环境工程学复习资料要点

《环境工程学》复习资料一、名词解释1.生化需氧量：在有氧条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解而无机化所需的氧量。2.化学需氧量：在一定严格的条件下水中各种有机物与外加的强氧化剂K2Cr2O7作用时所消耗的氧化剂量。3.水循环：水在太阳能的作用下，通过海洋等水面及土壤表面、植物茎叶的蒸发和蒸腾形成水汽，遇冷后以雨、雪、雹等形式降落，水在海洋、大气和陆地之间的运动称为水循环。4.水污染：指水体因某种物质的介入，导致其化学、物理、生物或放射性等性质的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。5.水体自净：水体中的污染物通过物理、化学和生物学变化被分散、分离或分解，最后水体基本恢复到原来状态，这一自然净化过程叫做水体自净。6.亏氧量：在某一温度时，水中溶解氧的平衡浓度与实际浓度之差。7.水环境容量：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量。8.自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰的沉降过程。9.过滤：具有孔隙的粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得净化的工艺过程。10.截留沉速：淀池内所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。11.表面负荷：单位沉淀池表面积在单位时间内所能处理的水量，即沉淀池的沉淀能力。12.滤层膨胀率：是指滤层在一定的反洗强度下发生体积膨胀，体积膨胀前后的体积差与体积膨胀前的比值。13.污泥沉降比：曝气池混合液在100ml量筒中静置沉淀30min后，沉淀污泥占混合液的体积分数。14.污泥指数：曝气池出口处混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占的容积。15.废水厌氧生物处理：是指在无分子氧条件下，通过厌氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为CH4和CO2等物质的过程，也称厌氧消化。16.生物膜法：附着在构筑物挂膜介质上，并在其上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，又称固定膜法。二、问答题1.高锰酸钾耗氧量，化学需氧量，生物需氧量三者之间有何区别，它们之间的关系如何？除了它们以外，还有那些水质指标可以用来判别水中有机物质含量的多少？（1）区别：①在一定的严格条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMnO4）作用时所消耗的氧化剂量根据氧化剂的不同，分别称为重铬酸钾耗氧量（化学需氧量），即COD，和高锰酸钾耗氧量（耗氧量），即OC。而生化需氧量是指在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于耗氧微生物的作用被氧化分解而无机化所需要的氧量，即BOD。②高锰酸钾耗氧量，不能代表水中有机物质全部含量，适用于测定天然水和含容易被氧化的有机物的一般废水。化学需氧量，包括了水中存在的无机性还原物质，通常用来代表废水中有机物质的总量。生化需氧量，是一种生物化学的测定方法，能尽可能的在和天然条件相似的情况下确定微生物利用废水中的有机物时所消耗的氧量，从而间接表示出有机物的含量。（2）联系：高锰酸钾耗氧量、化学需氧量和生化需氧量都是用定量的数值来间接地、相对的表示水中有机物质数量的重要指标。如果同一废水中各种有机物质的相对组成没有变化，则三者之间的关系为：CODBODOC。（3）判别水中有机物质含量的水质指标还有总需氧量、总有机碳、总含盐量、浑浊度、电导率等。2.举例说明废水处理与利用的物理，化学和生物法三者之间的主要区别。①废水处理方法中的物理法是利用物理作用来分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。如：沉淀法不仅可除去废水中相对密度大于1的悬浮颗粒，同时也是回收这些物质的有效方法。②化学法是利用化学反应的作用来处理水中的溶解性污染物质或胶体物质。如：离子交换法可用于水的软化和除盐。③生物法主要利用微生物的作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。如：好氧生物处理主要是利用好氧微生物降解水中溶解和胶体状态的有机污染物。3.铝盐的混凝作用表现在那些方面？答：铝盐/铁盐在水处理中的三大作用：①在pH值偏低、胶体及悬浮物浓度高、投药量尚不足的反应初期，以Al3+或Fe3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用为主；②pH值和投药量适中时，以高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用为主；③在pH值较高、胶体及悬浮物浓度较低、投药充分时，以氢氧化物沉淀形式存在的网捕絮凝作用为主。4.试述加氯消毒的原理。①氯气溶于水后发生水解反应，生成次氯酸HOCl，是一种弱酸，可离解为H+和OCl-。②Cl2、HOCl和OCl-都具有氧化能力，但细菌带负电，所以一般认为主要是通过HOCl的作用来消毒。③HOCl系中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细胞膜渗入细胞体内，破坏细菌酶系统。由于氯原子的氧化作用破坏了细菌体内的酶而使细菌死亡；OCl-带负电，难于靠近带负电的细菌，故虽有氧化作用，也难起到消毒作用。④当PH越低，消毒作用越强。5.理想沉淀池的三个假设：①沉淀池中过水断面上各点的流速均相同；②在沉降过程中悬浮颗粒以等速下降，颗粒的水平分速等于水流速度；③悬浮颗粒落到池底后不再浮起，就认为已被除去。6.简述过滤机理。①颗粒迁移：脱离水流流线靠近滤料表面有：拦截（去除率与颗粒直径的平方成正比）；惯性（较大动量和速度的颗粒脱离流线）；沉淀（粒径、密度较大，沉淀效率取决于颗粒沉速和过滤水速的大小和方向）；布朗运动（扩散到滤料表面）；水动力作用（滤层孔隙和颗粒形状不规则在运动种受到不平衡力的作用）。②颗粒粘附：决定于滤料和水中颗粒的表面理化性质。③颗粒脱落：过滤介质表面结合力较弱时在剪切力的作用下从介质上脱落。水力剪切力小，粘附性强，水力剪切力大，脱落性强。反冲洗就是脱落机理的结果。7.简述活性污泥法净化污水的基本原理。（1）净化原理：以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化。（2）净化过程机理：①吸附阶段：污水和活性污泥接触后在很短时间内水中有机物迅速降低，主要由吸附作用引起。②氧化阶段：有氧条件下，微生物将吸附的有机物一部分氧化分解获得能量，另一部分合成新细胞。③絮凝体形成与凝聚沉降阶段：氧化阶段合成的菌体有机体形成絮凝体，通过重力沉降出水，使水净化。8生物膜法的基本原理：（1）挂膜：①生物膜的形成：含有营养物质和接种微生物的污水在滤料表面流动，一定时间后，微生物会附着在滤料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。②生物膜的成熟：生物膜本身及其上由细菌和其它微生物组成的生态系统对有机物的降解功能达到平衡和稳定。（2）生物膜的结构和有机物的净化过程：①生物膜特性：生物膜是高度亲水的物质，外侧表面存在附着水层，且微生物高度密集。②对有机物的净化过程：A.附着水层中的微生物因氧化作用而消耗，浓度比流动水层低，流动水层中的有机物会转移到附着水层，然后进入生物膜被微生物代谢降解而净化流动水层；B.空气中的氧溶解于流动水层并通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸；C.微生物代谢有机物的产物则从生物膜经附着水层进入流动水层排出。（3）生物膜的脱落与更新：①厌氧膜的出现：生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部将形成厌氧层。②厌氧膜的加厚：A.厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜的平衡被破坏；B.气态产物逸出，减弱生物膜在滤料上的附着能力，成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。③生物膜的更新：老化膜脱落，新生膜生长且净化功能较强。生物膜不断脱落、更新，保持活性。9.厌氧生物处理的机理：厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法，其机理主要有三个阶段：①水解酸化：有机物在水解和发酵菌作用下，分解为挥发性有机醇类，主要产生较高级脂肪酸。②产氢产乙酸：在产氢产乙酸菌的作用下，将第一阶段产生的有机酸分解为氢气和乙酸。③产甲烷：甲烷菌利用乙酸等化合物为基质将其转化为甲烷。三个阶段同时完成，是动态平衡，只要有一个阶段停止，则整个反应立即停止。10.试比较厌氧法和好氧法处理的优缺点和适用范围。1区别：厌氧处理与好氧处理起作用的微生物群不同、反应速率不同、产物不同、对环境要求条件不同。2厌氧生物处理与好氧生物处理相比：（1）优点：①应用范围广；②能耗低，还可以回收生物能;③负荷高；④污泥产量低，沉降性能好；⑤N、P营养需要量少；⑥杀菌效果好。(2)缺点：①启动和处理时间长；②出水难以达到直接排放标准；③操作控制复杂。3使用范围：①厌氧处理：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体等。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：①温度：温度会影响产气量、反应速率、消化时间和对寄生虫卵的灭杀率。②酸碱度：甲烷细菌生长最佳的PH范围是6.8-7.2，若PH低于6或高于8，正常消化就遭到破坏。③有毒物质，即对微生物起毒害或抑制作用的化学物质。污泥中的主要有毒物质（重金属离子和某些阴离子）会影响消化的正常进行。④营养物质的配比：厌氧生物的C、N、P比例控制在（200-300）:5:1，C/N过高，碳素多，氮素缺乏，生长繁殖受限制，有机物的分解速度慢，发酵过程长；C/N过低，碳素少，氮素过剩，易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。⑤搅拌：可使消化物料及温度分布均匀，增加微生物与物料的接触，使消化产物分离，提高消化系效率和产气量。三、填空选择题1.大气污染历史——莫奈《日出--映象》2.大气组成成分：①N2，O2②Ar,CO2③水滴：云滴、雾滴④冰晶和固体微粒。3.大气污染的分类：①气溶胶：粉尘、烟、飞灰、黑烟、霾或灰霾、雾；②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.大气污染来源：（1）自然污染源：火山喷发、森林火灾、飓风、海啸、土壤和岩石的风化、生物腐烂；（2）人为污染源：①按污染源的空间分布可分为点源和面源；②按人们的社会活动功能不同分为燃料燃烧、工业生产和交通运输。5.大气污染物侵入人体途径：①表面接触；②食入含有大气污染物的食物；③吸入被污染的空气。6.大气污染综合防治途径：①调整产业结构，优化能源构成；②严格大气环境管理；③实施大气污染物总量控制；④推广大气污染控制技术：实施清洁生产、安装废气净化装置；⑤控制污染的经济政策；⑥控制污染的产业政策；⑦绿化造林。7.气态污染物净化原理：①吸收法净化；②吸附法净化；③催化法净化。8.颗粒的物理性质：①真密度：单位体积不包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积。②堆积密度：单位体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积。③中位径：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。④斯托克斯直径：指在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。⑤空气动力学当量直径：指在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球的直径。9.离子交换的运行操作包括：交换、反洗、再生、清洗。10.过滤的过程（过滤和反冲洗）：颗粒迁移、颗粒粘附、颗粒脱落。粒状介质过滤的机理：阻力截留、重力沉降、接触絮凝。反冲洗的指标：滤料的膨胀率、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式：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床。根据构造特征和净化功能，生物滤池分为：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。生物转盘，又称旋转式生物反应器，由盘片、接触反应槽、转轴、驱动装置等组成。生物接触氧化池有分流式和直流式。12.厌氧反应三阶段理论：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。厌氧生物处理工艺：厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、分段厌氧消化法、水解等。氧化塘分为：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘。好氧塘的种类：高负荷好氧塘、普通好氧塘、深度处理好氧塘。好氧悬浮生长生物处理工艺包括：活性污泥法、曝气氧化塘、好氧消化法、高负荷氧化塘。13.土地处理系统分为五大类：慢速渗滤、快速渗滤、地下渗滤、地表漫流、湿地处理。14.废水处理的基本方法：①物理法：沉淀法、气浮法、蒸发法、离心分离、微滤、超滤、反渗透②化学法：中和法、氧化还原法、吸附法、离子交换法等③生物