水污染控制工程课后习题答案高廷耀版

1水污染控制工程作业标准答案第一章1．简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。答：水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。2．分析总固体、溶解性固体、悬浮性固体及挥发性固体指标之间的相互联系答：水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮性固体（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS）。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥发掉的即市是挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）。溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。3．生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间的联系与区别。答：生化需氧量（BOD）：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。化学需氧量（COD）：在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。总有机碳（TOC）：水样中所有有机污染物的含碳量。总需氧量（TOD）：有机物除碳外，还含有氢、氮、硫等元素，当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化2硫等，此时需氧量称为总需氧量。这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。生化需氧量间接反映了水中可生物降解的有机物量。化学需氧量不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧。总有机碳和总需氧量的测定都是燃烧化学法，前者测定以碳表示，后者以氧表示。TOC、TOD的耗氧过程与BOD的耗氧过程有本质不同，而且由于各种水样中有机物质的成分不同，生化过程差别也大。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定关系。在水质条件基本相同的条件下，BOD与TOD或TOC之间存在一定的相关关系。4．水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和使用范围是什么？答：水体自净从净化机制来看，可分为：物理净化、化学净化和生物净化。氧垂曲线适用于一维河流和不考虑扩散的情况。5．试论排放标准、水环境质量指标、环境容量之间的联系。答：环境容量是水环境质量标准指定的基本依据，水环境质量标准则是排放标准指定的依据。6．我国现行的排放标准有哪几种？各标准的使用范围及相互关系是什么？答：我国现行的排放标准有浓度标准和总量控制标准。根据地域管理权限又可分为国家排放标准、地方排放标准、行业排放标准。我国现有的国家标准和地方标准基本上都是浓度标准。国家标准按照污水排放去向，规定了水污染物最高允许排放浓度，适用于排污单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。行业标准：根据部分行业排放废水的特点和治理技术发展水平，国家对部分行业制定了国家行业标准。3地方标准：省、直辖市等根据经济发展水平和管辖地水体污染空制需要，可以依据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染仿治法》制定地方污水排放标准。地方标准可以增加污染物控制指标，但不能减少；可以提高对污染物排放标准的要求，但不能降低标准。第二章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4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？5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=5.2m6(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。8．气固比的定义是什么？如何确定适当的气固比？答：气固比（а）的定义是溶解空气量（A）与原水中悬浮固体含量（S）的比值。气固比选用涉及原水水质、出水要求、设备、动力等因素，对于所处理的废水最好金国气浮试验来确定气固比，无试验资料时一般取0.005-0.06，废水中悬浮固体浓度不高时取下限，如选用0.005-0.006；但悬浮固体较高时，可选用上限，如气浮用语剩余污泥浓缩时气固比一般采用0.03-0.04。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。7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。11．如何改进及提高沉淀或气浮分离效果？答：通过采取相应的措施，增大悬浮颗粒的直径，减小流体的黏度等都能提高沉淀或气浮分离效果。如：通过混凝处理增大颗粒粒径，提高水温以减小水的黏度。另外，也可以减小气泡直径来提高气浮分离效果。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/d83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。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。第12章1．活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？答：活性污泥是指由细菌、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。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。废水经过预处理后，进入曝气池与池内的活性9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