水质工程课后题答案

1.污水生物脱氮原理。答：脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程。废水中存在着有机氮、NH3-N、NxO--N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NxO--N，最后通过反硝化作用使NxO--N转化成N2，而逸入大气。2.绘出ANO脱氮工艺的流程图，并说明该工艺的优缺点。答：优点：a)同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物和设备少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用。b)反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。c)因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质（残留有机物进一步去除）。d)缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度（产生碱度3.75mg碱度/mgNO3—N）可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。（减轻了好氧池的有机物负荷，碱度可弥补需要的一半）缺点：a）脱氮效率不高，一般ηN=（70～80）%；b）好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐，如二沉池运行不当，则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶化。3.影响生物脱氮的主要因素有哪些？（1）碱度和pH值,硝化反应需要消耗碱度，反硝化细菌会产生碱度。亚硝化菌在pH为7.7-8.1，硝化菌在pH为7.0-7.8时活性最强,反硝化细菌适宜的pH为7.0～7.5。（2）温度,硝化反应可在4～45℃进行，最适温度:30℃左右；反硝化最适温度:20～40℃。l30℃，硝酸化速率亚硝酸化速率，污水中NO2基本上没积累；35℃，硝酸菌所比亚硝酸细菌更受抑制，常会观察到污水中NO2积累的现象。（3）溶解氧硝化反应的适宜DO值为1.0～2.0mg/L。（4）碳源有机物，一般认为处理系统的BOD负荷小于0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)时，处理系统的硝化反应才能正常进行。硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上，生物脱氮过程泥龄宜为12～25d（10~15d)。实践表明，当污水中COD:TKN≥4(3~5)时，脱氮效果较好。COD:TKN过小时，需外加碳源。（5）有毒物质，某些重金属，络合离子和有毒有机物对硝化细菌和反硝化细菌有毒害作用。但反硝化菌对毒物的敏感性比硝化菌弱得多。4.简述生物除磷机理。生物除磷包括哪两个过程？答：生物除磷机理为聚磷菌独特的代谢活动完成了液态到固态的转化。普通活性污泥中含磷量为1.5%~2.0%（P/VSS）,而聚磷菌能将污水中的磷含量提高到5%~7%。在好氧条件下PAO对污水中的溶解性磷酸盐过量吸收，然后进行沉淀分离。含有过量磷的污泥少部分以剩余污泥的形式排出系统而将磷去除，大部分和污水一起进入厌氧状态。此时污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量部分供聚磷菌生长，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷，并转化为聚β羟基丁酸的形式贮藏于体内，聚磷分解形成的无机磷则释放回污水中，这就是厌氧放磷。再次进入好氧状态后，聚磷菌将贮存于体内的PHB进行好氧分解并释放大量能量，大部分供聚磷菌增殖，一部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。由于活性污泥在运行中不断增殖，必须从系统中排除增殖量相当的活性污泥，也就是剩余污泥。剩余污泥中包含过量吸磷的聚磷菌，从而完成了从污水中去除含磷物质的过程。这就是厌氧和好氧交替的生物处理系统除磷的本质。5.绘出A/A/O（即A2O）同步脱氮除磷工艺流程图，并说明各构筑物的功能。厌氧池：释磷，降BOD5；去部分NH3—N。缺氧池：反硝化除N；降BOD5。好氧池：去BOD5；有机氮被氨化、硝化；吸磷。6.为什么A2/O工艺在脱氮和除磷两方面不能同时取得较好的效果？答：原因有以下两点（1）A2/O工艺中，脱氮和除磷对泥龄、污泥负荷和好氧停留时间的要求是相反的。（2）回流污泥将大量的硝酸盐和DO带回厌氧段，污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱N完全后才开始磷的厌氧释放，使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少，使出磷效果降低。生物反应池混合液中能快速生物降解的溶解性有机物对脱氮除磷的影响最大。厌氧段中吸收该类有机物而使有机物浓度下降，同时使聚磷菌释放出磷，以使在好氧段更变本加厉地吸收磷，从而达到去除磷的目的。如果污水中能快速生物降解的有机物很少，聚磷菌则无法正常进行磷的释放，导致好氧段也不能更多地吸收磷。经实验研究，厌氧段进水溶解性磷与溶解性BOD5之比应小于0.06才会有较好的除磷效果。缺氧段，当污水中的BOD5浓度较高，又有充分的快速生物降解的溶解性有机物时，即污水中C/N比较高，此时NO3-—N的的反硝化速率最大，缺氧段的水力停留时间HRT为0.5~1.0h即可；如果C/N比低，则缺氧段HRT需2~3h。由此可见，污水中的C/N比对脱氮除磷的效果影响很大，对于低BOD5浓度的城市污水，当C/N较低时，脱氮率不高。一般来说，污水中COD/KN大于8时，氮的总去除率可达80%。