水质工程学(二)重点知识-考试必备

1、活性污泥的定义、组成及其评价指标有哪些？定义：往生活污水中通入空气进行曝气，持续一段时间后，污水中即生成一种褐色絮凝体，该絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水，这种絮凝体就是活性污泥组成：①具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）；②微生物内源代谢、自身氧化的残留物（Me）；③由污水挟入的并被微生物所吸附的惰性有机物质（含难为细菌降解的惰性有机物）（Mi）；④由污水挟入的无机物质（Mii）评价指标：一是混合液中活性污泥微生物量的指标，包括：混合液悬浮固体浓度，简称MLSS=Ma+Me+Mi+Mii，是指曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量；混合液挥发性悬浮固体浓度，简称MLVSS=Ma+Me+Mi，是指混合液中活性污泥有机性固体部分的浓度。MLVSS与MLSS的比值用f表示，即f=MLVSS/MLSS;f值一般取0.75左右。二是活性污泥的沉降性能及其评价指标。①污泥沉降比SV，又称30min沉降率，混合液在量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分比，以%表示；②污泥容积指数SVI=SV（ml/l）/MLSS（g/l）简称污泥指数，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。三是活性污泥的活性评定指标。比耗氧率，SOUR,简称OUR，单位重量活性污泥在单位时间内所消耗的溶解氧量，单位是mgO2/（gMLVSS·h）或mgO2/（gMLSS·h），一般为20摄氏度下8~20mgO2/（gMLVSS·h）。污泥龄、BOD-污泥负荷、BOD-容积负荷2、污泥龄、污泥负荷的概念。污泥龄：指在曝气池内，微生物从生成到排出的平均停留时间，也是曝气池内微生物全部更新一次所需要的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排出剩余污泥量之比。即θc=VX/△X；BOD污泥负荷率Ns：曝气池内单位重量（kg）的活性污泥，在单位时间d内接受的有机物量kgBOD3、活性污泥微生物增长的基本方程如何推导？单位曝气池容积内活性污泥的净增值速度是微生物合成速度与内源代谢速度之差：（dX/dt）g=（dX/dt）s-（dX/dt）e微生物合成速度等于有机物的利用速度乘以产率系数：（dX/dt）s=Y（dS/dt）u内源代谢速度等于混合液悬浮固体浓度乘以衰减系数：（dX/dt）e=Kd*X因此，活性污泥的净增值的基本方程为：（dX/dt）g=Y（dS/dt）u-Kd*X4、活性污泥净化反应过程及其影响因素。过程：①初期吸附去除（内源呼吸期）；②微生物的代谢（分解代谢和合成代谢）；③活性污泥沉淀分离环境因素：①营养物质（C、N、P、无机盐类及某些生长素等）；②溶解氧（不低于2mg/l，局部不低于1mg/l，过高耗能，过低降低污泥活性）；③pH值（6.5~8.5）；④温度（15~30度）；有毒物质（重金属离子，酚类，氰）。5、如何理解莫若方程？高浓度有机底物条件下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有机底物的浓度无关，呈零级反应关系。有机底物的降解速度与污泥浓度有关，呈一级反应关系。有机底物的降解与有机底物浓度呈一级反应关系，有机底物的含量已成为有机底物降解的控制因素。这种条件下，混合液中有机底物浓度不高，微生物增殖处于减衰增殖期或内源呼吸期，微生物酶系统多未被饱和。6、传统活性污泥法的流程、主要特点。原污水从曝气池首端进入池内，由二沉池回流的污泥也于此同步注入，污水与回流污泥在池内呈推流形式流动至池的末端然后进入二沉池，经二沉池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排除系统，回流污泥回流至曝气池。特征：有机物在池内的降解，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长到池末端内源呼吸的完整生活周期。由于有机污染物浓度沿池长逐渐降低，因此在池首端溶解氧浓度较低，甚至可能出现不足，在池末端溶解氧浓度充足。7、传统活性污泥法的变形工艺有哪些，有何特点？渐减曝气活性污泥法：供氧量沿池长逐步递减，使其接近需氧量。阶段曝气活性污泥法：特点是污水沿池长分段注入曝气池，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，有助于降能，又能够比较充分的发挥活性污泥微生物的降能功能，污水分散均衡注入，又提高了曝气池对水质水量冲击负荷的适应能力。吸附再生活性污泥法：将活性污泥对微生物的降解分为两个过程，吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器中进行。完全混合活性污泥法：进入曝气池内的水很快被混合液稀释均化，将原水水质水量变化的影响降到最小。各部分有机物与微生物的比值相同，负荷率较高。需氧速度均衡。延时曝气活性污泥法：BOD—SS负荷低，曝气反应时间长，活性污泥在池内长期处于内源呼吸期，剩余污泥少且稳定，勿需再进行厌氧消化处理。是污水、污泥综合处理设备。高负荷活性污泥法：BOD—SS负荷高，曝气反应时间短，处理效果差，为不完全处理活性污泥法。深水曝气和深井曝气：曝气池水深大，氧利用率高、占地面积小，不受气候条件影响，可以处理较高浓度的废水。8、完全混合活性污泥法的基本流程、主要特点有哪些？主要特点是：污水与回流污泥进入曝气池后立即与池内混合液充分混合，池内混合液水质与处理水相同。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。污水在曝气池内分布均匀，各部位水质相同，微生物群体组成和数量几乎一直，各部位有机物讲解工况相同，因此，通过对f/m值的调整，可将整个曝气池内的工况控制在良好的状态。需氧速率均衡，动力消耗低。9、氧化沟的工作原理与特征有哪些？常用的氧化构的类型有哪些？氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。构造方面：一般呈环状沟渠型，平面多为椭圆或圆形，池厂可达几十米甚至百米。在曝气装置的推动下动，混合液在其中作不停的循环流动。单池进水只需设一根进水管，双池以上平行工作时应设配水井和自动控制装置。出水采用可升降式溢流堰，以调节池内水深。交替工作时溢流堰应能自动启闭。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。工艺方面可考虑不设初沉池，也可考虑不设二沉池，使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置。氧化沟的BOD负荷低，同活性污泥法的曝气系统类似，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。可以让繁殖世代时间长，增值速度慢的微生物，在氧化沟内发生硝化反应，如设计运行得当，氧化沟具有反硝化效果。排出的污泥趋于稳定，可以省去污泥消化池。常用的氧化沟系统有卡罗塞carrousel氧化沟；交替工作氧化沟系统；二沉池交替运行氧化沟系统；奥贝尔orbal氧化沟系统；曝气-沉淀一体化氧化沟。10、SBR工艺的基本操作工序。按运行次序，一个周期可分为5个阶段，即：进水：污水注入之前，反应器中残存着高浓度的活性污泥混合液，污水注满后在进行反应（即非限定性曝气），反应器起水质调节池的作用。反应：包括曝气与搅拌混合。沉淀：停止曝气或搅拌，是混合液处于停止状态，活性污泥与水分离。排水：经过沉淀后产生的上层清液作为处理水排出，一直排放到最低水位，底部沉降的活性污泥大部分作为下个周期用，排水后还可根据需要排放剩余污泥。待机：在处理水排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个周期开始的阶段。11、AB法工艺的流程和主要特征。流程：进水-格栅-沉砂池-曝气池-中间沉淀池-曝气池-二沉池-出水；污水经过沉砂池进入A段系统，在A段曝气池中短时间停留，进入中间沉淀池，进行泥水分离，中间沉淀池出水进入B段系统，污水在B段系统完成微生物对污水中有机物的生物降解作用。主要特点：全系统共分为预处理段、A段、B段等三段。预处理段设格栅、沉砂池等简易处理设备，不设初沉池；A段由吸附池和中间沉淀池组成；B段由曝气池和二沉池组成。A段和B段各自拥有独立的回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的，适于本段水质特征的微生物种群。12、双膜理论的基本观点是什么？（画图说明）①在气液两相接触的界面两侧存在着处于层流状态的气膜与液膜，在其外侧分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态，气体分子以分子扩散方式从气相主体通过气膜与液膜从而进入液相主。②由于气液两相的主体均处于紊流状态，其中物质浓度基本上是均匀的，不存在浓度差，也不存在传质阻力，气体分子从气相主体传递到液相主体，阻力仅存在于气液两层层流膜中。③在气膜中，存在着氧的分压梯度，液膜中也存在着氧的浓度梯度，他们是氧转移的推动力④氧难溶于水，因此，氧转移决定性的阻力又集中在液膜上。因此，氧分子通过液膜是氧转移过程中的控制步骤，通过液膜的转移速率，是氧转移过程的控制速率。13、提高氧转移速度的措施有哪些？提高氧的总转移系数：加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气液界面更新；增大气液接触面积。提高Cs：提高气相中氧的分压，如采用纯氧曝气、深井曝气等。14、氧转移速度的影响因素有哪些？气相中氧的分压梯度、液相中氧的浓度梯度、气液之间的接触面积和接触时间、水温、污水性质及水流紊流程度15、除磷脱氮的基本原理除氮原理：在未经处理的新鲜污水中氮主要以有机氮存在，还有少量氨态氮。有机氮在氨化菌作用下分解转化为氨态氮，这一过程称为氨化反应。在硝化菌作用下，氨态氮进一步分解氧化，首先在亚硝化菌作用下，是氨转化为亚硝酸氮，亚硝酸氮在硝酸菌作用下，进一步转化为硝酸氮。硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌作用下，被还原为氮气。除磷原理：是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的，超过其生理需要的从外部环境中摄取磷，并将磷以聚合的形态贮存在细菌体内，形成高磷污泥，将这些含磷量高的污泥排出系统，达到从污水中除磷的目的。聚磷菌对磷的过剩摄取：在好氧条件下聚磷菌有氧呼吸不断分解有机物并释放能量，能量为ADP所获得并结合磷酸合成ATP，从而吸收大量的磷酸盐。聚磷菌的放磷：在厌氧状态下，聚磷菌的ATP水解为ADP，放出磷酸和能量。这样聚磷菌具有在好氧条件下过剩摄取磷，在厌氧条件下释放磷的功能，生物除磷就是利用这一功能开创的。1、生物膜的构造及其降解有机物的机理。生物膜是由好氧层和厌氧层组成，有机物降解主要是在好氧层内进行。2、膜处理法的工艺特征有哪些？处理工艺方面的特征优点：耐冲击负荷、生物量多、污泥易沉降、能处理低浓度污水、维护运行简单、节能缺点：基建投资较大、出水澄清度低、生物量难控制、处理效率略低于活性污泥法3、普通生物滤池主要由哪些部分组成？4、高负荷生物滤池处理水回流有何目的？均化与稳定水质，稀释污水降低有机负荷。保持较高生物膜活性（接种、增氧）向生物膜连续接种，促进生物膜生长，增加水的溶解氧，改善水的腐化状态。改善卫生状况：增大水力负荷，促进生物膜脱落，防止生物膜堵塞和滋生蚊蝇。5、高负荷生物滤池处理水回流和污泥回流有哪些方式，各有何特点？6、两段高负荷生物滤池如何避免负荷不均的现象？7、塔式生物滤池和曝气生物滤池在工艺上有何特点？塔式生物滤池：充氧效果好：通风情况良好，水的紊流强烈，三相充分接触，传质速度快负荷高：水力负荷80-200m3/m2·d，BOD负荷可达1000-2000BOD5/m3,但不易过高滤层内部分层：有助于有机物降解处理量不宜大曝气生物滤池：占地少、基建省（不设二沉池、污泥回流系统）出水效果好（SS、BOD5〈10mg/L）氧的传输效率高，供氧动力能耗低抗冲击负荷能力强易挂膜、易管理（不产生污泥膨胀、抗冲击负荷）SS不能高，水损大，反冲水量大，产泥量稍多。8、生物转盘与生物接触氧化的工艺特征与工艺流程。9、生物流化床净化污水的机理及其类型。1、简述厌氧生物处理的基本原理。2、扼要讨论影响厌氧生物处理的因素。3、比较厌氧生物法与好氧生物法的优缺点。4、根据温度不同，消化可分为哪几种类型？它们有何区别？5、你认为哪种厌氧反应器最有优势？为什么？两相生物反应器：利用厌氧细菌的各自特点，采用相分离技术，通过分别控制产酸相和产甲烷相的运行参数，供给它们各自的最佳生态条件，产