水质工程学期末复习.doc

第一章1、 水的社会循环：人类为了满足生活和生产的需要，从天然水体中取用大量的水，这些水使用过就成为生活污水和工业废水，这些废水最后又流入天然水体，这样水在人类社会中也构成了一个局部的循环体系。（使用要求、可靠排放）2、 地面水源水混凝沉淀过滤消毒饮用水。 格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池排放。3、 排水体制分合流制和分流制（雨水）4、 列举无机污染物：钙镁离子、氯离子、硫酸根、酸碱、泥沙、氮磷、重金属。有机物：蛋白质、脂肪、碳水化合物、醛、苯、有机农药。生物：细菌、寄生虫卵。危害：鱼群死亡、水体腐败。5、 水中污染物：溶解物（0.1-1、离子、无机物）胶体颗粒（1-100细小泥沙、有机物、混凝）悬浮物（100-1mm沉淀）6、 浊度：水中不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍作用的量度。TS（总固体）：103到105下，将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量。TDS（总溶解性固体）：将过滤后的水样在103-105下蒸干后剩余的物质，可滤残渣。TSS（总悬浮性固体）：过滤后水样在103-105烘至衡重得到的物质，不可虑残渣。VS挥发性固体、FS固体性固体TS=TSS+TDS=VS+FS、总硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度7、 水中氮的来源：大气中的NOx，过剩植物肥料。动物尸体分解，生活/工业污水，矿物溶解。总氮=有机氮氨氮亚硝酸盐氮硝酸盐氮。有机氮+氨氮=凯氏氮，亚硝酸盐氮+硝酸盐氮=无机氮8、 BOD（生化需氧量）：水中有机污染物被好氧微生物氧化分解至无机物时所消耗的溶解氧的量（天） COD：利用强化学氧化剂（K2Cr2O7、KMnO4等）氧化有机物所消耗的氧量。（准确表示有机物含量、短时、不限水质。不表微生物、无机物氧化误差） TOC（总有机碳）：将水样在900-950高温下燃烧，有机碳即氧化生成CO2，测量所产生的CO2量。TOD（总需氧量）：水样中的有机物在900高温下燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量（速度快误差小，仪器昂贵）TOD CODBOD5。TOD CODTOC。生活污水BOD5TOC9、 不稀释物质，随排随处：汞、镉、铬、砷、铅、镍 10、 水体自净：物理过程、化学过程、生物过程混合系数：参与混合的河水流量与河水总流量之比。稀释比：参与混合的河水流量/废水流量11、 氧垂曲线的工程意义：用于分析受有机物污染的河水中DO的变化动态, 推求河流的自净过程及其环境容量, 进而确定可排入河流的有机物的最大限量； 及其环境容量, 进而确定可排入河流的有机物的最大限量；推算确定氧垂点的位置及到达时间, 并依次制定河流水体防护措施。按氧垂曲线方程计算, 在氧垂点的DO含量达不到地表水最低DO含量要求时, 则应对污水进行适当处理, 故该方程式可用于确定污水处理厂的处理程度。第二章1、 格栅用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理建筑物的符合，保护机械设备，使之正常运行。2、 粗：50-100mm，中10-40mm，细3-10mm。栅渣量大于0.2m/d时机械清渣（计算题最后说明清渣方式）3、 ，。K=3，=2.42。栅前高H1=h+h2，栅后高H=H1+h1 （W1粗取0.01/2，中取0.06/7，细取0.09/8，流量换天）依次求：B、h1、H1H2、L、W、判断清渣方式。第三章1、 沉砂池：沙粒、比重大的无机颗粒。初沉池：小颗粒无机物、悬浮物。二沉池：活性污泥。混凝：大矾花、絮凝体。2、 自由沉降：沉砂池、初沉池前期。絮凝沉降：初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀。成层沉降：活性污泥法的二沉池、化学凝聚沉淀。压缩沉降：活性污泥在二沉池泥斗。3、 积分按三角形面积计算。U0截留速率。U是沉速。P颗粒物比例。给，曲线查u0，就是u设，在换成q设，u0除1.5得u设。4、 浅层沉降理论：曲线斜率随着深度增加而增大。这符合絮凝颗粒随沉淀深度增加而颗粒粒径增大、沉速加大的特征；沉淀深度越深所需沉淀时间也越长，沉淀深度越浅所需沉淀时间也越短。这符合浅池效率高的特征。5、 平/竖/辅流式沉淀池。流入区、流出区、沉淀区、污泥区、缓冲区。6、 设计流量：自流进入按最大设计流量计算，污水提升进入按工作泵的最大组合流量计算，河流制处理系统按降雨时的设计流量计算。沉淀池数不少于2个。7、 平流式沉淀池流入装置起均匀布水、消能，阻挡浮渣的作用。（底孔流入，孔下方设挡流板；淹没孔后接挡流板）流出槽：设溢流堰，溢流堰严格水平，既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。需满足： ，b根据刮泥机规格一般是4.58、 表面负荷q：在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量。9、 、（小时）、（s0.5升，人，天。N人数，tg=2小时）、 （c0、c1原浓度、出水浓度，p=95%，=1000）、H=h1+h2+h3+h4+h5（h1=h3=0.3）污泥斗（A1=4.5，A2=0.4）、污泥停留时间v1/w（天）、h4=(大长b)*i（宽度b=4.5）、L=A/b、h5用等腰梯形求依次求：q设、A、h2、b、L、验证、W（换单位）、（h5、上下底、V1）、污泥停留时间、（h4、H）10、 辐流式沉淀池 D/h2=6-12无资料时的q，初沉池2-4，二沉池1.5-3。 （池子个数） （t=1.5h）、H一样，只有h1=0.3依次求：取q，n、算D、取t、算h2、验证、w（tg=2只是一个池子的）、V1、验证污泥够不够装、H、外高度h1+h2+h3h3=0.5，h4和v11、沉淀池缺点：去除率不高、池体深，占地面积大；改善：混凝、预曝气（比重近1的互碰.絮凝沉降）、改为斜板沉淀池12、为什么斜板池效率高：Q=u设（A斜+A原），u不变时A变大，求出L与n的关系（d是板厚，注意单位）。上式=0.75，求出A原+A斜。A原是水表面，总缝长乘宽，A斜是n*宽*板长*cos，分别算出其与n的关系。进而求n，得斜板数n+1。尺寸包括：宽B、高H、总长L+一块板水平投影长。13、 斜板式沉淀池不适用于做二沉池，常用于给水处理和污水隔油池。沉砂池一般在泵站和沉淀池之前14、 平流式沉淀池最大流速0.3，最小0.15。格栅之后，初沉之前。要快，因为只去沙子，不去有机悬浮物，方便后处理。但是太快的话连沙子都去不了。第四章1、 活性污泥：向生活污水注入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这种絮凝体就是“活性污泥”2、 活性污泥处理系统以曝气池为核心处理设备，此外还有二次沉淀池、污泥回流系统、剩余污泥排放系统以及曝气系统所组成。3、 Ma：具有代谢功能活性的微生物群体；Me：微生物内源代谢、自身氧化的残留物；Mi：由原污水挟入的有机物质（含难为细菌降解的惰性 有机物）；Mii：由污水挟入的无机物质。4、 菌胶团细菌：能够形成菌胶团的细菌被称为菌胶团细菌。菌胶团细菌是构成活性污泥絮凝体的主体成分，有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。细菌形成菌胶团后可防止被微型动物吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响。菌胶团具有很好的沉降性能，使混合液在二沉池中迅速完成泥水分离。5、 丝状菌：状菌在活性污泥中可交织穿叉在菌胶团之间，是形成活性污泥絮凝体的骨架，使污泥具有良好的沉淀性能。丝状菌还可保持高的净化效率、低的处理出水浓度和出水悬浮物浓度。但若大量异常的增殖则会引发污泥膨胀现象。6、 适应期是微生物培养的最初阶段，本阶段初期微生物不增殖，但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，微生物细胞内各种酶系统对新培养基环境逐渐适应。对数增殖期是F/M比值很高，有机底物非常充分，营养物质不是微生物增殖的控制因素，微生物以最高速率摄取有机底物，也以最高速率增殖和合成新细胞。增殖速率与有机物浓度无关（零级），与微生物量有关（一级）。本期内，活性污泥微生物具有很高的能量水平，因而不能形成良好的污泥絮凝体。减衰增殖期随着有机底物浓度不断下降，微生物的不断增殖，F/M比值继续下降，营养物质逐步成为微生物增殖的控制因素。在此期间，微生物的增殖速率和有机底物的降解速率已大为降低，并与残存的有机底物浓度有关，呈一级反应。在后期，增殖速率几乎和细胞衰亡速率相等，微生物活体数达到最高水平。在后期，增殖速率几乎和细胞衰亡速率相等，微生物活体数达到最高水平。在本期内，活性污泥絮体开始形成，凝聚、吸附及沉降性能都有所提高。内源呼吸期污水中有机底物持续下降，达到近乎耗尽的程度，F/M比值随之降至很低的程度。微生物由于得不到充 比值随之降至很低的程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始大量地利用自身体内储存的物质或衰亡菌体，进行内源代谢以维持生命活动，微生物进入内源呼吸期。内源呼吸的残留物多是难于降解的细胞壁和细胞膜等物质，因此活性污泥不可能完全消失。在本期初始阶段，絮凝体形成速率提高，吸附、沉淀性能提高，但污泥活性降低。7、 微生物代谢过程：吸附小分子直接被酶降解大分子胞外水解酶降解，进入胞内。8、 活性污泥微生物影响：营养物质（碳源、氮源、磷源、其他营养），PH，水温，溶解氧，有毒物质。BOD：N：P=100:5:1。在进口区，有机物相对集中，浓度高，耗氧速率高，溶解氧浓度很难保持在2mg/L，会有所降低，但不宜低于1mg/L。若使曝气池内的微生物保持正常的生理活动，曝气池混合液的溶解氧浓度一般宜保持在不低于2mg/L的程度（以曝气池出口处为准）。9、 混合液悬浮固体浓度MLSS：它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总量即MLSSMaMe Mi+ Mii。混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS：本项指标所表示的是混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度即：MLVSSMaMe Mi。污泥沉降比SV：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。）污泥容积指数SVI：简称污泥指数。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。其计算式为：sv/mlss。SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性。活性污泥的比耗氧速率SOUR：单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量。指示入流污水是否有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。10、 BOD污泥负荷率、Q污水流量，S0原污水有机物浓度、V曝气池有效容积、X活性污泥浓度。BOD容积负荷率，污泥龄、x每日增长活性污泥量。曝气时间t=V/Q、系统平均水力停留时间：ts=Vs/Q Vs是反应器容积+沉淀池容积11、活性污泥反应动力学的研讨内容：（1）有机物的降解速率与有机物浓度、活性污泥微生物量等因素之间的关系；（2）活性污泥微生物的增殖速率与有机物浓度、微生物量等因素之间的关系。（3）微生物的耗氧速率与有机物降解、微生物量等因素之间的关系。12、活性污泥微生物增殖量：、Y是理论产率系数，微生物每代谢1kg所合成的MLSSkg数。Kd衰减常数，活性污泥微生物自身氧化速率、Se处理后水中残留浓度。、q是比降解速率。13、有机物降解与需氧量：、a是活性污泥微生物对有机物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧量的kg数。b是每千克活性污泥每天进行自身氧化所需的氧的千克数，即污泥自身氧化需氧速率，其量纲为d-114、莫诺特公式，u是微生物增长速率，S底物浓度，Ks饱和常数。换成V底物的比降解速率。，底物浓度高，Sks，零级反应。与底物无关。反之，底物浓度限制。15、传统活性污泥法：预处理后的污水从曝气池首端进入池内，与由二沉池回流的污泥同步注入。污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，然后进入二次沉淀池。在二沉池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。AD：处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活，根据需要可适当调整。DA：曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率也高，因此，为了避免溶解氧不足的问题，进水有机物负荷不宜过高。耗氧速率沿池长是变化的，而供氧速率难于与其相吻合，在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象。对进水水质、水量变化的适应性较低。渐减曝气活性污泥法：是针对传统活性污泥法中由于沿曝气池池长均匀供氧，在池末端供氧与需氧量之间的差距较大而严重浪费能源，提出一种能使供氧量和混合液需氧量相适应的运行方式，即供氧量沿池长逐步递减，使其接近需氧量。阶段进水活性污泥法：污水沿池长度分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度地缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。吸附再生活性污泥系统：将活性污泥对有机物降解的两个过程吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。AD：污水与活性污泥在吸附池内接触的时间较短，因此，吸附池的容积一般较小。吸附池与再生池的容积之和，仍低于传统活性污泥法曝气池的容积，基建费用较低；本工艺对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力。当在吸附池内的污泥遭到破坏时，可由再生池内的污泥予以补救。DA：处理效果低于传统法；不宜处理溶解性有机物含量较高的污水。完全混合活性污泥法：污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，微生物群体的组成和数量几乎一致，各部位有机物降解工况相同，因此，通过对F/M值的调整，可将整个曝气池的工况控制在良好的状态。AD：由于进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释和均化，原污水在水质、水量方面的变化，对活性污泥产生的影响将降到极小的程度，因此，这种工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的有机废水。DA：在曝气池混合液内，各部位的有机物浓度相同，活性污泥微生物质与量相同，在这种情况下，微生物对有机物降解的推动力低，由于这个原因活性污泥易于产生污泥膨胀。此外，在相同F/M的情况下，其处理水底物浓度大于采用推流式曝气池的活性污泥法系统。延时曝气活性污泥法：AD：由于F/M负荷非常低，曝气时间长，一般多在24h以上，活性污泥在池内长期处于内源呼吸期，剩余污泥量少且稳定，勿需再进行厌氧消化处理，因此，这种工艺是污水、污泥综合处理系统。此外，本工艺还具有处理水稳定性高，对原污水水质、水量变化有较强适应性等优点。DA：曝气时间长，池容大，基建费和运行费用都较高，占用较大的土地面积等。延时曝气法适用于处理对处理水质要求高而且又不宜采用污泥处理技术的小城镇污水和工业废水，处理水量不宜过大。高负荷活性污泥法：其主要特点是F/M负荷高，曝气时间短，处理效果较差，一般BOD5的去除率不超过70%75%，因此，称之为不完全处理活性污泥法。与此相对，BOD5去除率在90%以上，处理水的BOD5值在20mg/L以下的工艺则称为完全处理活性污泥法。高负荷活性污泥法在系统和曝气池的构造方面，与传统活性污泥法相同，即传统法可以按高负荷活性污泥法系统运行，适用于处理对处理水水质要求不高的污水。纯氧曝气活性污泥法：利用率可达80%90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右；曝气池内混合液的MLSS值可达40007000mg/L，能够提高曝气池的容积负荷；曝气池混合液的SVI值较低，一般都低于l00，污泥膨胀现象发生的较少；产生的剩余污泥量少。16、 曝气的作用：充氧、搅动混合（机械曝气、鼓风曝气、鼓风机械曝气）17、 影响氧转移效率的因素：污水水质、氧分压、水温、Kla氧总转移系数、Cs氧浓度为污水中的Kla/清水中的kla。将kla换成Cs则变成。修正后的氧转移速率R等于活性污泥微生物的需氧速率Rr。18、 氧转移效率：，V曝气池体积，Oc供氧量，R0氧转移速率。19、 鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置和空气输送管道所组成。鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为：微气泡、中气泡、大气泡20、活性污泥的培养训化包括：异步培训法、同步培训法、接种异化法。异步法即先培养后驯化，工业废水或以工业废水为主的城市污水常用该法。该类废水缺乏专性菌种和足够的营养。在投产时先可用含有多菌种及充足营养物质的粪便水或生活污水培养出足量的活性污泥，然后对所培养的活性污泥进行驯化。同步法：生活污水或以生活污水为主的城市污水一般都采用同步培驯法。为了缩短培养和驯化的时间，也可以把培养和驯化这两个阶段合并进行，即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。在缺乏经验的情况下不够稳妥可靠，出现问题时不易确定是培养上的问题还是驯化上的问题。接种法：有条件的地方，可直接从附近污水处理厂引入剩余污泥，作为种泥进行曝气培养。该法能提高驯化效果，缩短时间。21、 活性污泥法处理系统运行中的异常情况：污泥膨胀、污泥解体、污泥上浮、泡沫问题、异常生物相、污泥腐化。（沉降性能发生恶化、污泥容易随出水流失、微生物量锐减、导致出水水质恶化）活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳，当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经处于膨胀状态。可分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足；混合液中溶解氧浓度太低；氮、磷含量不平衡的废水；高pH值或低pH值废水。临时控制措施（污泥助沉法、灭菌法）：A向发生膨胀的污泥中加入有机或无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥的比重。B发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。只适用于丝状菌膨胀。工艺运行调节控制措施、环境调控控制法22、 污泥解体：活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等则为污泥解体现象。活性污泥处理系统运行不当或污水中混入有毒物质都可能引发污泥解体。措施：发生污泥解体后，应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及SV、MLSS、DO、污泥负荷等多项指标进行检查，确定发生的原因，加以调整；当确定是污水中混入有毒物质时，应考虑这是新的工业废水混入的结果，需查明来源进行局部处理。23、 污泥腐化：污泥腐化是二沉池污泥长期滞留而厌氧发酵产生H2S、CH4等气体，致使大块污泥上浮。污泥腐化上浮与污泥脱氮上浮不同，腐化的污泥颜色变黑，并伴有恶臭。措施：可通过加大二沉池池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底；清除死角，加强排泥；安设不使污泥外溢的浮渣清除设备等可减少该问题的发生。24、 污泥上浮：污泥没有很好的反硝化，氮气附于污泥上。使污泥比重降低，整块上浮。措施：增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，在脱氮之前将污泥排除；或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等，使之不进行到硝化阶段；加强反硝化功能都可减少该问题的发生。25、 化学泡沫处理较容易，可以喷水消泡或投加除沫剂等。此外，用风机机械消泡，也是有效措施。26、 观察钟虫数量及生物特征的变化，可以有效地预测活性污泥的状态及发展趋势第五章1、 混凝：混凝包括凝聚和絮凝两部，凝聚指胶体脱稳、并聚集为微絮粒的过程。絮凝指微絮粒通过吸附、卷带、桥连而成长为更大的絮凝体的过程。2、 混凝去除水中的胶体和细小的悬浮物。3、 胶粒与扩散层之间就会形成电位差，称为胶体的动电电位（电位）4、 胶团不带电，胶粒带电5、 凝聚机理包括：压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀网捕A压缩双电层：电解质加入高价反离子由于异号离子相吸作用和扩散作用而挤入扩散层、吸附层置换出等量电荷的低价反离子反离子数量减少双电层被压缩电位稳定性凝聚（港湾处沉积现象）B吸附电中和：指胶粒表面吸附带异号电荷的离子、胶粒、高分子物质等，中和了部分电荷，因而降低了电位，减小了静电斥力，使胶粒脱稳。（用Na+和有机胺离子RNH3+去除带负电的碘化银溶液造成的浊度。）C吸附架桥：指胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉。（可以解释非离子型或带同电号的离子型高分子絮凝剂有较好的混凝