水质工程学考试复习资料

活性污泥一一向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水，这样在持续一段时间后，在污水中即形成一种黄褐色的絮凝体，这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。这种絮凝体就是称为活性污泥。污泥龄——曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，即活性污泥在曝气池内的平均停留时间。活性污泥组成：（1）具有代谢功能活性的微生物群体（2）微生物内源代谢、自身氧化物的残留物（3）由原污水夹入的难为细菌降解的惰性有机物（4）由污水夹入的无机物质MLSS和MLVSS MLSS即混合液悬浮固体浓度，表示的是在曝气池单位容积混合液内所有的活性污泥固体物的总重量MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS即混合液挥发性悬浮固体浓度，表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度。MLVSS=Ma+Me+Mi污泥沉降比SV 单位mg/L混合液，指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。它能够反映曝气池运行过程的活性污泥量，可用以控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时地发现污泥膨胀等异常现象的发生。污泥指数SVI 单位ml/g，物理意义是在曝气池出口处的混合液，在经过30min静沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积，以ml计。SVI=SV/MLSS.SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；过高，说明污泥的沉降性不好，并且巳有产生膨胀现象的可能。污泥含水率 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C1 ，p1、V1、W1、C1——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度。厌氧消化的投配率——投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，pH下降，污泥消化不完全，产气率降低；过低，污泥消化较完全，产气率较高，消化池容积大，基建费用增高。厌氧消化的C/N比 合成细胞的C/N约为5:1，因此要求C/N达到（10-20）：1为宜。C/N太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH值容易降低；太低，氮量过多，pH值可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化过程。最小污泥龄 指微生物繁殖一代所需要的时间。污泥脱水——指用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分分离，减少污泥体积，降低储运成本。活性污泥的培养驯化方式异步培驯法、同步培驯法、接种培驯法。生污泥、 消化污泥、可消化程度生污泥包括初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐质污泥。生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥。可消化程度表示污泥中可被消化降解的有机物数量。消化污泥的培养与驯化方式逐步培养法、一次培养法污泥机械脱水有几种方法真空过滤脱水、压滤脱水、滚压脱水、离心脱水气浮中产生气泡的方法 电解法、散气法、溶气法废水中常用混凝剂：石灰、碳酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁化学沉淀影响因素：同名离子效应、盐效应、酸效应、络合效应硝化反应：指氨氮在亚硝化菌氧化下变成亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化菌氧化为硝酸盐的化学反应。20反硝化作用：由一群异养菌微生物在缺氧条件下，将烟硝酸氮和和硝酸氮还原成气态氮（N2）或N2O的过程。氧化沟：又称连续循环反应器，它池体狭长，池身较浅，曝气池一般呈封闭的环状沟渠形，污水和活性污泥在池中作不停的循环流动。水力停留时间：指水从池体一段流到另一端所需要的时间。除铁、除锰的基本工艺流程是什么答：地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用接触氧化法。 接触氧化法的工艺：原水曝气一接触氧化过滤；曝气氧化法的工艺：原水曝气 一一氧化一一过滤。地下水除锰宜采用接触氧化法，其工艺流程应根据下列条件确定： 1）当原水含铁量低于2.0毫克/升、含锰量低于1.5毫克/升时，可采用：原水曝气一一单级过滤除铁除锰；2）当原水含铁量或含锰量超过上述值时，应通过实验确定。必要时可采用：原水曝气 一一氧化一一一次过滤除铁一一二次过滤除锰； 3）当除铁受到硅酸盐影响时，应通过实验确定。必要时可采用：原水曝气 一次过滤除铁（接触氧化） 曝气 二次过滤除锰。地下水除铁时常用什么工艺？为什么地下水除锰比除铁困难？答：除铁常用工艺为：O2含铁地下水曝气接触过滤消毒出水；。。。。。。铁和锰的性质相似，但是铁的氧化还原电位比锰低，所以容易被O2氧化，相同pH值时Fe2+比Mn2+的氧化速率快，以致影响Mn2+的氧化，因此地下水除锰比除铁困难。试述厌氧生物处理的基本原理？怎样提高厌氧生物处理的效能？答：厌氧生物处理是在无氧的条件下，由兼性及专性厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲烷气，使污泥得到稳定。。。。。。要提高厌氧生物处理的效能，就应严格控制温度，并且需要保持较长的污泥龄。简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策答：原因：主要是丝状菌大量繁殖引起，也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。超负荷、污泥龄过长或有机物浓度梯度小也会引起，排泥不畅易引起结合水性污泥膨胀。对策：缺氧、水温高等加大曝气量，或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS值，使需氧量减少等，如污泥负荷率过高，可适当提高MLSS值，以调整负荷。如缺氮、磷、铁养料，可投加消化污泥液。如pH值过低，可投加石灰等调节。如污泥大量流失，可投加5-10mg/L氯化铁，帮助凝聚，刺激菌胶团生长；也可投加漂白粉或氯液，抑制丝状菌繁殖。也可投加石棉粉末、硅藻土、粘土等惰性物质，降低污泥指数。。污泥厌氧消化的机理？为什么产甲烷阶段是污泥厌氧消化的控制阶段？答：机理：传统观念认为厌氧消化概括为两个阶段。第一阶段是酸性发酵阶段，有机物在产酸细菌的作用下，分解成脂肪酸及其他产物，并合成新细胞；第二阶段是甲烷发酵阶段，脂肪酸在专性厌氧菌一一产甲烷菌的作用下转化成CH4和CO2。目前较为公认的理论模式是：（1）水解阶段；（2）产酸发酵阶段；（3）产氢产乙酸阶段（4）产甲烷阶段。。。。原因：产甲烷细菌的代谢速率较慢，是整个厌氧生物处理工艺的限速步骤，所以是污泥厌氧消化的控制阶段。简述生物除磷的原理，常用的生物除磷工艺有哪几种？答：所谓生物除磷，是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污泥中除磷的效果。生物除磷的机理比较复杂，有待人们进一步去探讨，其基本过程是：（1）聚磷菌对磷的过剩摄取，在好氧条件下，聚磷菌营有氧呼吸，不断地氧化分解其体内储存的有机物，同时也不断提通过主动输送方式，从外部环境向其体内摄取有机物，由于氧化分解，又不断地放出能量，能量为ADP所获得，并结合H3PO4而合成ATP。H3PO4，除一小部分是聚磷菌分解其体内磷酸盐而取得的外。大部分是聚磷菌利用能量，在透膜酶的催化作用下，通过主动输送的方式从外部将环境中的H3PO4摄入体内的，摄入的H3PO4一部分用于合成ATP，另一部分则用于合成聚磷酸盐。（2）聚磷菌的放磷。在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量。这样，聚磷菌具有在好氧条件下，过剩摄取H3PO4,在厌氧条件下，释放H3PO4的功能。生物除磷技术就是利用聚磷菌这一功能而开创的。。。。。。常用的生物除磷工艺有：1）弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺；2）厌氧-好氧除磷工艺；6.生物除磷机理，了解A/O生物除磷工艺答：机理：生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从污水中除磷的效果。基本过程：在好氧条件下，聚磷菌对磷过剩摄取；在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP水解，放出H3PO4。工艺特点：（1）在反应器内停留时间较短（2）反应器内污泥浓度在2700—3000mg/L（3）BOD去除率与活性污泥系统相同，磷的去除率较好（4）污泥的肥效好（5）易沉淀，不膨胀缺点：①除磷率难于进一步提高②在沉淀池内容易产生磷的释放现象。试述生物膜法处理废水的基本原理。简述生物膜从载体上脱落的原因？答：原理：细菌一类的生物和原生动物、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一一生物膜。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，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。。。。。生物膜从载体上脱落的原因：当厌氧层还不厚的时候，它于好氧层保持着一定的平衡与稳定的关系，好氧层能够维持正常的净化功能，当厌氧层逐渐加厚，并达到一定的程度后，其代谢产物也逐渐增多，这些产物向外逸出，必然要透过好氧层，使好氧层的生态系统的稳定状态遭到破坏，从而失去了这两种膜层之间的平衡关系，又因气态代谢产物不断逸出，减弱了生物膜在滤料上的固着力，处于这种状态的生物膜称为老化生物膜，老化生物膜的净化功能较差，因而易于脱落。简述SBR工艺的运行过程及主要特点。答：SBR工艺的工作机理。1）污水流入工序。污水流入曝气池前，该池处于操作周期的待机（闲置）工序，此时沉淀后的清夜巳排放，曝气池内留有沉淀下来的活性污泥，污谁流入的方式有单纯注水、曝气、缓速搅拌3种。2）曝气反应工序。当污水注满后，即开始曝气工序，它是最重要的一道工序。3）沉淀工序。使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间一般为1〜1.5h，沉淀效果良好。4）排放工序。排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。5）待机工序°°°°°°°SBR工艺的主要特点：工艺简单，处理构造物少，无二沉池和污泥回流系统，基建费用和运行费都较低。SBR用于工业废水处理，不需要调节池。污泥的SVI值比较低，污泥易沉淀，一般不会产生污泥膨胀。调节SBR运行方式，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。当运行得当，处理水水质优于连续式活性污泥法。SBR的运行操作、参数控制应实施自动控制操作管理，以使达到最佳运行状态。好氧塘中DO值和PH值在昼夜是如何变化的？为什么？答：在好氧塘内高效地进行着光合成反应和有机物的降解反应，溶解氧是充足的，但在一日内是变化的，在白昼，藻类光合作用放出的氧远远超过藻类和细菌所需要的，塘水中氧的含量很高，可达到饱和状态，晚间光合作用停止，由于生物呼吸所耗，水中溶解氧浓度下降，在凌晨时最低，阳光开始照射，光合作用又开始，水中溶解氧又上升；好氧塘内pH值也是变化的，在白昼pH值上升，夜晚又下降。与好氧生物处理相比，哪些因素对厌氧生物处理的影响更大？如何提高厌氧生物处理的效率？答：与好氧生物处理相比，对厌氧生物处理的影响更大的因素有微生物被驯化的程度、微生物浓度、PH值等。厌氧生物处理所需的启动时间比较长，所以微生物的循化程度和微生物的浓度对其影响非常显著。当PH值在中性附近波动时，处理效果较好。。。。。要提高厌氧生物处理的效率，可控制PH值在中性范围附近波动，亦可控制微生物的浓度，浓度过低，则启动时间更长。微生物的驯化程度越好，则处理效率越高。传统活性污泥法的运行方式及优缺点答：运行方式：原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的回流污泥液同步注入。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，流出持外流入二次沉淀池，在这里处理后的污水与活性污泥分离，部分污泥回流曝气池，部分污泥作为剩余污泥排出系统。。。。优点：传统活性污泥法对污水处理的效果极好，BOD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。。。。缺点：曝气池首端有机污染物负荷高，耗氧速度高，为了避免由于缺氧形成厌氧状态，进水有机物负荷不宜过高，因此，曝气池容积大，占用土地较多，基建费用高；耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其吻合适应，在池前段可能出现耗氧速度高与供氧速度的现象，池后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，运行效果易受水质水量变化的影响。氧转移速率的影响因素并分析答：（1）污水水质：杂质影响氧的转移，特别是表面活性物质等两亲分子，在水液界面上形成一层分子膜，阻碍氧分子的扩散转移，而且水中溶解氧的饱和度也受水中盐类的影响。（2）水温：影响水的粘滞性，从而影响扩散系数，液膜厚度也随之变化，影响氧转移速率；同时影响溶解氧的饱和度，从而影响氧转移速率。（3）氧分压：影响转移氧的推动力从而影响氧转移速率；影响溶解氧的饱和度，从而影响氧转移速率。（4）气液之间的接触面积和接触时间（5）水流的紊流程度：紊流程度大则气水接触充分，氧转移速率也就提高了。（6）气泡大小：影响气水接触面活性污泥系统运行中的污泥异常情况答：（1）污泥膨胀：污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少，颜色也有异变，这就是污泥膨胀。原因：主要是丝状菌大量繁殖引起，也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。（2）污泥解体：处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏是污泥解体现象。原因：运行不当，如曝气过量，会使活性污泥生物■营养的平衡遭到破坏，使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，处理水质混浊，SVI值降低；也可能是由于污水中混入了有毒物质。对策：调整污水量、回流污泥量、排泥状态等指标。（3）污泥腐化：在二次沉淀池有可能由于污泥长期滞留而产生厌气发酵生成气体，从而使大块污泥上浮的现象。对策：安设不使污泥外溢的浮渣清除设备，清除沉淀池的死角地区，加大池底坡度，不使污泥滞留于池底。（4）污泥上浮：由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进度较高，在沉淀池底部产生反硝化，硝酸盐的氧被利用，氮即呈气体脱出附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。对策：增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧。（5）泡沫问题：污水中存在大量合成洗涤剂或其他起泡物质。对策：分段注水以提高混合液浓度，进行喷水或投加除沫剂，用风机机械消泡。生物膜的构造与净化机理答：构造：厌氧层、好氧层。净化机理：在生物膜内外，生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过程。空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物用于呼吸；污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而降解。这样就是使污水在流动过程中得到净化。论述污泥厌氧消化的影响因素，并说明在操作上应如何进行控制，以维持较好的消化进程。答：因为甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响为准。温度因素：甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类，即中温甲烷菌（适应温度区为30〜36°C）；高温甲烷菌（适应温度区为50〜53C）两区之间的温度，反映速度反而减退。生物固体停留时间与负荷：厌氧消化效果的好坏与污泥龄有直接的关系。有机物降解过程是污泥龄的函数，而不是进水有机物的函数。由于甲烷菌的增殖比较慢，对环境条件的变化十分敏感，因此，有获得稳定的处理效果就要保持较长的污泥龄；搅拌和混合；厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应。因此必须使两者充分混合。搅拌的方法一般有：泵加水射器搅拌；消化气搅拌法和混合搅拌法等；营养与C/N比：厌氧消化池中，细菌生长所需要营养由污泥提供。合成细胞所需的碳源（C）担负着双重任务，一是作为反应的能源，二是合成新细胞。一般C/N达到（10〜20）：1为宜。从C/N来看，初次沉淀池污泥比较合适，混合污泥次子，而活性污泥不大适宜单独进行厌氧消化处理。氮的守恒与转化：在厌氧消化池中，氮的平衡是非常重要的因素，尽管消化系统中的硝酸盐都将被还原成氮气存在于消化气中，但仍然存在与系统中，由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化成为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的nh3因此消化液中氮的浓度多高于进如消化池的原污泥。有毒物质：所谓“有毒”是相对的。事实上任何一种物质对甲烷消化都有两面的作用，即有促进甲烷菌生长的作用与抑制甲烷细菌生长的作用，关键在于它们的浓度界限。酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用：水解与发酵菌及产氢产乙酸菌对PH的适应范围大致为5〜6.5，而甲烷菌对PH的适应范围为6.6〜7.5之间。在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过产甲烷阶段，则PH会降低，影响甲烷菌的生活环境。但是，在消化系统中，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内可以避免产生这样的情况。简述活性污泥法中微生物的代谢过程答：污水中的有机物，首先被吸附在大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在透膜酶的作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，大分子的有机物，则必须在西胞外酶--水解酶的作用下，被水解为小分子后再被微生物摄入细胞体内。微生物通过各种胞内酶的催化作用，对摄入细胞体内的有机物金行代谢反应。过程为两步：1分解代谢：微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水等稳定的无机物，并提供合成新细胞物质所需的能量；2合成代谢：剩下的一部分有机物被微生物用于合成新细胞，所需能量来自分解代谢微生物对自身的细胞物质进行分解，并提供能量，即内源呼吸或自身氧化。当有机物充分时，大量合成新的细胞物质，内源呼吸作用不明显，但当有机物消耗殆尽时，内源呼吸就成为提供分解代谢和合成代谢的主要方式。氧化沟工艺为什么能除氮？答：在氧化沟内由于溶解氧浓度不一致，在曝气装置下游，溶解氧浓度从高到低变动，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作用，取得脱氮效果。与活性污泥法相比，生物膜法特点体现在哪些方面？答：（1）微生物相方面的特征①参与净化反应微生物多样化②生物的食物链长③能够存活世代时间按较长的微生物④分段运行与占优种属（2）处理工艺方面的特征①对水质、水量变动有较强的适应性②污泥沉降性能良好，易于固液分离③能够处理低浓度的污水④易于维护运行、节能简述生物除磷的原理，并给出影响生物脱磷的主要因素。答：原理：（1）聚磷菌对磷的过量摄取（2）聚磷菌的放磷。。。主要因素：1）温度2）PH值3）用与除磷的有效有机物4）溶解氧5）污泥龄影响活性污泥法微生物生理活动的因素有哪些？答：有营养物、溶解氧、PH值、温度和有毒物质稳定塘净化过程的影响因素有哪些？答：温度、光照、混合、营养物质、有毒物质和蒸发量及降雨量简述好氧生物法与厌氧生物法的主要区别。答：好氧生物法处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。厌氧生物法处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等简述稳定塘中的主要净化机理，并给出几种主要的稳定塘工艺。答：净化机理：经过人工适当休整的土地，设围堤和防渗层的污水池塘，主要靠自然生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。。。。稳定糖工艺：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘、控制出水