水污染控制工程第三版习题答案

高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程（下册）.高等教育出版社.2007一、污水水质和污水出路（总论）1．简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。答：水质污污染指标标是评价价水质污污染程度度、进行行污水处处理工程程设计、反反映污水水处理厂厂处理效效果、开开展水污污染控制制的基本本依据。2．分分析总固固体、溶溶解性固固体、悬悬浮性固固体及挥挥发性固固体指标标之间的的相互联联系，画画出这些些指标的的关系图图。答：水中所所有残渣渣的总和和称为总总固体（TTS），总总固体包包括溶解解性固体体（DSS）和悬悬浮性固固体（SSS）。水水样经过过滤后，滤滤液蒸干干所得的的固体即即为溶解解性固体体（DSS），滤滤渣脱水水烘干后后即是悬悬浮固体体（SSS）。固固体残渣渣根据挥挥发性能能可分为为挥发性性固体（VVS）和和固定性性固体（FFS）。将将固体在在6000℃的温温度下灼灼烧，挥挥发掉的的即市是是挥发性性固体（VVS），灼灼烧残渣渣则是固固定性固固体（FFS）。溶溶解性固固体一般般表示盐盐类的含含量，悬悬浮固体体表示水水中不溶溶解的固固态物质质含量，挥挥发性固固体反映映固体的的有机成成分含量量。关系图3．生化需需氧量、化化学需氧氧量、总总有机碳碳和总需需氧量指指标的含含义是什什么？分分析这些些指标之之间的联系与区区别。答：生化需需氧量（BBOD）：：水中有有机污染染物被好好氧微生生物分解解时所需需的氧量量称为生生化需氧氧量。化学需氧量量（COOD）：：在酸性性条件下下，用强强氧化剂剂将有机机物氧化化为COO2、H2O所消消耗的氧氧量。总有机碳（TTOC）：：水样中中所有有有机污染染物的含含碳量。总需氧量（TTOD）：：有机物物除碳外外，还含含有氢、氮氮、硫等等元素，当当有机物物全都被被氧化时时，碳被被氧化为为二氧化化碳，氢氢、氮及及硫则被被氧化为为水、一一氧化氮氮、二氧氧化硫等等，此时时需氧量量称为总总需氧量量。这些指标都都是用来来评价水水样中有有机污染染物的参参数。生生化需氧氧量间接接反映了了水中可可生物降降解的有有机物量量。化学学需氧量量不能表表示可被被微生物物氧化的的有机物物量，此此外废水水中的还还原性无无机物也也能消耗耗部分氧氧。总有有机碳和和总需氧氧量的测测定都是是燃烧化化学法，前前者测定定以碳表表示，后后者以氧氧表示。TTOC、TTOD的的耗氧过过程与BBOD的耗氧氧过程有有本质不不同，而而且由于于各种水水样中有有机物质质的成分分不同，生生化过程程差别也也大。各各种水质质之间TTOC或或TODD与BOOD不存存在固定定关系。在在水质条条件基本本相同的的条件下下，BOOD与TTOD或或TOCC之间存存在一定定的相关关关系。4．水体自自净有哪哪几种类类型？氧氧垂曲线线的特点点和使用用范围是是什么？？答：水体自自净从净净化机制制来看，可可分为：：物理净净化、化化学净化化和生物物净化。氧垂曲线适适用于一一维河流流和不考考虑扩散散的情况况。特点点5．试论排排放标准准、水环环境质量量指标、环环境容量量之间的的联系。答：环境容容量是水水环境质质量标准准指定的的基本依依据，而而水环境境质量标标准则是是排放标标准指定定的依据据。6．我国现现行的排排放标准准有哪几几种？各各标准的的使用范范围及相相互关系系是什么么？答：我国现现行的排排放标准准有浓度度标准和和总量控控制标准准。根据据地域管管理权限限又可分分为国家家排放标标准、地地方排放放标准、行行业排放放标准。我国现有的的国家标标准和地地方标准准基本上上都是浓浓度标准准。国家标准按按照污水水排放去去向，规规定了水水污染物物最高允允许排放放浓度，适适用于排排污单位位水污染染物的排排放管理理，以及及建设项项目的环环境影响响评价、建建设项目目环境保保护设施施设计、竣竣工验收收及其投投产后的的排放管管理。行业标准：：根据部部分行业业排放废废水的特特点和治治理技术术发展水水平，国国家对部部分行业业制定了了国家行行业标准准。地方标准：：省、直直辖市等等根据经经济发展展水平和和管辖地地水体污污染空制制需要，可可以依据据《中华华人民共共和国环环境保护护法》、《中中华人民民共和国国水污染染仿治法法》制定定地方污污水排放放标准。地地方标准准可以增增加污染染物控制制指标，但但不能减减少；可可以提高高对污染染物排放放标准的的要求，但但不能降降低标准准。二、污水的的物理处处理1．试说明明沉淀有有哪几种种类型？？各有何何特点？？并讨论论各种类类型的内内在联系系与区别别，各适适用在哪哪些场合合？课后习题有有答案2．设置沉沉砂池的的目的是是什么？？曝气沉沉砂池的的工作原原理与平平流式沉沉砂池有有何区别别？答：沉砂池池的设置置目的是是去除污污水中泥泥砂、煤煤渣等相相对密度度较大的的无机颗颗粒，以以免影响响后续处处理构筑筑物的正正常运行行。沉砂池的工工作原理理是以重重力分离离或离心心力分离离为基础础，即控控制进入入沉砂池池的污水水流速或或旋流速速度，使使相对密密度大的的无机颗颗粒下沉沉，而有有机颗粒粒则随水水流带走走。平流式沉砂砂池是通通过控制制进入的的污水流流速，以以重力分分离无机机颗粒；；而曝气气沉砂池池是由于于曝气作作用，在在池的横横断面上上产生旋旋转流动动，整个个池内水水流产生生螺旋状状前进的的流动形形式，无无机砂粒粒由于离离心力作作用而沉沉入集砂砂槽中。3．水的沉沉淀法处处理的基基本原理理是什么么？试分分析球形形颗粒的的静水自自由沉降降（或上上浮）的的基本规规律，影影响沉淀淀或上浮浮的因素素有哪些些？答：水的沉沉淀处理理的基本本原理是是利用水水中悬浮浮颗粒的的密度比比水大，在在重力作作用下，悬悬浮物下下沉而实实现悬浮浮物与废废水分离离。F1、F22分别表表示球形形颗粒的的重力和和水对颗颗粒的浮浮力，则则颗粒在在水中的的有效重重量为（1）式中：d为为球体颗颗粒的直直径；ρρs、ρ分分别表示示颗粒及及水的密密度；gg为重力力加速度度。以F3表示示水对颗颗粒沉淀淀的摩擦擦阻力，则则（22）式中：A为为颗粒在在沉淀方方向上的的投影面面积，对对球形颗颗粒，AA；u为为颗粒沉沉速；λλ为阻力力系数。对于层流，结结合式（11）和（22），在在Re﹤﹤1时，u式中：μ为为水的黏黏度。上上式表明明：（11）颗粒粒与水的的密度差差（ρss-ρ）愈愈大，沉沉速愈快快，成正正比关系系。当ρρs﹥ρ时时，颗粒粒下沉；；当ρss﹤ρ时时，颗粒粒上浮；；当ρss=ρ时时，颗粒粒既不上上浮也不不下沉；；（2）颗颗粒直径径愈大，沉沉速愈快快，成正正比的平平方关系系；（33）水的的黏度愈愈小，沉沉速愈快快，成反反比关系系。因水水的黏度度与水温温成反比比，故提提高水温温有利于于加速沉沉淀。4．已知某某小型污污水处理理站设计计流量为为Q=4400mm3/h，悬悬浮固体体浓度sss=2250mmg/LL。设沉沉淀效率率为555%。根根据试验验性能曲曲线查得得μ0=2.88m/hh，污水水的含水水率为998%，试试为该处处理站设设计竖流流式初沉沉池。5．已知某某城镇污污水处理理厂设计计平均流流量为QQ=2000000m3/d，服服务人口口10000000人，初初沉污泥泥量按225g//（人··日），污污泥含水水率按997%计计算，试试为该处处理站设设计曝气气沉砂池池和平流流式沉淀淀池。6．加压溶溶气气浮浮的基本本原理是是什么？？有哪几几种基本本流程与与溶气方方式？各各有何特特点？答案见课后后习题7．微气泡泡与悬浮浮颗粒相相黏附的的基本条条件是什什么？有有哪些影影响因素素？如何何改善微微气泡与与颗粒的的黏附性性能？答：见1--6章内内容概要要。8．气固比比的定义义是什么么？如何何确定适适当的气气固比？？答：气固比比（а）的的定义是是溶解空空气量（AA）与原原水中悬悬浮固体体含量（SS）的比比值，可可用下式式表示：：气固比选用用涉及原原水水质质、出水水要求、设设备、动动力等因因素，对对于所处处理的废废水最好好金国气气浮试验验来确定定气固比比，无试试验资料料时一般般取0..0055-0..06，废废水中悬悬浮固体体浓度不不高时取取下限，如如选用00.0005-00.0006；但但悬浮固固体较高高时，可可选用上上限，如如气浮用用语剩余余污泥浓浓缩时气气固比一一般采用用0.003-00.044。9．在废水水处理中中，气浮浮法与沉沉淀法相相比较，各各有何缺缺点？答答：10．某工工业废水水水量为为12000mm3/d，水水中悬浮浮固体浓浓度为8800mg//L，需需要进行行气浮法法预处理理，请为为其设计计平流式式气浮池池处理系系统。11．如何何改进及及提高沉沉淀或气气浮分离离效果？？答答：由式式可知，通通过采取取相应的的措施，增增大悬浮浮颗粒的的直径，减减小流体体的黏度度等都能能提高沉沉淀或气气浮分离离效果。如如：通过过混凝处处理增大大颗粒粒粒径，提提高水温温以减小小水的黏黏度。另另外，也也可以减减小气泡泡直径来来提高气气浮分离离效果。三、污水的的生物处处理基本本概念1．简述好好氧和厌厌氧生物物处理有有机污水水的原理理和使用用条件。答：污水生生物处理理是利用用自然界界中广泛泛分布的的个体微微小、代代谢营养养类型多多样、适适应能力力强的微微生物的的新陈代代谢作用用，对污污水进行行净化的的处理方方法。好氧生物处处理是在在水中存存在溶解解氧的条条件下（即即水中存存在分子子氧）。利利用好氧氧微生物物降解有有机物，使使其稳定定、无害害化的处处理方法法；厌氧氧生物处处理是在在水中既既无分子子氧又无无化合态态氧存在在的条件件下，兼兼性细菌菌与厌氧氧细菌降降解和稳稳定有机机物的生生物处理理方法。2．某种污污水在一一连续进进水和完完全均匀匀混合的的反应器器进行处处理，假假设反应应是不可可逆的，且且符合一一级反应应（v==kSAA），反反应速率率常数kk为0..5d--1,求求解当反反应池容容积为220mm3、反应应效率为为98%%时，该该反应器器能够处处理的污污水流量量为多大大？3．简述城城镇污水水生物脱脱氮过程程的基本本步骤。答：污水生生物脱氮氮过程氮氮的转化化主要包包括氨化化、硝化化和反硝硝化作用用。（1）氨化化：微生生物分解解有机氮氮化合物物产生氨氨的过程程称为氨氨化反应应。在氨氨化微生生物作用用下，有有机氮化化合物在在好氧或或厌氧条条件下分分解、转转化为氨氨态氮。（2）硝化化反应：：在亚硝硝化菌和和硝化菌菌的作用用下，将将氨态氮氮转化为为亚硝酸酸盐（NNO2-—）和和硝酸盐盐（NOO3-）。（3）反硝硝化反应应：在缺缺氧条件件下，NNO2-和NOO3-在反硝硝化菌的的作用下下被还原原为氮气气。4．简述生生物除磷磷的原理理。四、活性污污泥法1．活性污污泥法的的基本概概念和基基本流程程是什么么？答：活性污污泥法是是利用悬悬浮生长长的微生生物絮体体处理有有机废水水一类好好氧生物物的处理理方法。活性污泥法法处理流流程包括括曝气池池、沉淀淀池、污污泥回流流及剩余余污泥排排除系统统等基本本组成部部分。图图如书2251废水经过预预处理后后，进入入曝气池池与池内内的活性性污泥混混合成混混合液，并并在池内内充分曝曝气，一一方面使使活性污污泥处于于悬浮状状态，废废水与活活性污泥泥充分接接触；另另一方面面，通过过曝气，向向活性污污泥供氧氧，保持持好氧条条件，保保证微生生物的正正常生长长。废水水中有机机物在曝曝气池内内被活性性污泥吸吸附、吸吸收和氧氧化分解解后，混混合液进进入二次次沉淀池池，进行行固液分分离，净净化的废废水排出出。大部部分二沉沉池的沉沉淀污泥泥回流到到曝气池池进口，与与进入曝曝气池的的废水混混合。2．常用的的活性污污泥法曝曝气池的的基本形形式有哪哪些？答：：曝气池池实质上上是一个个反应器器，它的的池型与与所需的的水力特特征及反反应要求求密切相相关，主主要分为为推流式式、完全全混合式式、封闭闭环流式式及续批批式四大大类。3．活性污污泥法有有哪些主主要运行行方式？？各运行行方式有有何特点点？答：活性污污泥法主主要运行行方式有有：普通通曝气法法、渐减减曝气法法、阶段段曝气法法、吸附附再生（接接触稳定定）法、吸吸附—生生物降解解工艺、延延时曝气气法、纯纯氧曝气气法和间间歇活性性污泥法法。特点：普通曝气法法：在曝曝气池内内，废水水有机物物浓度和和需氧量量沿池长长逐步下下降，而而供氧量量沿池长长均匀分分布，可可能出现现前段供供氧不足足，后段段供氧过过剩的现现象。这这种活性性污泥法法的优点点在于因因曝气时时间长而而处理效效率高，一一般BOOD去除除率为990%——95%%，特别别适用于于处理要要求高而而水质比比较稳定定的废水水；但它它存在着着较为严严重的缺缺陷。（其其他在课课后习题题）4．解释污污泥泥龄龄的概念念，说明明它在污污水处理理系统设设计和运运行管理理中的作作用。答：污泥泥泥龄为在在处理系系统中微微生物的的平均停停留时间间。污泥泥龄是是活性污污泥处理理系统设设计、运运行的重重要参数数，在理理论上也也有重要要意义。以以污泥泥泥龄作为为生物处处理的控控制参数数，其重重要性是是明显的的，因为为通过控控制污泥泥泥龄，可可以控制制微生物物的比增增长速率率及系统统中微生生物的生生理状态态。5．从气体体传递的的双膜理理论，分分析氧传传递的主主要影响响因素。答：影响氧氧传递速速率的主主要因素素为气相相中氧分分压、液液相中氧氧的浓度度梯度、气气液之间间的接触触面积和和接触时时间、水水温、污污水的性性质、水水流的紊紊乱程度度等。（1）废水水水质：：污水中中含有各各种杂质质，对氧氧的传递递会产生生一定的的影响。其其中主要要是溶解解性有机机物，特特别是某某些表面面活性物物质，他他们会在在气液界界面处集集中，形形成一层层分子膜膜，增加加氧传递递的阻力力，影响响氧分子子的扩散散。（2）水温温：水温温对氧传传递影响响较大，水水温上升升，水的的饿黏度度降低，液液膜厚度度减小，扩扩散系数数提高，KKLa值增增高；反反之，则则KLaa值降低低。水温温对溶解解氧饱和和度Css值也会会产生影影响。随随着温度度的增加加，KLLa值增增大，CCs值降低低，液相相中氧的的浓度梯梯度有所所减小。因因此，水水温对氧氧转移有有两种相相反的影影响，但但并不是是完全抵抵消，总总的来说说，水温温降低有有利于氧氧的转移移。（3）氧分分压：CCs值除了了受到污污水中溶溶解盐及及温度的的影响外外，自然然还受到到氧分压压或气压压的影响响，气压压降低，CCs值也随随之下降降；反之之则提高高。6．生物脱脱氮、除除磷的环环境条件件要求和和主要影影响因素素是什么么？说明明主要生生物脱氮氮、除磷磷工艺的的特点。答：生物脱脱氮、除除磷影响响因素有有：（11）环境境因素，如如温度、ppH、DDO；（22）工艺艺因素，如如污泥泥泥龄、各各反应区区的水力力停留时时间、二二沉池的的沉淀效效果；（33）污水水成分，如如污水中中易降解解有机物物浓度，BBOD55与N、PP的比值值等。常用脱氮除除磷工艺艺性能特特点工艺名称优点缺点AN/O在好氧前去去除BOOD，节节能；硝化前产生生碱度；；前缺氧具有有选择池池的作用用脱氮效果受受内循环环比影响响；可能存在诺诺卡氏菌菌的问题题；需要控制循循环混合合液的DDOAP/O工艺过程简简单；水水力停留留时间短短；污泥泥沉降性性能好；；聚磷菌菌碳源丰丰富，除除磷效果果好如有硝化发发生除磷磷效果会会降低；；工艺灵灵活性差差A2/O同时脱氮除除磷；反反硝化过过程为硝硝化提供供碱度；；水力停停留时间间短；反反硝化过过程同时时除去有有机物；；污泥沉沉降性能能好回流污泥含含有硝酸酸盐进入入厌氧区区，对除除磷效果果有影响响；脱氮氮受回流流比影响响；聚磷磷菌和反反硝化菌菌都需要要易降解解有机物物倒置A2//O同时脱氮除除磷；厌厌氧区释释磷无硝硝酸盐的的影响；；无混合合液回流流，流程程简单，节节能；反反硝化过过程同时时除去有有机物；；好氧吸吸磷充分分；污泥泥沉降性性能好；；厌氧释磷得得不到优优质降解解碳源；；无混合合液回流流时总氮氮去除效效果不高高UCT减少了进入入厌氧区区的硝酸酸盐量，提提高了除除磷效率率；对有有机物浓浓度偏低低的污水水，除磷磷效率有有所改善善；脱氮氮效果好好操作较为复复杂；需增加附加加回流系系统改良Barrdennphoo脱氮效果优优秀；污泥沉降性性能好池体分隔较较多；池体容积较较大PhoSttripp易于与现有有设施结结合及改改造；过程灵活性性好；除除磷性能能不受进进水有机机物浓度度限制；；加药量量比采用用化学沉沉淀法小小很多；；出水磷磷酸盐浓浓度可稳稳定小于于1mgg/L需要投加化化学药剂剂；混合合液需保保持较高高DO浓浓度，以以防止磷磷在二沉沉池中释释放；需需附加的的池体用用于磷的的解吸；；如使用用石灰可可能存在在结垢问问题SBR及变变形工艺艺可同时脱氮氮除磷；；静置沉沉淀可获获得低SSS出水水；耐受受水力冲冲击负荷荷；操作作灵活性性好同时脱氮除除磷时操操作复杂杂；滗水水设施的的可靠性性对出水水水质影影响大；；设计过过程复杂杂；维护护要求高高，运行行对自动动控制依依赖性强强；池体体容积较较大7．如何计计算生物物脱氮、除除磷系统统的曝气气池容积积、曝气气池需氧氧量和剩剩余污泥泥量？8．如何计计算生物物脱氮系系统反硝硝化池的的容积？？9．仔细分分析污水水中COOD的组组成，并并说明它它们在污污水处理理系统中中的去除除途径。答答：污水水中COOD的组组成如下下图。其其中可生生物降解解的大多多数被微微生物降降解；不不可生物物降解的的溶解态态CODD随出水水流走，颗颗粒态CCOD进进入剩余余污泥。总COD可生物降解解COD不可生物降解CODD易生物降解解(溶解态))复杂有机物物挥发性脂肪肪酸慢速生物降解(颗粒粒态)胶体态颗粒态溶解态颗粒态10．二沉沉池的功功能和构构造与一一般沉淀淀池有什什么不同同？在二二沉池中中设置斜斜板为什什么不能能取得理理想效果果？答：二沉池池的功能能要考虑虑固液分分离和污污泥浓缩缩的要求求；二沉池的的构造可可与污水水处理厂厂的初沉沉池类似似，可以以采用平平流式、竖竖流式和和辐流式式。但在在构造上上要注意意以下几几点：（1）二沉沉池的进进水部分分要仔细细考虑，应应使布水水均匀并并造成有有利于絮絮凝的