。5. 沉砂池的功能是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒，例如砂、炉灰渣等。6. 常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池；按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。7. 污水中的油品以四种状态存在：浮油、分散油、乳化油、溶解油。8. 隔油主要用于对污水中浮油的处理，它是利用水中油品与水密度的差异与水分离并加以清除的过程。隔油过程在隔油池中进行，目前常用的隔油池有两大类：平流式隔油池和斜流式隔油池。9. 配水系统的作用是保证反冲洗水均匀地分布在整个滤池断面上，工程中常用大阻力配水系统和小阻力配水系统。三、简答题1. 通过调节和均衡作用主要达到什么目的。1） 提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；2） 减少进入处理系统污水流量的波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；3） 控制污水的PH值，稳定水质，并可减少中和作用中化学品的消耗量；4） 防止高浓度的有毒物质进入生物化学处理系统；5） 当工厂或其他系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证处理系统的正常运行。2. 沉速公式说明影响颗粒沉淀的主要因素（沉速公式见书本P32）颗粒与水的密度差是影响颗粒分离的一个主要因素。若Ps-P0,表示颗粒下沉，则V为下沉速度；若Ps-P=0，表示颗粒既不下沉也不上浮，颗粒处于悬浮状态；若Ps-P0，V为负值，表示颗粒比水轻，从而上浮，此时V为上浮速度。 此外，颗粒直径与水的动力粘滞系数也有重要影响，特别是颗粒直径，增大颗粒直径或降低水的粘滞系数，均有助于提高沉降速度。3. 快滤池的构造与工艺过程快滤池一般为矩形钢筋混泥土的池子，本身有洗沙排水槽、滤料层、承托层、配水系统组成。过滤工艺包括过滤和反洗两个基本阶段。（工艺见书本P48）4. 滤料的选择1） 有足够的机械强度；2） 化学性质稳定3） 价廉易得具有一定的颗粒级配和适当的孔隙率。四、论述题1. 过滤的概念及机理过滤是通过具有孔隙的粒状滤料层截留水中悬浮物和胶体而使水获得澄清的工艺过程。过滤的作用，不仅可截留水中的悬浮物，而且通过过滤层还可把水中的有机物、细菌乃至病毒随着悬浮物的降低而被大量去除。滤池的净水原理如下。1） 阻力截留 当污水自上而下流过颗粒滤料层时，颗粒较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料层的空隙中，随着此层滤料间的孔隙越来越小，截污能力也越来越大，逐渐形成一层主要有截留的固体颗粒构成的滤膜，并由他起重要的过滤作用。这种作用属阻力截留或筛滤作用。悬浮物粒径越大，表层滤料和滤速越小，就越容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也就越高。2） 重力沉降 污水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。重力沉降强度主要与滤料hi经及过滤速度有关。滤料越小，沉降面积越大；滤速越小，则水流月平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。3） 接触絮凝 由于滤料有巨大的比表面积，他与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，沙粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带电胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在沙砾上发生接触絮凝。在实际过滤过程中，上述三种机理往往同事起作用，只是随条件不同而有主次之分。对粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主；因这一过程主要发生在滤料表层，通常称为表面过滤。对于细小悬浮颗粒，以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮凝为主，成为深层过滤。第三章 污水的化学处理方法一、名词解释1. 中和法：是利用化学酸碱中和的原理消除污水中过量的酸和碱，使其PH值达到中性或接近中性的过程。2. 混凝：就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂），使水中难以沉淀的细小颗粒及胶体颗粒脱稳并相互聚集成粗大颗粒而沉淀，从而实现与水分离，达到水质的净化。3. 化学沉淀法：是向水中投加某些化学物质，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶化合物，然后进行固液分离，从而去除水中污染物的方法。二、填空题1. 对于酸含量小于3%5%或碱含量小于1%3%的低浓度酸性污水与碱性污水，由于其中酸碱含量较低，综合利用及回收价值不高，常采用中和处理。2. 针对酸性废水，主要有酸性污水与碱性污水相互中和、投药中和及过滤中和三种方法。而对碱性废水，主要有碱性污水与酸性物质相互中和、投药中和两种方法。3. 混凝可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和反射性物质。4. 影响混凝效果的因素：PH值、温度、共存杂质、混凝剂的种类、投加量及投加次序、水力条件。5. 按化学成分分，混凝剂可分为无极混凝剂和有机混凝剂。无极混凝剂目前广泛使用的是铝盐混凝剂和铁盐混凝剂。有机混凝剂广泛使用主要是人工合成高分子絮凝剂，常用的有聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是最常用的一种高分子混凝剂。6. 混凝剂的偷配方法有干投法和湿投法。7. 混凝沉淀处理工艺流程包括混凝剂的配制和投加（重力投加和压力投加）、混合、反应及沉淀分离几个部分。8. 化学沉淀法的工艺流程和设备与混凝法相类似，主要步骤包括：化学沉淀剂的配制与投加、沉淀剂与原水混合、反应，固液分离，泥渣处理与利用。三、简答题1. 中和处理使用与污水处理中的情况1） 污水排入收纳水体前，其PH值指标超过排放标准，这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响；2） 工业废水排入城市下水道系统前，采用中和处理以免对管道系统造成腐蚀；3） 化学处理好哦生物处理之前，对生物处理而言，需将处理系统的PH值维持在6.58.5范围内以确保最佳的生物活力。2. 化学沉淀的基本原理根据采用的沉淀剂及反应中所生成的生成物不同，可将化学沉淀法分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、碳酸盐沉淀法、铁氧体沉淀法。1） 氢氧化钠沉淀法 水中金属离子很容易生成各种氢氧化物，其中包括氢氧化物沉淀及各种羟基配合物，它们的生成条件和存在状态与溶液的PH值有直接关系。常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠、苛性钠等，以石灰最经济。2） 硫化物沉淀法 金属硫化物是比氢氧化物更为难溶的沉淀物，对去除水中重金属离子有更好的效果，此法常用的沉淀剂有硫化氢、NaHS等3） 钡盐沉淀法 主要用于处理含六价铬的污水。采用的沉淀剂为BaCO3、BaCL2、等。1. 消毒的目的和方法消毒的目的就是要灭杀水中的病原微生物，防止疾病扩散，保护公共水体消毒方法可分为化学法消毒和物理法消毒两大类。化学法消毒是通过向水中投加化学消毒剂来实现消毒，在污水消毒处理中采用的主要化学法消毒有氯化法、臭氧消毒法、二氧化氯消毒法。物理法消毒是应用热、光波、电子流等来实现消毒作用的方法，在物理消毒处理中，采用或研究的物理方法消毒有加热消毒、紫外线消毒、辐射消毒、高压静电以及微电解消毒等方法。四、论述题1. 混凝的机理 污水中投入某种混凝剂后，教团因电位降低或消除而脱稳。脱稳的颗粒便相互集聚为较大颗粒而下沉，此过程称为凝聚，此类混凝剂称为凝聚剂。但有些混凝剂可使未经脱稳的胶体也形成大的絮状物而下沉，这种现象称为絮凝，此类混凝剂称为絮凝剂。不同混凝剂能使胶体以不同方式脱稳、混凝或絮凝。按机理不同，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。a) 压缩双电层 当向溶液中投加电解质后，溶液中与胶体反离子相同电荷的离子浓度增加，这些离子与扩散层原有离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散厚度减小，胶体所带电荷数减少，（不会写ZETA符号）电位相应降低，胶粒就相互聚合与凝聚。b) 吸附电中和机理 当向溶液中投加电解质作混凝剂，混凝剂水解后在水中形成胶体微粒，其所带电荷与水中原有胶粒所带电荷相反。由于异性电荷之间有强烈吸附作用，这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ZETA电位，使胶体脱稳并发生凝聚。但若混凝剂投加量太多，混凝效果反而下降。因为胶粒吸附了过多的反离子，使原有的电荷变性，排斥力变大，从而发生了在稳现象。c) 吸附架桥机理 吸附架桥作用主要是指高分子聚合物与胶粒和细微悬浮物等发生吸附、桥联的过程。高分子絮凝剂具有线性结构，含有某些化学活性基团，能与胶粒表面产生特殊反映而互相吸附，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐变大，从而形成较大的絮凝体。d) 沉淀物网捕 若采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐作混凝剂，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物或金属碳酸盐时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质网捕。第四章 污水的化学处理一、名词解释1. 气浮法：它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法，是通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。其处理的对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮物。2. 吸附法：在污水处理中，吸附则是利用多孔性固体物质表面吸附污水中的一种或多种污染物，从而达到净化水质的目的。通常把能起吸附作用的多孔性固体物质称为吸附剂，被吸附物质称为吸附质。3. 吸附平衡：当污水与吸附剂充分接触后，一方面吸附质被吸附剂吸附；另一方面，一部分已被吸附的吸附质因热运动而脱离吸附剂表面，又回到液相中。前者称为吸附过程，后者为解吸过程。当吸附速度与解吸速度相等时，即达到吸附平衡。4. 吸附容量：是指在一定温度和压力下达到媳妇平衡时，单位质量吸附剂所吸附吸附质的质量。5. 吸附速率：是指单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。6. 吸附等温线：在温度一定时，吸附容量随吸附质平衡浓度的提高而增加。通常把吸附容量与相应的吸附质的平衡浓度作图所得的曲线称为吸附等温线。7. 再生：就是在吸附剂本身结构不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂孔隙中除去，恢复它的吸附能力，以达到重复使用的目的。8. 离子交换法：是一种借助于离子交换剂上的可交换离子和污水中的其他同性离子进行交换反应而使水质净化的方法。9. 吹脱法：吹脱法是用来脱除水中的溶解气体和某些极易挥发的溶质的一种气液相转移分离法。其过程是：将空气通入污水中，使其与污水充分接触，污水中的容积气体和易挥发的溶剂便穿过气液界面，进入空气相，从而达到脱除容积气体的目的。这种解吸过程即为吹脱。吹脱法常用于去除水中含有的有毒、有害的溶解气体，如硫化氢、氰化氢等。二、填空题1. 气浮法按气泡产生的方法不同，可分为充气气浮、溶气气浮及电解气浮三类。2. 充气气浮是利用机械剪切力，将混合于水中的空气粉碎成细小的气泡，以进行浮选的方法，分为水泵吸水管吸气气浮、射流气浮、扩散板曝气气浮以及叶轮气浮等四种，而使用广泛是叶轮气浮。3. 溶气气浮是依靠水中饱和空气，在减压时以微细的气泡形式释放出来，从而使水中的杂质颗粒被黏附而上浮。根据气泡在水中析出时所处压力的不同，可将溶气气浮分为加压溶气气浮和溶气真空气浮两类。4. 加压溶气气浮分为全流程溶气气浮、部分溶气气浮、部分回流溶气气浮。5. 加压溶气气浮法的设备有加压泵、溶气罐、减压阀、溶气释放器和气浮池。6. 气浮法的缺点是电耗较高。7. 吸附法主要用于以脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色、除臭、脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。8. 溶质从水中移向固体颗粒表面发生吸附，是水、溶质合格固体颗粒三者相互作用的结果。引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲和力。9. 活性炭的再生的方法有：加热再生法、化学氧化法、溶剂再生法、生物法。10. 吸附操作可分为静态吸附和动态吸附。静态吸附工艺适合与小规模、间歇排放的污水处理。动态吸附操作常用的设备有固定床、移动床和流化床三种。11. 离子交换剂分为无极和有机两大类。无极类离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。有机类离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。在污水处理中，应用较多是离子交换树脂。离子交换树脂按离子交换的选择性，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。12. 膜分离法是利用特殊的薄膜（如半透膜）对液体中的某些成分进行选择性透过的方法统称。溶剂透过膜的过程称为渗透，溶质透过膜的过程称为渗析。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤，其次是自然渗析和液膜技术。13. 反渗透膜是一类具有不带电荷的亲水性基团的膜，种类很多。按成膜材料可分为有机和无极高聚物，目前研究比较多和应用比较广泛的是醋酸纤维膜（CA膜）和芳香族聚酰胺膜。14. 吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。在工程上一般采用的吹脱设备有吹脱塔和吹脱池。15. 从污水中吹脱出来的气体有三种处置方法：向大气排放、炉内燃烧和回收利用。三、简答题1. 气浮法的应用1) 分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；2) 代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；3) 浓缩化学混凝处理产生的絮状化学污泥；4) 回收含油废水中的悬浮油及乳化油；5) 回收工业废水中的有用物质，如造纸厂污水中的纸浆纤维等。2. 物理吸附与化学吸附的区别物理吸附是溶质与吸附剂之间由于分子间力（范德华力）而产生的吸附。其特点是：吸附过程无化学反应，可在低温下进行，过程为放热，但放热量较小，吸附选择性不强，且牢固程度不如化学吸附，容易发生解吸。因此，物理吸附后再生容易，且能回收吸附质。化学媳妇是溶质与吸附剂发生花絮反应，形成牢固的吸附化学键和表面配合物的过程。其特点是：吸附过程一般在较高温度下进行，吸附时放热量大，与化学反应的反应热相近；化学吸附有选择性，吸附比较稳定，化学键力大时，吸附不可逆转。因此，化学吸附再生困难，必须在高温下才能脱附，脱附下来的可能是原吸附质，也可能是新的物质。利用化学吸附处理毒性很强的污染物更安全。3. 吸附剂的的选择工业应用吸附剂必须满足下列要求：吸附能力强，吸附选择性好；吸附平衡浓度低；容易再生与再利用；化学稳定性好；机械强度好；来源广及价格低廉。4. 常用吸附剂及活性炭的功能常用吸附剂有活性炭、磺化煤、焦炭、硅藻土等，活性炭是目前应用最为广泛的吸附剂，它的功能如下：1） 它是一种非极性吸附剂，是以碳为主的物质作原料，经高温碳化和活化制得的疏水性吸附剂；2） 活性炭最主要的物理性质是其特有的孔隙结构和巨大的比表面积；3） 活性炭的吸附以物理吸附为主，也进行一些化学选择性吸附。5. 反渗透的原理半透膜讲淡水和某种脓液隔开，该膜只让水分子通过，溶质不能通过。由于淡水中水分子的化学位比溶液中水分子的化学位高，所以淡水中的水分子自发地透过膜进入溶液中，这种现象叫渗透。在渗透过程中，淡水一侧液面不断下降，溶液一侧液面不断上升。当两液面不再发生变化时，渗透便达到平衡状态。此时两液面高差称为该种溶液的渗透压。如果在溶液一侧施加大于渗透压的压力，溶液中的水就会透过半透膜，流向淡水一侧，使溶液浓度增加，这种作用称为反渗透。6. 反渗透膜的性能良好的反渗透膜应具有多种性能：选择性好，单位膜面积上透水量大，脱盐率高；机械强度好，能抗压、