《水处理工程》第二篇习题集

1水处理工程（二）习题集清华大学环境科学与工程系一、简答题第1次课1、从工艺流程、工艺参数、平面布置等角度简单描述一个你所了解的城市污水处理厂。2、请分别画出一个典型的工业废水处理厂和城市污水处理厂的完整工艺流程。第2次课3、请分别简述温度对于好氧微生物和厌氧微生物活性的影响，并利用示意图加以解释。4、请解释为什么对于同样数量基质，细菌的合成量在好氧条件下会大于在厌氧条件下？5、在好氧条件下，废水中有机物的去除主要是由哪几个生物过程完成的？请分别给出其反应方程式。6、试简述影响废水好氧生物处理的主要因素。7、废水可生化性问题的实质是什么？评价废水可生化性的主要方法有那几种？各有何优缺点？8、试简述厌氧消化过程的三阶段理论，并结合该理论简述在厌氧反应器中维持稳定pH值的重要性。9、请简述硫酸盐对厌氧生物处理过程的影响及相应的对策。10、试用示意图表示厌氧消化过程的三阶段理论和四菌群学说，并分别对其中涉及到的主要菌群的生理特点加以说明。11、试讨论代谢、能量和合成之间的关系以及在好氧和厌氧条件下它们对生长的影响，包括两种情况对生长速率、代谢程度和限制因素的说明。第3次课12、请区别以下三个概念：Anaerobic、Anoxic、Aerobic，并结合水处理工程给出应用实例。13、试结合示意图简述生物除磷的原理，并给出影响生物除磷的主要因素。2第4次课14、普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特点？在一般情况下，对于有机废水BOD5的去除率如何？根据活性污泥增长曲线来看，这几种运行方式的基本区别在什么地方？各自的优缺点是什么？15、试指出污泥沉降比SV、污泥浓度MLSS和污泥指数SVI的定义，以及其在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数值范围。第5次课16、试推导L—M模式的两个基本方程和四个基本导出方程。17、进水条件和出水水质要求相同时，如果单从反应动力学的角度来考虑，采用推流式曝气池和完全混合式曝气池，那种所需要的池容较小？并请结合Monod模式给出合理解释。18、试推导出活性污泥系统出水水质与动力学常数之间的关系式。第6次课19、请画出氧转移双膜理论的示意图，并结合图从Fick定律推导出氧的总转移系数KLa的表达式，并对影响氧转移速率的因素进行分析。第7次课20、试用选择性理论解释为什么完全混合式活性污泥法比推流式更易出现由丝状菌引起的污泥膨胀？21、在一个启动运行不久的处理厌氧反应器出水的活性污泥工艺中，由于负荷较低，曝气池内的溶解氧较高，结果发现污泥在二沉池中有上浮的现象；从曝气池中取混合液测定其SV时发现污泥的沉降很好，但0.5小时后，即出现污泥成团上浮；镜检观察未发现有大量丝状菌；试分析其可能的原因并给出解决对策。22、试简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。323、试简述活性污泥系统运行过程中曝气池中常见的异常现象，并同时给出简单的原因分析和处理对策。24、试比较以下概念：污泥腐化、污泥解体、污泥上浮、污泥膨胀，并分别给出其形成原因及相应对策。25、沉淀可以分为几大类？主要的沉淀池形式有几种？活性污泥法中的二沉池与初沉池的主要区别是什么？试分别予以简单说明。第8次课26、试简述生物膜去除有机污染物的原理与过程，并比较活性污泥法与生物膜法之间的主要差别。27、请简述生物膜的形成过程及其基本结构。28、请结合生物膜的基本结构简述生物膜的主要性质。29、请从微生物学与工艺运行两个方面简述生物膜法废水处理工艺的特征。30、为什么与活性污泥法相比，生物膜法在处理低浓度废水时更具有优势。31、生物膜法的基本运行原则主要有哪些？第9次课32、吸附再生法中的吸附池与A-B法中的A段都是利用微生物的吸附功能，试分析比较其异同之处。33、试比较“生物膜法”和“膜生物反应器”中的“膜”有何不同？34、请简述Orbal氧化沟的基本概念。第10次课35、请解释与好氧生物处理工艺相比，厌氧生物处理工艺的主要优点和主要缺点。36、请简述早期厌氧反应器的主要特点，并分别说明化粪池和Imhoff池的原理、结构特点。37、请简述高速消化池的基本原理及其主要特点，并与传统消化池进行比较。38、一个城市污水处理厂每日的剩余污泥产量为1500m3/d，含水率为96%，请计算如果这些污泥经过厌氧消化后大约能产生多少沼气？4第11次课39、试简述UASB反应器的原理、结构以及工艺特点。40、请简述两相厌氧工艺的基本特点。41、请给出UASB反应器的中英文全称，并简述UASB反应器的主要特点。42、请简述厌氧内循环（IC）反应器的基本原理。第12次课43、试简述生物脱氮、生物除磷的原理，并分别给出一个脱氮、除磷和一个能同时脱氮除磷的工艺流程，并说明工艺中每个反应单元的主要功能。第13次课44、试简述兼性塘中所发生的主要生物过程。45、试简述土地处理过程中的主要净化机理，并给出几种主要的土地处理工艺。46、试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。第14次课47、请给出常规的城市污水处理厂的剩余活性污泥的处理流程，并说明主要的污泥脱水机械有哪几种？污泥脱水后泥饼的含水率一般是多少？脱水后泥饼的最终处置途径有哪几种？48、试简述大型城市污水处理厂的污泥处理的基本流程，并给出可能的污泥处置的最终途径。综合49、写出以下英文简称的中英文全名：SBR、MBR、ABR，并对其工艺特点进行简单介绍。50、试比较“两相厌氧工艺”和“三相分离器”中的“相”有何不同？51、请对以下几种微生物进行简单描述，并分别指出它们最常见于何种水处理工艺或反应器中：原生动物、产氢产乙酸细菌、除磷细菌。552、假定以葡萄糖为碳源，以氨氮为氮源，请计算好氧条件下的产率系数和需氧量。二、计算题第2次课1、在无初沉池的活性污泥法中，咖啡生产废水与生活污水合并处理。混合废水中咖啡废水占40%，生活污水占60%。咖啡废水的BOD5为840mg/L，总氮为6mg/L，生活污水BOD5为200mg/L，总氮为35mg/L，总磷为5mg/L。如果对于活性污泥法要求BOD5:N:P为100:5:1，混合废水中的氮和磷是否合适？如果不合适，需要在废水中投加多少NH4NO3和KH2PO4？2、合成纤维纺织厂废水排入城市污水处理厂与生活污水合并处理。合成纤维纺织厂废水水质为：BOD51500mg/L，SS2000mg/L，N30mg/L，无磷。生活污水的性质和上题相同。如果需要的BOD5/N/P的重量比为100/5/1，为给生物处理提供合适的养料，试求每1000立方米纺织废水最少需要与多少立方米生活污水混合？第3次课3、以葡萄糖为碳源和能源，以硝酸盐为氮源，分别计算在好氧和厌氧条件下的合成系数，并给出生物反应的总反应方程式。4、某污水含有氨氮（以N计）150mg/L，BOD5浓度为210mg/L，pH值为7.5。设计采用两级活性污泥法脱氮工艺进行处理，硝化池中投加Na2CO3维持pH值，反硝化池中投加甲醇为外加碳源。假设硝化池对氨氮和BOD5的去除率均为95%；反硝化池中的反硝化率为90%，试计算：（1）硝化池中完成硝化作用所需要的氧量以及为维持适宜的pH值所需要投加的Na2CO3的量；（2）反硝化池中所需的甲醇的投加量。（计算过程中可忽略细菌的同化作用）第4次课5、普通活性污泥法曝气池中的MLSS为3700mg/L，SVI为80mL/g，求其SV和回流污泥中的悬浮固体浓度。66、某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为24000m3/d，曝气池容积V为8000m3。经初次沉淀，废水的BOD5为300mg/L，曝气池对BOD5的去除率为90%，曝气池混合液悬浮液固体浓度为4000mg/L，其中挥发性悬浮固体占75%。试求：F/M、5srBODL、5vBODL、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。（已知：a=0.76kgVSS/kgBOD5.d，b=0.016d-1；a’=0.38kgO2/kgBOD5，b’=0.092kgO2/kgVSS.d）7、普通活性污泥法系统处理废水量为11400m3/d，BOD5为180mg/L，曝气池容积为3400m3。运行条件为：出水SS为20mg/L（出水所含的未沉淀的MLSS称为SS），曝气池内维持MLSS浓度为2500mg/L，活性污泥废弃量为155m3/d，其中含MLSS8000mg/L，根据这些数据计算曝气时间、BOD5容积负荷、F/M负荷和污泥龄。8、采用高纯氧活性污泥法处理未经沉淀的生活污水，污水量为1100m3/d，平均BOD5为200mg/L，试计算最大允许BOD5负荷为2kg/m3.d和最小曝气时间为1.8h时所要求的曝气池容积。假定MLSS为5500mg/L，MLVSS/MLSS为75%，对于这样大的曝气池，单位为kgBOD5/kgMLVSS.d的负荷为多大？9、某市某区拟采用普通活性污泥法处理城市污水，废水量为20000m3/d，原污水的BOD5为300mg/L，初沉池的BOD5去除率为30%，要求处理后出水的BOD5为20mg/L，试设计该污水处理厂，包括工艺流程的选择、曝气池的计算与设计、曝气系统的计算与设计等，同时还要求在设计时还应使该厂能方便地改变为多点进水法和吸附再生法运行，请从设计上给出具体措施。第5次课10、原始数据：Q=10000m3/d；BOD5=200mg/L；X=2000mg/L；MLVSS/MLSS=0.8；Se（BOD5）=10mg/L；Y=0.5；R=30~40%；K2=vmax/Ks=0.1L/mg.d；Kd=0.1d-1。采用完全混合活性污泥系统处理，经计算确定：①所需曝气池的容积；②污泥龄（θc）；③当SVI在80~160之间变化，假设θc值不变时，确定其对处理效果的影响。711、原始数据：Q=10000m3/d；BOD5=200mg/L；MLVSS/MLSS=0.8；Y=0.5；K2=vmax/Ks=0.1L/mg.d；Kd=0.1d-1；SVI=96；处理出水应为6mg/L。采用完全混合活性污泥系统处理，要求确定：1）所需曝气池的容积；2）计算运行时的θc；3）确定合适的回流比R。12、试用动力学公式设计完全混合活性污泥法。废水量为10000m3/d，进水溶解性BOD5为120mg/L，要求出水溶解性BOD5小于10mg/L。假设选用污泥龄为10d，曝气池中的MLVSS为2000mg/L，试验得到的动力学常数为Y=0.60mgVSS/mgBOD5，Kd=0.06d-1，Ks=60mg/L(BOD5)和Vmax=5.0d-1。试确定曝气池的基本尺寸和尽可能多的运行参数。13、试用动力学公式设计完全混合活性污泥法。废水量为10000m3/d，进水溶解性BOD5为120mg/L，出水溶解性BOD5为7mg/L。为了确定曝气池尺寸，选用污泥龄为10d，MLVSS为2000mg/L，试验得到的动力学常数为Y=0.60mgVSS/mgBOD5，kd=0.06d-1，ks=60mg/L(BOD5)和Vmax=5.0d-1。第6次课14、一个城市污水处理厂，设计流量Q＝1000000m3/d，一级处理出水BOD5＝180mg/L，采用活性污泥法处理，处理水BOD5≤15mg/L。采用微孔曝气盘作为曝气装置。曝气池容积V＝300000m3，Xr=2000mg/L，EA=25%，曝气池出口处溶解氧Cl=2mg/L，曝气盘安装在水下4.5m处，冬季平均水温T1=100C，夏季平均水温T2=300C。有关参数为：a’=0.5,b’=0.1,α=0.85,β=0.95，ρ=1.0请分别求出冬季和夏季两种条件下：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min）；(2)采用表面机械曝气器时的充氧量R0(kgO2/h)；(3)如果在鼓风曝气中，改为以纯氧为气源，曝气池上空的氧气含量为80%，请计算所需要的纯氧的气8量。15、在标准状态下，用直径30cm、水深200cm的圆筒，由底部扩散板供空气进行曝气充氧试验，试验数据见下表，其中的Q为空气流速，db为气泡直径。试验时的水温为20°C，底部扩散板安装