水污染控制工程下册答案

1、试说明沉淀有哪些类型？各有何特点？讨论各类型的联系和区别。答：自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀,颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。2、设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理和平流式沉砂池有何区别？答：设置沉砂池的目的和作用：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒。曝气沉砂池的工作原理：由曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除。曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。3、水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉降或上浮的因素是什么？答：基本原理：沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。基本规律：静水中悬浮颗粒开始沉降（或上浮）时,会受到重力、浮力、摩擦力的作用。刚开始沉降（或上浮）时，因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时,颗粒即等速下沉。影响因素：颗粒密度，水流速度，池的表面积。5、已知污水处理厂设计平均流量Q=20000M3/D，服务人口100000人，初沉污泥量按25G、（人日），污泥含水率97％，请设计曝气式沉砂池和平流式沉淀池。解：Qmax=20000/(24*3600)=0.23M3/S=833.3M3/H曝气式沉砂池：总有效容积：V=60*Qmax*t=60*0.23*2=27.6m3池断面面积：A=Qmax/Vmin=0.23/0.08=2.88m2池总宽度：B=A/Hmin=池长L=V/A=27.6/2.88=9.58m所需曝气量：q=60D*Qmax=60*0.23*0.2=2.76m3/min平流式沉淀池：沉淀区表面积：A=Q(max)/q=833.3/2.5=333.3m2沉淀区有效水深:h2=q*t=2.5*1=2.5m沉淀区有效容积：V=A*h2=333.3/3=111.1m3沉淀池长度：L=3.6*v*t=3.6*0.0005*3600=6.48m沉淀区总宽度：B=A/L=333.3/6.48=51.44m沉淀池数量：n=B/b=51.44/401,取2污泥区容积：V=(S*N*T)/1000=(20000*1000*4*3%)/24*1000=100m2沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+2.1=5.2m(S1=25m2S2=1m2h4’=0.35mh4’’=1.75mL1=1.5mL2=0.3m)贮泥池容积：V=1/3*h4’(S1+S2+)=3.61m3贮泥池以上梯形部分污泥容积：V=(L1/2+L2/2)*h4’’*b=63m36、加压溶气气浮法的基本原理是什么？有哪几种基本流程与溶气方式，各有何特点？答：加压溶气气浮法的基本原理：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。基本流程及特点：全加压溶气流程，特点是将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。部分加压溶气流程：将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其它部分直接进入气浮池，进行固液分离。部分回流加压溶气流程：将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。9、废水处理中，气浮法与沉淀法相比，各有何优缺点？答：气浮法：能够分离那些颗粒密度接近或者小于水的细小颗粒，适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况，但是产生微细气泡需要能量，经济成本较高。沉淀法：能够分离那些颗粒密度大于水能沉降的颗粒，而且固液的分离一般不需要能量，但是一般沉淀池的占地面积较大。第11章1、简述好氧生物和厌氧生物处理有机污水的原理和适用条件。答：好氧生物处理：在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。适用于中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水。厌氧生物处理：在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。适用于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）。2、某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器中进行处理，反应不可逆，符合一级反应，V=KSA,K=0.15D-1,求当反应池容积为20M3，反应效率为98％时，该反应池能够处理的污水流量为多大？解：设Q为污水流量，S为底物浓度：则Q*S=20*v=k*S*20则:Q=20k=0.15*20=3m3/dQ(实)=Q/98%=3.06m3/d3简述城镇污水生物脱氮过程的基本步骤。答：微生物经氨化反应分解有机氮化合物生成NH3,再在亚硝化菌和硝化菌的作用下，经硝化反应生成（亚）硝酸盐，最后经反硝化反应将（亚）硝酸盐还原为氮气。当进水氨氮浓度较低时，同化作用也可能成为脱氮的主要途径。4、简述生物除磷的原理。答：在厌氧－好氧交替运行的系统中，得用聚磷微生物具有的厌氧释磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。．简述好氧和厌氧生物处理有机污水的原理和使用条件。答：污水生物处理是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样、适应能力强的微生物的新陈代谢作用，对污水进行净化的处理方法。好氧生物处理是在水中存在溶解氧的条件下（即水中存在分子氧）。利用好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法；厌氧生物处理是在水中既无分子氧又无化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。2．某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应（v=kSA），反应速率常数k为0.5d-1,求解当反应池容积为20m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量为多大？3．简述城镇污水生物脱氮过程的基本步骤。答：污水生物脱氮过程氮的转化主要包括氨化、硝化和反硝化作用。（1）氨化：微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化反应。在氨化微生物作用下，有机氮化合物在好氧或厌氧条件下分解、转化为氨态氮。（2）硝化反应：在亚硝化菌和硝化菌的作用下，将氨态氮转化为亚硝酸盐（NO2-—）和硝酸盐（NO3-）。（3）反硝化反应：在缺氧条件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被还原为氮气。4．简述生物除磷的原理。四、活性污泥法1．活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？答：活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法。活性污泥法处理流程包括曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统等基本组成部分。图如书251废水经过预处理后，进入曝气池与池内的活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，一方面使活性污泥处于悬浮状态，废水与活性污泥充分接触；另一方面，通过曝气，向活性污泥供氧，保持好氧条件，保证微生物的正常生长。废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液进入二次沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流到曝气池进口，与进入曝气池的废水混合。2．常用的活性污泥法曝气池的基本形式有哪些？答：曝气池实质上是一个反应器，它的池型与所需的水力特征及反应要求密切相关，主要分为推流式、完全混合式、封闭环流式及续批式四大类。3．活性污泥法有哪些主要运行方式？各运行方式有何特点？答：活性污泥法主要运行方式有：普通曝气法、渐减曝气法、阶段曝气法、吸附再生（接触稳定）法、吸附—生物降解工艺、延时曝气法、纯氧曝气法和间歇活性污泥法。特点：普通曝气法：在曝气池内，废水有机物浓度和需氧量沿池长逐步下降，而供氧量沿池长均匀分布，可能出现前段供氧不足，后段供氧过剩的现象。这种活性污泥法的优点在于因曝气时间长而处理效率高，一般BOD去除率为90%—95%，特别适用于处理要求高而水质比较稳定的废水；但它存在着较为严重的缺陷。（其他在课后习题）4．解释污泥泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。答：污泥泥龄为在处理系统中微生物的平均停留时间。污泥泥龄是活性污泥处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也有重要意义。以污泥泥龄作为生物处理的控制参数，其重要性是明显的，因为通过控制污泥泥龄，可以控制微生物的比增长速率及系统中微生物的生理状态。5．从气体传递的双膜理论，分析氧传递的主要影响因素。答：影响氧传递速率的主要因素为气相中氧分压、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、污水的性质、水流的紊乱程度等。（1）废水水质：污水中含有各种杂质，对氧的传递会产生一定的影响。其中主要是溶解性有机物，特别是某些表面活性物质，他们会在气液界面处集中，形成一层分子膜，增加氧传递的阻力，影响氧分子的扩散。（2）水温：水温对氧传递影响较大，水温上升，水的饿黏度降低，液膜厚度减小，扩散系数提高，KLa值增高；反之，则KLa值降低。水温对溶解氧饱和度Cs值也会产生影响。随着温度的增加，KLa值增大，Cs值降低，液相中氧的浓度梯度有所减小。因此，水温对氧转移有两种相反的影响，但并不是完全抵消，总的来说，水温降低有利于氧的转移。（3）氧分压：Cs值除了受到污水中溶解盐及温度的影响外，自然还受到氧分压或气压的影响，气压降低，Cs值也随之下降；反之则提高。6．生物脱氮、除磷的环境条件要求和主要影响因素是什么？说明主要生物脱氮、除磷工艺的特点。答：生物脱氮、除磷影响因素有：（1）环境因素，如温度、pH、DO；（2）工艺因素，如污泥泥龄、各反应区的水力停留时间、二沉池的沉淀效果；（3）污水成分，如污水中易降解有机物浓度，BOD5与N、P的比值等。常用脱氮除磷工艺性能特点工艺名称优点缺点AN/O在好氧前去除BOD，节能；硝化前产生碱度；前缺氧具有选择池的作用脱氮效果受内循环比影响；可能存在诺卡氏菌的问题；需要控制循环混合液的DOAP/O工艺过程简单；水力停留时间短；污泥沉降性能好；聚磷菌碳源丰富，除磷效果好如有硝化发生除磷效果会降低；工艺灵活性差A2/O同时脱氮除磷；反硝化过程为硝化提供碱度；水力停留时间短；反硝化过程同时除去有机物；