水质工程学习题

第一章第一章 水质与水质标准水质与水质标准 1 1 天然水体中的杂质如何分类 天然水体中的杂质如何分类 按不同的原理 对天然水体的杂志进行分类 1 按水中杂质的尺寸 可以分为 溶解物 胶体颗粒和悬浮物 2 从化学结构上可以分为 无机杂质 有机杂质 生物 微生物 3 按杂质来源可以分为天然的和人工合成的物质 2 2 生活饮用水的水质指标可分为哪几类 生活饮用水的水质指标可分为哪几类 1 微生物标准 2 水的感官性状指标和一般化学指标 3 毒理学指标 4 放射性指标 3 3 地下水与地表水相比 有哪些特点 地下水与地表水相比 有哪些特点 由于通过土壤和岩层的过滤作用 所以地下水没有悬浮物 通常是透明的 同时通过 溶解了土壤和岩层中的可溶性矿物质 所以含盐量 硬度等比地表水高 地下水的水质 水温一般终年稳定 较少受到外界影响 受水体流经的土壤地质条件 地形地貌以及气候 条件的影响 地表水或地下水的水质会有较大差异 4 4 什么是水体富营养化 富营养化有哪些危害 什么是水体富营养化 富营养化有哪些危害 水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水 在光照和其他换进条件适宜 的情况下 水中所含的这些用营养物质是水中的藻类过量生长 随后藻类死亡和随之而来 异养微生物的代谢活动 使得水中的 DO 被迅速耗尽 造成水体质量恶化和水生态环境结 构破坏的现象 水体富营养化的危害 1 造成水体感官性污染 使藻类过度繁殖 水有霉味 腥 臭味 使水体混浊 透明度下降 2 消耗水体的溶解氧 3 向水体释放毒素 使人和牲 畜得病 4 影响供水水质 并增加供水成本 5 对水生生态造成影响 5 5 什么是水体自净 为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一 什么是水体自净 为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一 水体自净是指污染物进入天然水体后 通过物理 化学和生物因素的共同作用 使污 染物的总量减少或浓度降低 曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原状的现象 溶解氧是维持水生生态平衡和有机物能够进行生物分解的条件 DO 越高 说明水中 的有机污染物越少 DO 接近饱和时 水体是清洁的 因此 DO 是河流自净中最有利力的 生态因素 6 6 用哪两个相关的水质指标描述水体的自净过程 用哪两个相关的水质指标描述水体的自净过程 BOD 和 DO 7 7 什么是氧垂曲线 什么是氧垂曲线 一般在单一污染源的情况下 水体中的 BOD 值低于最高允许量 DO 接近饱和 水体 清洁的 在排放口出 BOD 急剧上升 DO 被有机物降解所消耗 逐渐降低到允许含量以下 水体受到污染 随之 BOD 逐渐降低 DO 得到补充并回升 水体逐渐恢复到原水体的生态 平衡状态 水体又富清洁 通常将 DO 变化的曲线称为氧垂曲线 氧垂曲线就是单污染源 的情况下水体自净 BOD 和 DO 含量变化历时图中 DO 的变化曲线 8 8 在水污染物排放标准方面将污染物控制项目分哪两类 在水污染物排放标准方面将污染物控制项目分哪两类 在水污染物排放方面 根据污染物的来源与性质 将污染物控制项目分为基本控制项 目和选择控制项目 第二章第二章 水的处理方法概论水的处理方法概论 1 1 水处理按技术原理如何分类 水处理按技术原理如何分类 水处理按技术原理分为 物理化学方法和生物方法 物理化学方法 1 混凝 包括凝聚和絮凝过程 2 浮选 3 过滤 4 膜分离 5 吸附 6 离子交换 7 中和 8 氧化还原 生物方法 1 需氧处理 2 厌氧处理 2 2 按对氧的需求不同 将生物处理过程如何分类 按对氧的需求不同 将生物处理过程如何分类 需氧处理 和 厌氧处理 3 3 按反应器内的物料的形态如何分类 按反应器内的物料的形态如何分类 均相反应器 多相反应器 按反应器的操作情况可将反应器如何分类 按反应器的操作情况可将反应器如何分类 间歇式 连续性 4 4 列举水的物理化学处理方法 列举水的物理化学处理方法 1 混凝 包括凝聚和絮凝过程 2 浮选 3 过滤 4 膜分离 5 吸 附 6 离子交换 7 中和 8 氧化还原 5 5 三种理想反应器的假定条件是什么 三种理想反应器的假定条件是什么 研究理想反应器对水处理设备的设计和研究理想反应器对水处理设备的设计和 操作有何作用操作有何作用 1 理想混合流动模型 进入反应器的物料立即均匀分散在整个反应器里 其特点是 反应器内的浓度完全混合一致 2 活塞流流动模型 物料的断面速度分布完全是齐头并进的 3 轴向扩散流动模型和多级串联流动模型 在流动体系中物料之所以偏离了活塞流 是由于在活塞流上叠加了一个轴向扩散 应用反应器理论 能够确定水处理装置的最佳形式 估算所需尺寸 及确定最佳操作 条件 利用反应器的停留时间分布函数 可以判断物料在反应器中的流动模型 也可以计 算化学反应速率 6 6 水处理工艺流程选择的出发点有哪些 如何确定一个合适的水处理工艺流程 水处理工艺流程选择的出发点有哪些 如何确定一个合适的水处理工艺流程 水处理工艺流程选择的出发点有 较低的成本 安全稳定的运行过程 针对不同原水水质和对水质的要求 会形成不同的水处理工艺流程 水处理设施所处 的地区气候 地形地质 经济技术条件的差异 也会影响到水处理工艺流程的选择 7 7 举例说明废水处理的物理法 化学法和生物法三者之间的主要区别 举例说明废水处理的物理法 化学法和生物法三者之间的主要区别 生物法 主要去除对象是有机污染物 一般用 BOD 和 COD 为指标 如典型的城市污 水处理 化学法 对各种工业废水的处理 根据主要污染物的性质采取相应的处理方法 如典 型的焦化废水处理 物理法 当处理后要回用时 要进一步深处理 满足回用需要 如典型的洗浴废水回 用处理 8 8 给水处理有哪些基本方法 其基本流程如何 给水处理有哪些基本方法 其基本流程如何 给水处理的基本方法有 混凝 沉淀 过滤 消毒 第三章第三章 凝聚和絮凝凝聚和絮凝 1 1 体胶稳定性是什么 胶体能稳定存在于水中的原因是是什么 体胶稳定性是什么 胶体能稳定存在于水中的原因是是什么 从水处理的角度而言 胶体的稳定性是指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性 胶体在水中稳定存在的原因 1 胶体的动力稳定性 2 胶体的带电稳定性 3 胶体 的溶剂化作用稳定性 2 2 目前 比较公认的凝集机理有哪四个方面 内容是什么 目前 比较公认的凝集机理有哪四个方面 内容是什么 1 压缩双电层作用 根据 DLVO 理念 比较薄的能降低胶体颗粒的排斥能 如果 能使胶体的双电层变薄 排斥能降到相当小时 两胶体颗粒接近时 就可以由原来的排斥力为 主变成吸引力为主 胶体颗粒间就会发生凝集 2 吸附电中和作用 胶体颗粒表面吸附异号离子 胶体颗粒 高分子物质 从而中 和了胶体颗粒本身所带的部分电荷 减小胶体颗粒间的静电斥力 使胶体颗粒更易于聚沉 3 吸附架桥作用 指胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架桥连接 凝聚为大 的聚集体而脱稳聚沉 4 网捕卷扫作用 指投加水中的铝盐 铁盐等混凝剂水解后形成较大量的水合金属 氧化物沉淀 当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时 会像多孔的网一样将水中胶体颗粒 和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来 3 3 什么是同向絮凝和异向絮凝 什么是同向絮凝和异向絮凝 异向絮凝 由布朗运动引起胶体颗粒向不同方向运动而发生碰撞聚集的现象 同向絮凝 由外力 搅拌力 水力 推动所引起的胶体颗粒向同一方向运动碰撞聚集 称为同向絮凝 4 4 简述水的混凝对水力条件的要求是什么 简述水的混凝对水力条件的要求是什么 水力条件包括水力强度和作用时间两方面的因素 投入混凝剂之后 混凝过可分为快速混合与絮凝反应两个阶段 快速混合要求有快速 而剧烈的水力或机械搅拌作用 而且短时间内完成 一般在几秒至一分钟内完成至多不超 过两分钟 絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随着絮凝体的增大而逐渐降低 避免已聚集的絮 凝体被打碎而影响混凝沉淀效果 5 5 影响混凝效果的主要因素分为哪几类 影响混凝效果的主要因素分为哪几类 1 水温 2 水的 pH 值和碱度 3 水中杂质浓度 4 水利条件的影响 5 混凝 剂种类和投加量及投加方式 干投 湿投 的影响 6 6 如何防止絮凝体破碎 如何防止絮凝体破碎 絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随絮体的增加而逐渐降低 7 7 快速混合的原理是什么 混合设施主要有哪几类 快速混合的原理是什么 混合设施主要有哪几类 快速混合 目的是使胶体颗粒凝集脱稳 根据混凝凝聚机理 快速混合的机理是 在 混合过程中 必须使混凝剂水解产物中具有压缩双电层与吸附电中和作用的高价正离子等 有效成分迅速均匀地与水中胶体颗粒接触发生凝聚作用 混合设施的主要分类有 1 水力混合 2 水泵混合 3 管式混合 管式静态混合 器 扩散混合器 4 机械混合 8 8 混凝药剂的选用应遵循哪些原则 混凝药剂的选用应遵循哪些原则 1 混凝效果好 2 无毒害作用 3 资源充足 4 成本低 5 新型药剂的卫生许 可 6 借鉴已有经验 9 9 什么是助凝剂 助凝剂按投加的目的划分为哪几类 什么是助凝剂 助凝剂按投加的目的划分为哪几类 不能在某一特定水处理工艺中单独用作混凝剂 但可以与混凝剂配合使用而提高和改 善凝聚和絮凝效果的化学药剂称为助凝剂 按投加目的分类 1 以吸附架桥改善已形成的絮体结构为目的的助凝剂 如活化硅酸 SiO2 nH20 骨 胶 高分子絮凝剂 2 以调节原水酸碱度来促进混凝剂水解为目的的助凝剂 如石灰 3 以破坏水中有机污染物对胶体颗粒稳定作用来改善混凝剂效果的助凝剂 如 Cl2 O3 等氧化剂 4 以改变混凝剂化学状态来促进混凝效果的混凝剂 如加氯作为氧化剂改善硫酸亚铁的 混凝效果 10 10 絮凝设施都有哪些 絮凝设施都有哪些 1 隔板絮凝池 2 折板絮凝池 3 机械絮凝池 4 栅条 网格 絮凝池 5 穿 孔旋流絮凝池 6 其他形式的絮凝池 波形板絮凝池 摇摆式搅拌机絮凝池 接触式絮凝 池 组合式絮凝池 第四章第四章 沉淀沉淀 1 1 何谓拥挤现象 高浊度水在沉淀筒中的拥挤沉淀可分为哪些部分 何谓拥挤现象 高浊度水在沉淀筒中的拥挤沉淀可分为哪些部分 当水中有大量颗粒在有限的水体中沉降时 由于颗粒相互之间会产生影响 致使颗粒 沉速度比自由沉降时小 这种现象称为拥挤现象 高浊度水在沉淀桶中的拥挤沉淀可分为 清水层 沉降层 等浓度层 过渡层 淤积 层 2 2 理想沉淀池的假定条件是什么 理想沉淀池的假定条件是什么 1 进水均匀分布于沉淀区的始端 并以相同的流度水平地流向末端 2 进水中颗粒均匀的分布于沉淀区的始端 并在沉淀区内进行着等速自由沉降 3 凡能沉降到沉淀区的颗粒杂质便认为被去除 不再重新悬浮到水中 3 3 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何 两者涵义有何区别 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何 两者涵义有何区别 在理想沉淀池中 表面负荷和颗粒截留沉速是相等的 表面负荷 指单位沉淀面积上承受的水流量 颗粒截留沉速 由均一粒径组成的颗粒杂质在理想沉淀池中恰能全部沉淀下来的颗粒 沉速 4 4 何谓浑水异重流 判断平流式沉淀池稳定性的指标是什么 何谓浑水异重流 判断平流式沉淀池稳定性的指标是什么 密度大的浑水进入沉淀池后 在重力作用下会潜入池的下部流动 形成所谓的浑水异 重流 判断平流式沉淀池稳定性的指标是 弗罗德数 5 5 沉淀的类型 各有什么特点 说明它们的内在联系与区别 沉淀的类型 各有什么特点 说明它们的内在联系与区别 1 自由沉淀 颗粒在沉淀过程中互不干扰 其形状 尺寸 质量均不改变 下 沉速度也不改变 常见于 沉砂池 初次沉淀池 2 絮凝沉淀 颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用 颗粒的形状 尺寸 质量以及沉速 随沉淀过程的进展而变化 常见于 混凝沉淀后 生物污泥的沉淀 3 成层沉淀 沉淀过程中絮凝的悬浮物形成层状物 成整体沉淀状 形成较明显的 固液界面 常见于 活性污泥法的二沉池 污泥浓缩池 化学凝聚沉淀 4 压缩沉淀 沉淀过程中最后悬浮颗粒相聚于水底 互相支撑 互相挤压 发生进 一步沉降 内在的联系与区别 在实际的活性污泥法二沉池及浓缩池中沉淀与浓缩的过程中 都 顺序存在着 1 2 3 4 这四种类型的沉淀过程 只是产生各类沉淀的时间长短 不同而已 6 6 试述各类沉淀池的使用条件 有何优缺点 试述各类沉淀池的使用条件 有何优缺点 平流沉淀池 辐流沉淀池 竖流沉淀池 斜板斜管沉淀池 澄清池 7 7 影响斜板 斜管沉淀池的因素是什么 影响斜板 斜管沉淀池的因素是什么 雷诺数 弗罗德数 浑水异重流 8 8 是否任何物质都能粘附在空气泡上 取决于哪些因素 是否任何物质都能粘附在空气泡上 取决于哪些因素 不是所有物质都能粘附在气泡上 取决于物质表面性质即水 空气 固体三者表面张力的关系 气泡合并作用 润湿作 用 亲水性 同性电荷的相斥作用 第五章第五章 过滤过滤 1 1 过滤的目的 用于澄清水的过滤有几种方式 过滤的目的 用于澄清水的过滤有几种方式 过滤的目的 有的用来去除水中的悬浮物 以获得浊度更低的水 有的是用来去掉污 泥中的水 以获得含水量较低的污泥 澄清水的过滤方式 颗粒材料过滤 粗滤 微滤 膜滤 2 2 快滤池的作用 工作过程包括哪些 构造及其作用 快滤池的作用 工作过程包括哪些 构造及其作用 快滤池主要用来过滤混凝 或混凝沉淀 后的水 工作过程主要包括过滤和反冲洗两个过程 结构及其作用 1 滤层 由滤料构成 起过滤作用 2 承托层 用以支撑滤层 3 配水系统 起作用是在过滤时收集过滤水 在反冲洗时均匀分布反冲洗水 4 滤 层上部有排水槽 用以均匀排出反冲水 3 3 滤料应满足的要求 滤料应满足的要求 快滤池滤料都是颗粒状材料 应满足以下基本要求 1 有足够的机械强度 2 有较好的化学稳定性 3 有适宜的级配和足够的空隙率 4 4 气 水反冲洗有几种操作方式 气 水反冲洗有几种操作方式 1 先用气单冲 再用水单冲 2 先用气单冲 再气 水同时冲 最后单独用水 冲 3 先用气 水同时冲 再用水单独冲 5 5 滤池承托层的作用是什么 滤池承托层的作用是什么 1 起支撑滤料层的作用 以防止滤料泄露 2 起配水作用 使配水系统流出的 反冲水能够均匀地分布到滤层的底部 所以承托层的结构与配水系统的形式有关 6 6 属大 小阻力配水系统的滤池各有哪些 属大 小阻力配水系统的滤池各有哪些 1 小阻力配水系统的滤池 粗料滤池 V 型滤池 无阀滤池 虹吸滤池 2 大阻力配水系统的滤池 普通快滤池 7 7 试述快滤池的工作原理 试述快滤池的工作原理 快滤池的除浊作用 主要是浊质颗粒在滤料表面上粘附的结果 按照这个观点 对除 浊起主要作用的是滤料的表面积 而不是滤料的粒径 当水经滤层过滤时 水中浊质颗粒 深入滤层内部不断粘附于滤料表面而被逐渐除去 从而出现水的浊度沿滤层方向不断减小 的现象 所以快滤池是依靠整个滤层提供的滤料表面积来除浊的 过滤时由进水管向池内滤层上部引入滤前水 水由上而下经过滤层过滤 滤后水由下 部配水系统汇集后 经出水管流出池外 过滤持续进行到滤层被堵塞 停止进水和出水 由反冲洗管向池内送入反冲洗水 经配水系统均匀分配后 由下向上对滤层进行反冲洗 反冲洗废水从上部排水槽经排水管引出池外排入废水管道 反冲洗结束后 停止供应反冲 洗水并关闭排水阀 恢复进水和出水 重新开始过滤 8 8 滤池反冲洗配水系统的种类有哪些 各自有什么特点 滤池反冲洗配水系统的种类有哪些 各自有什么特点 1 大阻力配水系统 工作可靠 采用最广 冲洗干净 但冲洗水头要求高 需冲洗 水箱或水泵 2 小阻力配水系统 配水系统结构简单 冲洗水头小 2m 左右 适应于面积小 的滤池 其均匀性取决于开孔比 9 9 影响滤池冲洗效果的因素有哪些 影响滤池冲洗效果的因素有哪些 反冲洗强度 滤层的膨胀 10 10 何谓减速过滤 反冲洗强度 滤层膨胀率 何谓减速过滤 反冲洗强度 滤层膨胀率 减速过滤 滤池在过滤周期中滤速逐渐减小 称为减速过滤 变速过滤 反冲洗强度 当用水对滤层进行反冲洗时 经滤层单位面积上流过的反冲洗水流量 称为反冲洗强度 滤层膨胀率 在反冲洗过程中 滤层因部分或全部悬浮于上升水流中而使试滤层厚度 增加 该现象为滤层膨胀 滤层增厚的相对比率 称为滤层的膨胀率 第六章第六章 吸吸 附附 1 1 粒状活性炭的再生方法有哪些 粒状活性炭的再生方法有哪些 1 热再生法 2 化学药剂再生法 3 化学氧化再生法 4 生物再生法 5 湿式 氧化再生法 6 超声波再生法 2 2 在饮用水处理中 活性炭的功能可以表现为哪几方面 在饮用水处理中 活性炭的功能可以表现为哪几方面 1 臭和味的去除 2 总有机碳 TOC 的去除 3 消毒副产物前驱物的去除 4 挥 发性有机物的去除 5 人工合成有机物的去除 3 3 按照吸附的作用机理 吸附作用可分哪几类 按照吸附的作用机理 吸附作用可分哪几类 物理吸附 化学吸附 4 4粒状活性炭吸附方式如何分类 粒状活性炭吸附方式如何分类 1 滤前吸附 2 滤后吸附 3 过滤吸附 5 5水处理过程中 通常怎样选择粉末活性炭的投加点 说明原因 水处理过程中 通常怎样选择粉末活性炭的投加点 说明原因 投加点的选择不仅要满足良好混合要求以及满足足够的接触时间 同时尽量使水 处理药剂对粉末炭的干扰作用最小 降低活性炭的投加量 节约费用 5 5活性炭密度的如何分类 含义分别是什么 活性炭密度的如何分类 含义分别是什么 活性炭密度分为视密度和湿密度 视密度 或称为堆密度 是包括活性炭及堆放间隙 在内的密度 典型的活性炭视密度范围在 350 500g mL 真密度是去除了堆放间隙后活性 炭本身的密度 活性炭自身孔隙中充满水时测得的密度称为湿密度 湿密度决定活性炭在 反冲洗过程中的膨胀或者流化程度 6 6活性炭的制造步骤 活性炭的制造步骤 第七章第七章 氧化还原与消毒氧化还原与消毒 1 1 什么是臭氧消毒的机理 臭氧处理工艺主要由几部分组成 什么是臭氧消毒的机理 臭氧处理工艺主要由几部分组成 臭氧消毒机理 臭氧具有很高的氧化电位 容易通过微生物细胞膜扩散 通过氧化微 生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡 经臭氧消毒的水中病毒可在瞬 间失活 细菌和病原菌也会被消灭 游动的壳体幼虫子在很短的时间内也会被彻底的消除 臭氧处理工艺主要由以下几个部分组成 1 臭氧发生系统 2 接触反应系统 3 尾气处理系统 2 2 目前 控制水中氯化消毒副产物的技术有几种 目前 控制水中氯化消毒副产物的技术有几种 1 强化混凝 2 粒状活性炭吸附 3 膜过滤 3 3 什么是需氯量 什么是需氯量 灭活水中微生物 氧化有机物和还原性物质所消耗的氯 4 4 什么是折点加氯 什么是折点加氯 H 峰点 B 折点 OA 段 水中杂质把氯消耗光 AH 段 氯与氨反应 有余氯存在 有一定消毒效果 但余氯为化合性氯 其主要成 分是一氯氨 HB 段 仍然是化合性余氯 加氯量继续增加 氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物 余氯反而减少 BC 段 B 点以后 出现自由性余氯 从整体曲线来看 到达峰点 H 时 余氯最高 但这是化合性余氯而非自由性余氯 到 达折点时 余氯最低 如继续加氯 余氯增加 此时所增加的余氯是自由余氯 加氯量超 过这点需要量时称为折点加氯 5 5 水处理中常见的氧化剂有哪些 水处理中常见的氧化剂有哪些 氯 臭氧 二氧化氯 过氧化氢 高锰酸盐 高铁酸盐等 6 6 臭氧预氧化对水处理的影响主要表现在哪几方面 臭氧预氧化对水处理的影响主要表现在哪几方面 1 除藻除嗅 2 控制氯化消毒副产物 3 氧化助凝作用 4 臭氧氧化副 产物 第八章第八章 离子交换离子交换 1 1 弱酸性阳树脂 弱碱性阴树脂的交换特性有什么不同 弱酸性阳树脂 弱碱性阴树脂的交换特性有什么不同 弱酸性阳树脂对水中碳酸盐硬度有较强的交换能力 对水中的 NaCO3交换能力差 与 H 离子的结合能力特别强因而很容易再生 弱碱性阴树脂只能与强酸阴离子起交换作用 对弱酸阴离子 HCO3 交换能力很弱 对 更弱的 HSiO3 则无交换能力 具有较强的交换容量极容易用碱再生 2 2 什么是全交换容量 什么是全交换容量 指单位质量的离子交换树脂中全部离子交换基团的数量 此值决定于离子交换树脂的 内部组成 是一个固定常数 单位体积和重量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总 数量 3 3 失效树脂的再生方式可分哪几种 失效树脂的再生方式可分哪几种 再生方式分为 顺流式 对流式 分流式 复合床串联式 4 4 什么是湿真密度 什么是湿真密度 真湿密度是指单位真体积 不包括树脂间的空隙 湿态离子交换树脂的质量 5 5离子交换动力过程的步骤 离子交换动力过程的步骤 离子交换速度实质上表示水溶液中离子浓度的改变速度 即一种动力过程 6 6什么是离子交换除盐 什么是离子交换除盐 离子交换除盐是指把水中强电解质盐类的全部或大部分除去的处理过程 离子交换除 盐过程可使水的含盐量低到几乎不含离子的程度 即它可作为深度的化学除盐方法 同时 也可作为部分除盐的方法 7 7固定床离子交换器的分类 固定床离子交换器的分类 1 按水和再生液的流动方向分 顺流再生式 对流再生式 包括逆流再生离子交换 器和浮床式离子交换器 分流再生式 2 按交换器内树脂的状态分 单层 树脂 床 双层床 双室双层床 双室双层浮 动床 混合床 3 按设备的功能分 阳离子交换器 包括钠离子交换器和氢离子交换器 阴离子 交换器 混合离子交换器 第九章第九章 膜滤技术膜滤技术 1 1膜组件的清洗方法有哪些 膜组件的清洗方法有哪些 膜组件的清洗大致分为化学清洗和物理清洗两大类 化学清洗通常根据膜表面的附着层性质不同 选择不同的清洗方法 一般常用的清洗 剂有 酸碱液 如稀 NaOH 溶液 表面活性剂 如 SDS 吐温 80 Triton X 100 氧化 剂 200 400mg L 活性氯 酶 物理清洗方法一般有 1 水力清洗方法 2 气 液脉冲 3 反冲洗 4 循环 冲洗 2 2浓差极化是什么 浓差极化是什么 在浓度梯度作用下 溶质由膜表面向主体溶液反向扩散 形成边界层 使流体阻力和 局部渗透压增加 从而导致水的透过通量下降 这种现象称为浓差极化 3 3什么是膜污染 膜污染和劣化的预防方法有哪些 什么是膜污染 膜污染和劣化的预防方法有哪些 膜污染是指膜在过滤过程中 水中的微粒 胶体粒子或溶质大分子与膜发生生物理化 作用或机械作用而引起膜在表面膜孔内吸附 沉积造成膜孔径变小或堵塞等作用 使膜产 生透过通量与分离特性不可逆变化的现象 膜污染和劣化的预防方法 1 原料液预处理 2 膜组件的合理设计 3 操作 方式的优化 4 膜组件的清洗 5 抗污染膜的设备 4 4膜滤过程是什么 膜滤过程是什么 膜滤过程 以选择型透过膜为分离介质 在其两侧施加某种推动力 是原料一侧的组 分选择性地透过膜 从而达到分离或提纯的目的 5 5简述微滤和超滤的基本原理 操作模型有几种 简述微滤和超滤的基本原理 操作模型有几种 基本原理 微滤和超滤都是在静压差的推动力作用下进行的液相分离过程 在一定压 力差作用下 原料中水和小的溶质粒子从高压侧透过膜到低压侧 产生透过液 而原料液 中大粒子组分被膜截留 使剩余滤液的浓度增大成为浓缩液 操作模型 1 死端过滤 2 错流过滤 6 6在水处理过程中 不同推动力驱动的膜滤工艺分别是什么 在水处理过程中 不同推动力驱动的膜滤工艺分别是什么 在水处理领域中 广泛使用的推动力为压力差和电位差 压力驱动膜滤工艺主要有 微滤 超滤 纳滤 反渗透 电位差驱动膜工艺主要有 电渗析 7 7目前 主要有三种形式的膜生物反应器是什么 目前 主要有三种形式的膜生物反应器是什么 1 分置式 MBR 膜组件和生物反应器分开设置 相对独立 膜组件与生物反应器 通过泵与管路相连接 2 一体式 MBR 将膜组件直接安置在生物反应器内部 依靠重力或水泵抽吸产生的 负压或真空泵作为出水动力 3 复合式 MBR 在生物反应器中安装填料 形成复合式反应系统 8 8发生反渗透的必要条件是什么发生反渗透的必要条件是什么 1 选择性透过溶剂的膜 2 膜两边的静压差必须大于其渗透压差 9 9什么是电渗析 什么是电渗析 电渗析 ED 在直流电场作用下 以电位差为推动力 利用离子交换膜的选择透过 性 即理论上阳膜只允许阳离子通过 阴膜只允许阴离子通过 使水中阴 阳离子做定向 移动 从而实现溶液的浓缩 淡化 精致和提纯 第十三章第十三章 活性污泥法活性污泥法 1 1活性污泥由四部分物质组成 活性污泥由四部分物质组成 1 栖息在活性污泥上的具有代谢功能的微生物种群 Ma 2 由污水夹入的有机物质 含难降解有机物 Mi 3 微生物菌体经过自身氧化的残留物质 Me 4 由污水夹入的无机组成部分 Mii 2 2 简述活性污泥处理系统有效运行的基本条件 简述活性污泥处理系统有效运行的基本条件 1 污水中含有足够的可溶解性易降解的有机物作为微生物生理活动所必须的营养物 质 2 混合溶液中有足够的溶解氧 3 活性污泥在曝气池中呈悬浮状态 能够与污水充分接触 4 活性污泥持续回流 同时 及时排除剩余污泥 使曝气池中保持恒定的污泥浓度 5 没有对微生物有毒害的作用的物质进入曝气池 3 3 活性污泥微生物增殖分为以下四个阶段 期 活性污泥微生物增殖分为以下四个阶段 期 1 适应期 亦称延迟期或调整期 本期是微生物培养的最初阶段 是微生物细胞内 各种酶系统对新培养基环境的适应过程 2 对数增殖期 又称增殖旺盛期 出现本期的环境条件是 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 由上图可见 微生物 活性污泥 的增殖速率与时间呈直 线关系 为一常数值 其值即为直线的斜率 据此 对数增殖期又称为 等速增殖期 3 减衰增殖期 又称稳定期和平衡期 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 此时微生物的增 殖过渡到减衰增殖期 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 4 内源呼吸期 又称衰亡期 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 4 4 什么是污泥龄 污泥沉降比 什么是污泥龄 污泥沉降比 污泥龄 又称固体平均停留时间 SRT 是指曝气池内 微生物从其生成到排除的平 均停留时间 也就是曝气池内微生物全部更新一次所需要的时间 污泥沉降比 SV 又称 30min 沉降率 SV30 混合液在量筒内静止 30min 后形成沉 淀污泥的溶积占原混合液溶剂的百分率 以 表示 5 5请图示请图示 A A OA A O 即 即 A2OA2O 同步脱氮除磷工艺 并简要说明各构筑物的作用 同步脱氮除磷工艺 并简要说明各构筑物的作用 原废水与含磷回流污泥一起进入厌氧池 除磷菌在这里完成释放磷和摄取有机物 混 合液从厌氧池进入缺氧池 本段首要功能是脱氮 硝态氮是通过内循环由好氧池送过来的 循环的混合液量较大 一般为 2 倍的进水量 然后混合液由缺氧池进入好氧池 曝气池 去除 BOD 消化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行 最后混合液进入沉淀池 进行泥 水分离 上清液作为处理水排放 沉淀污泥一部分回流厌氧池 另一部分作为剩余污泥排 放 6 6氧总转移系数是什么 氧总转移系数是什么 氧总转移系数 KLa h 1 此值表示在曝气过程中氧的总传递特性 当传递过程中阻 力大时 KLa值低 反之则高 7 7简述影响反硝化的环境因素有哪些 说明原因 简述影响反硝化的环境因素有哪些 说明原因 1 温度 温度对反硝化速率的影响与反硝化设备的类型 微生物悬浮生长型或固着 型 硝酸盐负荷率有关 硝酸盐负荷较低时 温度对反消化反应速率影响较小 当负荷较 高时 温度影响较大 一般 反硝化反应适宜的温度为 20 40 2 溶解氧 缺氧区存在溶解氧 会使反硝化菌利用氧气进行有氧呼吸 氧化有机物 从而无法进行反硝化作用 从而使得污泥的反硝化活性降低 3 pH 反硝化过程最适宜的 pH 为 7 0 7 5 不适宜的 pH 影响反硝化菌的增值和酶 的活性 4 碱度 反硝化过程会产生碱度 这有利于把 pH 维持在需要的范围内 并补充在 消化过程中的一部分碱度 5 碳氮比 碳源种类不同 会影响消化速率 6 有毒物质 反硝化菌对有毒物质的敏感度比消化菌低得多 与一般好氧异养菌相 同 8 8 氧化沟宜用于要求出水水质较高或有脱氮要求的中小型污水厂 设计应符合氧化沟宜用于要求出水水质较高或有脱氮要求的中小型污水厂 设计应符合 哪些要求 工艺优点 曝气装置 哪些要求 工艺优点 曝气装置 1 工艺优点 氧化沟工艺流程简单 构筑物少 运行管理方便 可不设初沉池 也可使氧化沟与二 沉池合建 如交替工作氧化沟 省去污泥回流装置 污水在沟内的流速为 0 3 0 5m s 当氧化沟总长为 100 500m 时 污水流动完成一 个循环所需时间约为 4 20min 如水力停留时间定为 24h 则污水在整个停留时间内要作 72 360 次循环 可以认为在氧化沟内混合液的水质是几乎一致的 从这个意义来说 氧 化沟内的流态是完全混合式的 但是又具有某些推流式的特征 如在曝气装置的下游 溶 解氧浓度从高向低变动 甚至可能出现缺氧段 氧化沟的这种独特的水流状态 有利于活 性污泥的生物凝聚作用 而且可以将其区分为富氧区 缺氧区 用以进行硝化和反硝化 取得脱氮的效果 氧化沟 BOD 负荷低 同活性污泥法的延时曝气系统类似 对水温 水质 水量的变 动有较强的适应性 污泥龄一般可达 15 30d 所以繁殖世代时间长 增殖速度慢的微生 物 如硝化菌 在氧化沟内可以发生硝化反应 如设计 运行得当 氧化沟具有反硝化的 效果 2 曝气装置 曝气装置是氧化沟中最主要的机械设备 它对处理效率 能耗及运行稳定性有很 大影响 其主要功能 供氧 保证其活性污泥呈悬浮状态 污水 空气和污泥三者的 充分混合与接触 推动水流以一定的流速 不低于 0 25m s 沿池长循环流动 这对保持氧 化沟的净化功能具有重要的意义 氧化沟采用的曝气装置可分为横轴曝气装置和纵轴曝气装置两种类型 横轴曝气装置 有曝气转刷 转刷曝气器 曝气转盘 纵轴曝气装置即常规活性污泥完全混合曝气池采用 的表面机械曝气器 另外 还有在国外采用的自吸螺旋曝气器 射流曝气器和提升管式曝 气装置 8 8活性污泥法处理系统运行中的异常情况有哪些 活性污泥法处理系统运行中的异常情况有哪些 1 污泥膨胀 污泥膨胀 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 应立即予以重视 污泥膨胀总体分为两大类 丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀 前者系活性污泥絮体中的丝 状菌过度繁殖导致的膨胀 后者系菌胶团细菌本身生理活动异常 致使细菌大量积累高粘 性多糖类物质 污泥中结合水异常增多 比重减轻 压缩 性能恶化而引起的膨胀 在实际 运行中 污水处理厂发生的污泥膨胀绝大部分为丝状菌污泥膨胀 工业废水厂比城市污水 厂更容易发生膨胀 完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀 污泥膨胀的控制大体可分为三类 临时控制措施 污泥助沉法 灭菌法 工艺运 行调节控制措施 环境调控控制法 2 污泥解体 污泥解体 当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 如曝气过量 致使活性污泥微生物的营养平衡遭到破坏 微生物量减少并失去活性 吸附能力降低 絮 凝体缩小质密 一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥 处理水质浑浊 SVI 值降低等 当 污水中存在有毒物质时 微生物会受到抑制或伤害 使污泥失去活性而解体 其净化功能 下降或完全停止 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 3 污泥腐化 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 二沉池泥斗构造不合理 污泥难下滑或刮泥设备有故障 使污泥长期滞留沉积在死角 容易引起污泥腐化 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 4 污泥上浮 污泥上浮 污泥 脱氮 上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长 硝化进程较高 般 硝酸盐达 5mg l 以上 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 另外 曝气池内曝气过度 使污泥搅拌过于激烈 生成大量小气泡附聚于絮凝体上 或流入大量 脂肪和油类时 也可能引起污泥上浮 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 5 泡沫问题 泡沫问题 泡沫是活性污泥法处理厂运行中常见的现象 泡沫可在曝气池上堆积 很高 并进入二沉池随水流走 产生一系列卫生问题 生物泡沫 多呈褐色 在冬天能结冰 清理起来异常困难 夏天生物泡沫会随风飘荡 产生不良气味 预防医学还认为产生生物泡沫的诺卡氏菌极有可能为人类的病原菌 如果 采用表曝设备 生物泡沫还能阻止正常的曝气充氧 使曝气池混合液中的溶解氧浓度降低 生物泡沫还能随排泥进入泥区 干扰浓缩池及消化池的运行 生物泡沫处理比较困难 有 的处理厂曾尝试用加氯 增大排泥 降低 SRT 等方法 但均不能从根本上解决问题 因此 对生物泡沫要以防为主 化学泡沫 多呈乳白色 由污水中的洗涤剂以及一些工业用表面活性物质在曝气的搅 拌和吹脱作用下形成 化学泡沫处理较容易 可以喷水消泡或投加除沫剂 如机油 煤油等 投量约为 0 5 1 5mg L 等 此外 用风机机械消泡 也是有效措施 6 异常生物相 异常生物相 在工艺控制不当或入流水质水量突变时 会造成生物相异常 在正 常运行的传统活性污泥工艺系统中 存在的微型动物绝大部分为钟虫 认真观察钟虫数量 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 在 DO 为 1 3mg L 时 钟虫能正常发育 如果 DO 过高或过低 钟虫头部端会突出一 个空泡 俗称 头顶气泡 此时应立即检测 DO 值并予以调整 当 DO 太低时 钟虫将大 量死亡 数量锐减 当进水中含有大量难降解物质或有毒物质时 钟虫体内将积累一些未消化的颗粒 俗 称 生物泡 此时应立即测量 SOUR 值 检查微生物活性是否正常 并检测进水中是否存 在有毒物质 并采取必要措施 当进水的 pH 发生突变 超过正常范围 可观察到钟虫呈不活跃状态 纤毛停止摆动 此时应立即检测进水的 pH 并采取必要措施 在正常运行的活性污泥中 还存在一定量的轮虫 其生理特征及数量的变化也具有一 定的指示作用 例如 当轮虫缩入甲被内时 则指示进水 pH 发生突变 当轮虫数量剧增 时 则指示污泥老化 结构松散并解体 最后需要强调的是 生物相观察只是一种定性方 法 缺乏严密性 运行中只能作为理化方法的一种补充手段 而不可作为唯一的工艺监测 方式 7 消化不足 消化不足 氨氮通过消化作用转化为硝酸氮的部分减少 氨氮去除率降低 出水 不能满足国家污水排放标准对出水氨氮的要求 8 反硝化不足 反硝化不足 在缺氧阶段 污水中的硝酸氮通过反硝化去除部分减少 导致出水 中 TN 难以达到国家污水排放标准对出水 TN 的要求 9 9曝气池污水中含有大量表面活性剂时 应采取什么措施 曝气池污水中含有大量表面活性剂时 应采取什么措施 喷水消泡 投加除沫剂 风机机械消泡 1010 吸附吸附 再生活性污泥法系统的形式及特点 再生活性污泥法系统的形式及特点 吸附 再生活性污泥法系统的形式 污水和经过再生池充分再生活性很强的活性污泥同步进入吸附池 在这里充分接触 30 60min 使大部分呈悬浮 胶体和部分溶解状态的有机物被活性污泥所吸附 使污水中 有机物浓度大幅度降低 混合液接着流入二沉池 进行泥水分离 澄清水排放 污泥从底 部进入再生池 在这里首先进行分解和合成代谢反应 然后活性污泥微生物进入内源呼吸 期 使污泥的活性得到充分恢复 在其进入吸附池与污水接触后 能充分发挥其吸附作用 特点 与传统活性污泥法系统相比 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 但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 1212 什么是什么是 BODBOD 污泥负荷率 污泥负荷率 BODBOD 容积负荷率容积负荷率 1 BOD 污泥负荷 表示曝气池内单位重量 kg 的活性污泥 在单位时间 d 内 接受的有机物 kgBOD 有时也以 COD 表示有机物的量 以 MLSS 或 MLVSS 表示活性 污泥量 2 BOD 容积负荷 单位曝气池容积 m3 在单位时间 d 接受的有机物量 第十四章第十四章 生物膜法生物膜法 1 1生物膜法是什么 生物膜法是什么 是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物 后生动物一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 污水与生物膜接触 污水中 的有机污染物作为营养物质 为生物膜上的微生物所摄取 微生物自身得到繁衍增殖 同 时污水得到净化 2 2简述生物膜积累形成 简述生物膜积累形成 生物膜的积累形成是一系列物理 化学和生物过程综合作用的结果 即 1 废水中 有机分子向生物膜附着生长的载体表面输送 2 废水中的浮游微生物细胞在载体表面的 不可逆吸附 3 生长在生物膜内部的微生物对废水中营养物的利用与氧化分解 3 3简述选择生物膜载体的基本原则 简述选择生物膜载体的基本原则 1 足够的机械强度 以抵抗强烈的水流剪切力的作用 2 优良的稳定性 主要包括生物稳定性 化学稳定性和热力学稳定性 3 亲疏水性及良好的表面带电特性 通常废水 pH 在 7 左右时 微生物表面带负电 荷 而载体为带正电荷的材料时 有利于生物体与载体之间的结合程度 4 无毒性或抑制性 5 优越的物理性状 如载体的形态 相对密度 孔隙率和比表面积等 6 就地取材 价格合理 4 4 简述污水处理生物膜法在工艺方面的特征 简述污水处理生物膜法在工艺方面的特征 1 耐冲击负荷 对水质 水量变动有较强的适应性 生物膜法受污水水质 水量 变化而引起的有机负荷和水力负荷波动的影响较小 即或有一段时间中断进水或工艺遭到 破坏 对生物膜的净化功能也不会造成致命的影响 通水后恢复较快 2 微生物量多 处理能力大 净化功能强 微生物的附着生长使生物膜含水率低 单位反应器容积内的生物量可高达活性污泥法的 5 20 倍 因而生物膜反应器具有较大的 处理能力 净化功能显著提高 3 污泥沉降性能良好 易于沉降分离 由生物膜上脱落下来的污泥 因所含动物成 分较多 比重较大 而且污泥颗粒个体较大 沉降性能良好 易于固液分离 4 能够处理低浓度的污水 生物膜法处理低浓度污水 能够取得较好的处理效果 运行正常时可处理进水 BOD5 为 20 30mg L 的污水 使其出水 BOD5 值降至 5 10mg L 而活性污泥法却不适宜处理低浓度的污水 若原污水的 BOD5 值长期低于 50 60mg L 将影响活性污泥絮凝体的形成和增长 净化功能降低 处理水水质低下 5 易于运行管理 节能 无污泥膨胀问题 生物膜反应器由于具有较高的生物量 一般不需要污泥回流 因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量 易于运行 维护与管理 如生物滤池 生物转盘等工艺 节省能源 动力费用较低 去除单位重 量 BOD 的耗电量较少 另外 在活性污泥法中 因污泥膨胀问题而导致的固液分离困难 和处理效果降低一直困扰着操作管理者 而生物膜反应器由于微生物附着生长 即使丝状 菌大量繁殖 也不会导致污泥膨胀 相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力 提高处 理效果 4 4普通生物滤池的构造特征 普通生物滤池的构造特征 普通生物滤池 多滤池 由池体 滤料 布水系统 排水系统四部分组成 普通生物 滤池负荷低 水力负荷只有 1 4m3 废水 m2 滤池 d BOD 负荷也仅为 0 1 0 4kg BOD5 m3 滤料 d 1 池体 池体在平面上多是方形 矩形或圆形 池壁多由砖石筑造 具有围护滤料 的作用 应能够承受滤料压力 一些池壁上有许多孔洞 用以促进滤层的内部通风 池底 的作用是支撑滤料和排除处理后的出水 池底底部四周设通风口 其总面积不小于滤池表 面积的 1 2 滤料 滤料是生物滤池中生物膜的载体 普通生物滤池滤料的直径为 25 100mm 它对生物滤池的净化功能有直接影响 关于滤料的选择原则见上 3 布水装置 布水系统主要任务是向滤池表面均匀地撒布污水 还应 适应水量的 变化 不易堵塞和易于清通以及不受风 雪影响等特征 普通生物滤池的布水装置多采用 固定喷嘴式布水系统 固定喷嘴式布水系统是由投配池 布水管道和喷嘴等几部分所组成 4 排水系统设于池的底部 它有两个作用 一是排除处理后的出水 二是保证滤池 的通风良好 排水系统包括渗水装置 汇水沟和总排水沟以及其供通风的底部空间 6 6 生物滤池的填料种类及特点 生物滤池的填料种类及特点 生物池填料分为无机和有机两大类 1 无机类载体主要有沙子 碳酸盐类 各种玻璃材料 沸石类 陶瓷类 碳纤维 矿渣 活性炭等 特点 无机类载体普遍具有机械强度高 化学性质相对稳定的特点 可提供较大的比 表面积 主要不足是密度较大 使其在悬浮生物膜反应器中的应用受到限制 2 有机类载体是生物膜法中使用的主要载体材料 主要有 PVC PE PS PP 各类树 脂 塑料 纤维以及明胶等 特点 其中有机高分子类载体适用于悬浮状态完全混合反应器工艺 生物流化床 曝 气生物滤池等 的微生物固定化 而塑料类载体多适用于固定床 普通生物滤池 或混合 型 如流化床 工艺 8 8什么是生物转盘 生物流化床 什么是生物转盘 生物流化床 生物转盘 又称浸没式生物滤池 它由许多平行排列浸没在一个水槽 氧化槽 中的塑料 圆盘 盘片 所组成的一种污水生物处理技术 生物流化床 是以砂 活性炭 焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内 因载体表 面被覆着生物膜而使其质变轻 污水以一定流速从下向上流动 使载体处于流化状态 它 利用流态化的概念进行传质或传热操作 是一种强化生物处理 提高微生物降解有机物能 力的高效工艺 9 9生物膜挂膜的方法有几种 生物膜挂膜的方法有几种 1 闭路循环法 将菌液和污