《环境工程学》知识要点整理(蒋展鹏、杨宏伟主编-第三版)-普通专升本考试

《环境工程学》知识要点整理蒋展鹏主编第3版普通专升本考试绪论与第一章水质标准和水体净化1、水质是指水和其所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合性质。水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质是否符合要求的具体衡量标准。主要分为化学性指标、物理性指标、生物性指标。2、COD：化学需氧量的简称，指在一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMmO4）作用时消耗的氧化剂量，结果用氧的mg/L数来表示。BOD：生物化学需氧量的简称，指在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解，这个过程所需要的氧量叫做生物化学需氧量，结果用氧的mg/L数来表示。3、常用水质标准：《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006、《饮用水净水标准》CJ94-1999、《地表水环境质量标准》GB3838-2002、《废水综合排放标准》GB8978-1996、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-20024、水体自净：污染物质随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物学的作用，污染物质被分散，分离或分解，最后受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。净化机理：1）物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀、上浮等。2）化学和物理化学过程：中和、絮凝、吸附、络合、氧化、还原等。3）生物学和生物化学过程：进入水体中的污染物质，被水生生物吸附、吸收、吞食消化等过程，特别是有机物质由于水中微生物的代谢活动而被氧化分解并转化为无机物的过程。第二章（1-2）水的物理化学处理方法1、格栅：格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。分类：按格栅形状分：平面格栅、曲面格栅；按栅条间隙分：粗格栅e=50-100mm、中格栅e=10-40mm、细格栅e=3-10mm；按清除方式分：人工清除格栅、机械清除格栅、水力清除格栅。格栅的清渣方法：1）人工清除（与水平面倾角：45º~60º）：设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道面积的2倍，以免清渣过于频繁。2）机械清除（与水平面倾角：60º~70º）过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。2、沉淀的四种类型：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。3、混凝：一种改变胶体颗粒性质，使它们能够彼此接近并附着，从而产生较大的絮体颗粒的方法。这一过程包括凝聚和絮凝两个步骤。凝聚是指使胶体脱稳并凝集为微絮粒的过程；而絮凝则指微絮粒通过吸附，卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。原理：(1)压缩双电层作用：混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层,使ξ电位降低。当ξ电位为零时,称为等电状态。此时胶体间斥力消失,胶粒最易发生聚结。(2)吸附架桥作用：由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。(3)网捕作用：沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。第二章（3-5）沉淀池特点与适用条件池型优点缺点适用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；2.施工简单，造价低采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高及地质较差的地区2.适用于大、中、小型污水处理厂竖流式1.排泥方便，管理简单；2.占地面积较小1.池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；3.造价较高；4.池径不宜太大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式1.采用机械排泥，运行较好，管理较简单；2.排泥设备已有定型产品1.池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高1.适用于地下水位较高的地区；2.适用于大、中型污水处理厂第三章（1-4）水的生物化学处理方法1、废水处理中的生物：1）细菌：单细胞微生物，是废水生物处理工程中最主要的微生物。2）真菌：处理某些特殊工业废水；固体废弃物的堆肥处理。3）原生动物、后生动物：原生动物主要以细菌为食；其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物，后生动物以原生动物为食；也可作为指示生物，如轮虫。4）藻类：具有光合作用的自养型微生物，为单细胞或多细胞生物。藻类能通过光和作用放出氧气，对污水的净化具有重要的作用。2、活性污泥：由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。C：N：P=100:5:13、序批式活性污泥法（SBR法）：SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。优点：(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行。缺点：(1)容积利用率低；(2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适用于大水量。4、水力负荷计算：LW=ET-PR+PWLW—最大允许污水水力负荷，cm/a；ET—土壤水分蒸发损失量cm/a；PR—降水量，cm/a；PW最大允许渗滤率，cm/a5、生物膜法：当有机污水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，能进一步吸附、分解污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。降解机理：物质的传递：①空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜；②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；③微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走；④CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。在处理系统的工作过程中，生物膜不断生长、脱落和更新，从而保持生物膜的活性。6、生物滤池的工作原理：含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。生物滤池主要由池壁、池底、滤料、布水器等部分组成。滤料，即组成滤层的过滤材料。常以花岗石、安山岩、闪绿岩等较硬的岩石以及无烟煤等材料制成。有机物的厌氧分解过程⑴水解发酵阶段（也称酸化）：通过兼性水解发酵细菌（即产酸菌）的代谢活动，将复杂有机物——碳水化合物、蛋白质和脂类等发酵成为有机酸，醇类，CO2，H2，NH3和H2S等。⑵产氢产乙酸阶段：通过专性厌氧的产氢产乙酸细菌的生理活动，将第一阶段细菌的代谢产物——丙酸及其它脂肪酸、醇类和某些芳香酸转化为乙酸，CO2和H2。⑶产甲烷阶段：由产甲烷菌利用第一阶段和第二阶段产生的乙酸，CO2和H2为主要基质（还有甲酸、甲醇及甲胺）最终转化为甲烷和CO2。产甲烷菌包括两种特异性很强的细菌：一种产甲烷菌主要利用H2把CO2还原为CH4；另一种产甲烷菌主要以乙酸为基质（也可利用甲醇和甲胺），把它分解为CH4和CO2。7、厌氧与好氧技术的联用：有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步分解。采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法(A/A/O法)和缺氧-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，可以在去除BOD和COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。第三章（5-8）水的生物化学处理方法1、水体富营养化，是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。2、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）1212wwss21100100PPPPVV3、生物脱氮：氮的转化包括氨化、硝化、反硝化作用和同化作用，其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行，硝化作用是在好氧条件下进行，反硝化作用在缺氧条件下进行。生物脱氮是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化，最终转变为N2而被去除的过程。硝化反应，是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。反硝化反应，是指在无分子氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。4、生物除磷：在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺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。生物强化除磷工艺：1）利用聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，沉淀分离而除磷。2）普通活性污泥法通过同化作用可去除磷12%~20％。具生物除磷功能的处理系统排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5％~6％，去除率可达70%~80％满足排放要求。5、污泥体积与脱水率计算公式：6、城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程7、污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解、植物吸收等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。主要为：BOD的去除、磷和氮的去除、悬浮物质的去除、病原体的去除、重金属的去除8、土地处理工艺类型慢速渗滤系统：适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。污水净化效率高，出水水质优良。污水进入系统后，部分被作物吸收，部分渗入地下，部分蒸发散失，流出处理场地的水量一般为零。快速渗滤系统：快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧——好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。地表漫流系统：地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2%~8%。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物可防止土壤流失，尾水收集后可回用。湿地处理系统：湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。地下渗滤处理系统：将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的底层中，藉毛细管浸润和土壤