环境工程学复习资料要点

环境工程学审阅资料一、名词说明1.生化需氧量：在好氧条件下，可在水中分解的有机物在好氧微生物的作用下被氧化分解，成为无机化所需的氧气量。2.化学需氧量：在一定的严格条件下，在水中各种有机物和添加的强氧化剂K2Cr2O7的作用下消耗的氧化容量。3.水循环：水通过太阳热的作用，通过海洋般的水面和土壤表面、植物茎叶的蒸发和蒸腾形成水蒸气，遇到寒冷就以雨雪冰雹等形式降落，水是海洋、大气和陆地之间的运动称为水循环。4.水污染：是指由于某种物质的介入，其化学、物理、生物或放射性等性质发生变化，影响水的有效利用，危害人体健康，破坏生态环境，恶化水质的现象。5.水体自我净化：水体中的污染物通过物理、化学和生物变化分散、分离或分解，最终水基本恢复原状，这种自然净化过程称为水体自我净化。6.氧损失：特定温度下溶解氧的平衡浓度和实际浓度的差异。7.水环境容量：根据指定的环境目标，水可以持有的污染物的最大负荷。8.自由沉淀：粒子在沉降过程中离散，其形状、大小、质量保持不变，沉降速度不受干扰的沉淀过程。9.过滤：有孔的粒状过滤层将悬浮杂质困在水中净化水的过程。10.阻塞沉降速度：在沉积池中可全部去除的粒子中最小的粒子的沉降速度。11.表面负荷：单位沉淀池表面积在单位时间内可处理的水量，即沉淀池的沉降能力。12.过滤器膨胀率：在特定反冲洗强度下，过滤器层引起体积膨胀，体积膨胀前后体积差异与体积膨胀前的比率。13.污泥沉降比：曝气池混合物在100毫升的两桶中静静地沉淀30分钟后，沉淀污泥占混合液的体积分数。14.污泥指数：曝气池出口的混合液沉淀30分钟后，1g干污泥所占的体积。15.废水厌氧生物处理：在无分子氧条件下，通过厌氧微生物的作用，将废水中各种复杂的有机物分解变成CH4、CO2等物质的过程，也称为厌氧消化。16.生物膜法：附着在结构悬挂的膜介质上生长繁殖，从细胞内部向外延伸的细胞外聚合物，使微生物细胞形成纤维缠结结构，也称为固定膜。二、问答1.高锰酸钾氧气消耗量、化学需氧量、生物需氧量有什么不同？除了它们之外，那些水质指标还能用来确定水中有机物质的数量吗？(1)差异：在一定条件下，水中添加的各种有机物质和K2Cr2O7、KMnO4等强氧化剂消耗的氧化量，根据氧化剂称为重铬酸钾氧消耗量(化学需氧量)、大邱、高锰酸钾氧消费量(氧消耗量)、OC。生化需氧量是指在有氧条件下，在水中可分解的有机物在氧气消耗微生物的作用下氧化分解，无机化所需的氧气量，即BOD。高锰酸钾氧消耗量不代表水中有机物的全部含量，适合于测定含有天然水和容易氧化有机物的普通废水。化学需氧量，包括水中存在的无机还原物质，通常用于表示废水中有机物质的总量。生化需氧量，是微生物利用废水中有机物时所用的氧气量，尽量接近自然条件，间接表示有机物含量的生物化学测定方法。(2)联系方式：高锰酸钾氧气消耗量、化学需氧量和生化需氧量都是使用定量数据间接表示水中有机物含量的重要指标。如果同一废水中各种有机物的相对构成没有变化，则三者之间的关系为COD BOD OC。(3)判断水中有机物含量的水质指标包括总氧需要量、总有机碳、总盐分、浊度、电导率等。2.举例说明废水处理和利用的物理、化学和生物法三大差异。废水处理方法的物理方法利用物理作用分离废水中悬浮状态的污染物，在处理过程中不改变其化学性质。沉淀法不仅可以从废水中去除相对密度大于1的悬浮粒子，而且对回收这些物质也很有效。化学法利用化学反应的作用处理水中可溶性污染物或胶体物质。例如：离子交换可用于水的软化和除盐。生物法主要利用微生物的作用，将废水中显示溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。好氧生物处理主要利用好氧微生物降解水中溶解及胶体状态的有机污染物。铝盐的凝固是在那个领域进行的吗？答：铝盐/铁盐在水处理中的三大作用：在pH值低、胶体和悬浮物浓度高、投药量还不足的反应初期，以Al3或Fe3和低聚合、高电荷的多核水复合物的脱稳定凝聚为主导。pH和投药量适当时，高聚合度由水产复合物引起的教联凝聚作用占主导地位。如果pH值高，胶体和悬浮物浓度低，药物充足，以氢氧化物沉淀形式存在的网捕絮凝作用为主导。讨论氯消毒原理。氯溶于水后发生水解反应，产生次氯酸弧cl，这是可分解为h和HOCl的弱酸性。Cl2、HOCl和OCl-都有氧化能力，但细菌带有负电，被认为主要通过ho cl的作用消毒。HOCl作为中性分子，可以扩散到有负电的细菌表面，通过细胞膜渗透细胞，破坏细菌酶系统。氯原子的氧化破坏了细菌内部的酶，杀死了细菌。带有OCl-负电荷的细菌很难接近，因此有氧化作用，也很难产生消毒效果。 PH值越低，消毒效果越强。理想沉淀池的三个假设：沉淀池水流各点的流速相同。在沉淀过程中，悬浮粒子落到等速后，粒子的水平分数等于水流。悬浮粒子落在游泳池底部后，如果不再浮起来，就被认为被去除了。过滤机制的简要说明。粒子移动：接近过滤材料表面的水流线：阻塞(去除率与粒子直径的平方成正比)；惯性(较大的动量和速度的粒子偏离流线)；沉淀(粒度、密度高、沉淀效率取决于颗粒沉淀速度和过滤速度的大小和方向)；布朗运动(扩散到过滤表面)；流体力学作用(过滤器孔隙和粒子形状不规则地受到运动物种中不平衡力的作用)。粒子粘合：由过滤材料和水中粒子的表面理化性质决定。颗粒剥离：过滤材料的表面结合力弱时，由于剪切力的作用，从介质中脱落。水力剪切力小，附着力强，水力剪切力大，脱落性强。反冲洗是跌落机制的结果。简述了活性污泥法净化废水的基本原理。(1)净化原理：以水中漂浮的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下与污水充分接触，净化污水。(2)净化过程机制：吸附阶段：污水和活性污泥接触，在很短的时间内水中有机物迅速减少，主要由吸附作用引起。氧化阶段：在有氧条件下，微生物氧化分解吸附有机物的一部分获得能量，剩下的部分合成新细胞。絮凝体形成及絮凝沉降阶段：在氧化阶段合成的菌体有机体形成絮凝体，通过重力沉淀水，净化水。8生物膜法的基本原理：(1)悬挂膜：生物膜形成：含有养分，接种微生物的污水在过滤材料表面流动，经过一定时间，微生物附着在过滤材料表面，增殖和生长，形成薄的生物膜层。生物膜成熟：由生物膜本身和细菌等微生物组成的生态系统，平衡和稳定有机体的分解功能。(2)生物膜结构及有机物净化过程：生物膜特性：生物膜是高度亲水的物质，外层附着有水层，微生物高度密集。有机物的净化过程：a .附着水层中的微生物通过氧化作用消耗，浓度低于流动水层，流动水层中的有机物转移到附着水层，然后进入生物膜，由微生物代谢分解，净化流动水层。b .空气中的氧气溶解在流动的水层，附着水层，传送到生物膜，让微生物呼吸。c .微生物代谢有机物的产物从生物膜中经过附着水层进入流动水层排出。(3)生物膜脱落和更新：厌氧膜的出现：生物膜厚度不断增加，不渗透氧气的内部形成厌氧层。厌氧膜增厚：a .厌氧代谢产物的增加破坏了厌氧膜和好氧膜的平衡。b .气体产品排出，过滤材料中生物膜的附着能力减弱，成为老化生物膜，其净化功能贫乏，容易脱落。生物膜更新：老化膜下降，新生膜生长，净化功能强。生物膜不断下降，更新，保持活性。厌氧生物处理机制：厌氧生物处理是利用厌氧细菌和厌氧细菌分解有机物的一种生物处理，其机制主要有三个阶段。水解酸化：有机物在水解及发酵细菌作用下分解成挥发性有机酒精，主要产生高级脂肪酸。生产氢生产乙酸：生产氢，将醋酸分解为氢和乙酸，第一阶段生成的有机酸。产甲烷：产甲烷细菌以乙酸等化合物为基质，转化为甲烷。三个阶段同时完成的动态平衡，当一个阶段停止时，整个反应立即停止。10.尝试比较厌氧方法和良好氧处理的优缺点和适用范围。1差异：厌氧处理与好氧处理工作的微生物群体不同，反应率不同，产品不同，对环境的要求条件不同。2与厌氧生物处理好氧生物处理相比：(1)优点：应用范围广泛；能耗低，可回收生物能源。负荷高。污泥产量低，沉淀性能好。N，p营养需要较少。杀菌效果好。(2)缺点：长启动和处理时间；出水很难满足直接排放标准。操作控制复杂。3使用范围：厌氧处理：高浓度有机工业废水、城市污水污泥、动植物残渣等。好氧处理：低浓度生活污水。11.影响厌氧生物处理的主要因素：温度：温度对煤气生产、反应率、消化时间及寄生虫卵的杀灭率有影响。 PH:甲烷细菌生长的最佳PH范围为6.8-7.2，如果PH低于6或8以上，正常消化就会被破坏。有毒物质，即对微生物产生或抑制毒性的化学物质。污泥中的主要有毒物质(重金属离子和部分负离子)会影响消化的正常进行。营养物质的比例：厌氧生物学中的C，N，p比率为(200-300)336035333301，C/N过高，碳多，氮不足，生长和繁殖受限，有机物降解速度慢，发酵过程长。C/N过低，碳少，氮过剩，系统中氨氮浓度过高，容易引起氨中毒。混合：均匀分布消化材料和温度，增加微生物和物质的接触，分离消化产物，提高消化效率和风量。三、填空选择题1.空气污染历史莫奈日出-映象2.大气成分：N2、O2Ar、CO2水滴：云滴、液滴冰晶和固体颗粒。3.大气污染分类：气溶胶：灰尘、烟雾、粉煤灰、黑烟、灰霾或灰霾、雾；气体：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光化学烟雾。4.大气污染源：(1)自然污染源：火山爆发、森林火灾、飓风、海啸、土壤和岩石的风化、生物腐烂；(2)人工污染源：根据污染源的空间分布可以分为店员和面源；根据人们的社会活动功能分为燃料燃烧、工业生产、运输。大气污染物侵入人体的途径：表面接触；吃含有大气污染物的食物。吸入污染的空气。6.大气污染的综合防治方法：调整产业结构，优化能源配置。严格的大气环境管理；进行大气污染物总量控制；推广大气污染控制技术：实施清洁生产，安装废气净化装置；污染控制经济政策；污染控制产业政策；造林。气体污染物净化原理：吸收净化；吸附净化；催化净化。8.粒子的物理特性：真密度：单位体积不包括粒子之间和粒子内部空心。累积密度：单位体积包括粒子间和粒子内部空隙。中径：样品的累积粒度分布达到50%时，相应的粒度。斯托克斯直径：是指在同一流体中粒子密度和沉淀速度相同的球体的直径。空气动力学等效直径：球体的直径，表示与空气中粒子的沉降速度相同的单位密度。9.离子交换的操作是交换、反冲洗、再生、清洁。10.过滤过程(过滤和反冲洗):粒子移动、粒子粘合、粒子剥离。粒状介质过滤机制：阻、重力沉降、接触絮凝。反冲洗指标：过滤器的膨胀率、反冲洗强度、反冲洗时间、反冲洗水头等。11.生物膜应用的四种方法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床。生物过滤器根据结构特征和净化功能分为普通生物过滤器、高负荷生物过滤器、塔式生物过滤器等。称为旋转生物反应器的生物转盘由圆盘、接触反应罐、轴、驱动装置等组成。生物接触氧化罐有分流和直流。12.厌氧反应三阶段理论：水解酸化阶段，制氢醋酸阶段，甲烷生产阶段。厌氧生物处理工艺：厌氧接触法、厌氧生物滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床、阶段性厌氧消化法、水解等。氧化塘分为好氧池、同步池、厌氧池、曝气池、深度处理池。好氧池类型：高负荷好氧池，常规好氧池，深度处理好氧池。好氧悬浮生长生物处理工艺包括活性污泥工艺、曝气氧化池、好氧消化法、高负荷氧化池。13.土地处理系统分为5个主要类别：缓慢渗透、快速渗透、地下渗透、地表流、湿地处理。14.废水处理的基本方法：物理方法：沉淀、浮子、蒸发法、离心、微滤、超滤、反渗透化学法：中和、氧化还原法、吸附法、离子交换法等生物法：好氧生物处理(活性污泥、生物法)15.重力分离方法分为沉降法、浮动法。重力分离可去除的污染物：悬浮物、油类。16.水中去除的杂质根据粒子大小进行区分：粗颗粒物质、悬浮物质和胶体物质、溶解物质。17.沉淀的四种类型：自由结算、絮凝结算、拥塞结算(分层结算)、压缩结算。沉淀池子：常规沉淀池、浅沉淀池两大类别。沉淀池根据工艺布置分为一次沉淀池，二次沉淀池。在游泳池中，根据水的整体流动，一般沉淀池分为双流、垂直流和辐流。一般结算池分割：流入区、结算区、流出区、污泥区、缓冲区5个功能区。19.一般沉淀池的缺点：悬浮液的去除率不高，体积大，安装面积大。改进措施：改善悬浮物的沉降性能，改善沉淀池的结构。倾斜沉淀池分为斜板沉淀池，斜管沉淀池。根据水流和泥浆流的相对方向，将斜板沉淀池分为等腰、侧向流。21.水处理中的主要杂质：粘土、细菌、病毒、蛋白质、腐殖酸。22.胶体的特性：光学特性、机械特性、表面特性、硬币现象(电脉冲、电渗)、胶体的稳定性。胶体的结构：胶体核，电位形成离子，束缚离子，自由半离子。吸附层，扩散层。胶体的凝固机制：压缩双层机制、吸附电中和、吸附桥作用、网络捕获作用。25.去除溶于水的物质的方法：