水质工程学下.docx

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水质工程学下

水质工程学（下）

一、名词解释

1、污泥回流比:

是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量Qr与污水流量Q之比。

2、半速度常数:

Ks为当μ=1/2μmax时的底物浓度，也称之为饱和常数。

3、CAST:

循环式活性污泥法，一种生活污水处理工艺，它是在SBR工艺的基础上增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。

4、湿地处理：

将污水投放到土壤经常处于水饱和状态且生长有耐水植物的沼泽地上，是使污水沿一定方向流动，在耐水植物和土壤的联合作用下使污水得到净化一种土地处理工艺，主要包括天然湿地和人工湿地。

5、污泥调理:

对污泥进行预处理以提高污泥的浓缩脱水效率，并为经济地进行后续处理而有计划地改善污泥性质的措施。

6、SVI:

污泥容积指数（简称污泥指数）是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL/g计。

7、活性污泥：

在微生物群体新城代谢功能的作用下，活性污泥具有将有机物转化为稳定的无机物的活力，故称活性污泥。

8、MLVSS:

混合液挥发性悬浮固体浓度，表示的是混合液活性污泥中有机固体物质部分的浓度。

9、UASB:

上流式厌氧污泥层（床）反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。

10、生物除磷：

利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从污水中除磷的效果。

二、简答题

1、影响产酸发酵过程的主要因素有哪些？

答：

温度、PH、污泥龄、搅拌和混合、营养与碳氮比。

2、评价曝气设备性能的指标有哪些？

各有什么含义？

答：

评价曝气设备性能的指标有：

（1）动力效率Ep：

每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以kgO2/（Kw

h）计；

（2）氧的利用率EA或称氧的转移效率：

通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；

（3）充氧能力EL：

通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kgO2/h计。

它一般表示一台机械曝气设备的充氧能力。

3、试说明一段高负荷生物滤池几种回流形式。

答：

五种：

1、由二沉池向初次沉淀池回流生物污泥；2、高负荷生物滤池系统处理水回流到滤池前，生物污泥由二沉池至初沉池，以提高初次沉淀池的沉淀效果；3、处理水和生物污泥同步从二次沉淀池回流至初沉池，提高初沉池的沉淀效果；4、滤池出水直接回流至初次沉淀池；5、处理水直接由滤池出水回流，生物污泥则从二沉池回流，两者同步回流至初次沉淀池。

4、试画出A2/O工艺流程图，并说明其工艺特征。

答：

4.水经过第一厌氧反应器再进入缺氧反应器进行脱氮，混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气池，去除BOD，消化和吸收磷等，沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器上清液作为处理水排放。

5、影响厌氧产甲烷菌的主要因素有哪些，提高产气量的主要方法可从哪些方面考虑？

答：

主要影响因素：

氧化还原电势，温度，PH值，营养，食物微生物比，有毒物质。

提高产气量方法：

可以从改进工艺，水力条件，环境条件，污泥培养考虑。

6、写出完全混合活性污泥系统中有机底物的物料平衡方程式？

写出各符号的意义和单位。

答：

SoQ+RQSe-（Q+RQ）Se-V（ds/dt）=0Q（So-Se）/V=ds/dt

Q——污水流量m3/dSo——原污水底物浓度，mg/L或KgBOD/m3

Se——处理水底物浓度ds/dt——底物降解速率

7、简述生物滤池与活性污泥法工艺中的回流有何不同？

答：

生物滤池回流的是二沉池的出水，回流多用于高负荷生物滤池的运行系统，增大水力负荷，促进生物膜脱落，通过回流稀释原水，降低其有机负荷，并借以均化，稳定出水水质。

活性污泥法中的回流是二沉池浓缩污泥回流至曝气池使活性污泥量的增加。

8、解释污泥比阻的意义，说明提高污泥脱水性能的方法？

答：

污泥比阻表示污泥过滤特性的综合性指标。

物理意义：

单位质量的污泥在一定法力下过滤时在单位滤面积上的阻力。

方法：

污泥调理（化学调理法、热处理法、冷冻溶解法及淘洗法。

）

一、名词解释

1、氧转移率：

在水温20℃和标准大气压状态下，空气通过某种扩散器向无氧清水中转移的氧量占总供氧量的百分数。

2、污泥龄（生物固体平均停留时间）：

指在曝气池内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是曝气池内的微生物全部更新一次所需要的时间。

从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。

3、CAST：

循环式活性污泥法（CyclicActivatedSludgeTechnology）。

补充：

4、半速率常数：

为当μ=

时的底物浓度，也称之为饱和常数。

5、SVI：

污泥容积指数（简称污泥指数）是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。

6、污水土地处理：

污水有规律地投配到土地上，通过土壤—植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自我调控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解、净化，氮、磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物生长并获得增产。

7、气固比：

溶解空气量和原水中悬浮固体含量的比值。

8、吸附再生活性污泥法：

又称生物吸附活性污泥法系统或接触稳定法，……..。

9、生物膜法：

是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

10、活性污泥法：

是废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种处理方法的统称。

11、生物脱氮：

通过硝化细菌和反硝化细菌的联合作用使污水中的含氮污染物转化为氮气的过程。

12、MBR：

指膜生物反应器，是由膜分离技术与污水处理工程中的生物反应器相结合组成的反应器系统。

13、污泥指数：

（SVI）是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。

14、MLVSS：

是混合液挥发性悬浮固体浓度，Ma,…。

15、固体通量：

单位时间内单位面积所承受的固体质量，单位是kg/（

·h）。

16、表面负荷率：

单位时间单位面积上所处理的污水的体积。

17、KLa：

氧总转移系数表示在曝气过程中氧的总传递特性。

18、污泥调理：

破坏污泥的胶态结构，减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。

19、兼性塘：

利用好氧、厌氧和兼性菌的共同作用去除废水中有机物的生物塘。

20、UASB：

（UpflowAnaerobicSludgeBed/Blanket）上流式厌氧污泥层（床）反应器。

补充反应器结构：

21、表观产率系数（微生物净增长系数）/Yobs：

实际测定的微生物每代谢1kgBOD所合成的MLSSkg数。

22、挂膜：

生物膜的培养形成过程。

23、阶段曝气活性污泥法：

曝气池内多点进水，平衡池内有机物浓度和供氧量之间关系。

24、污泥投配率：

每日投加新鲜污泥体积占消化池污泥总体积的百分数。

25、破乳：

又称反乳化作用，是指将乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴。

破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油水得以分离。

26、反硝化：

也称脱氮作用。

反硝化细菌在缺氧（不存在分子态游离溶解氧）条件下，将亚硝酸和硝酸氮还原成气态氮（

）的过程。

27、稳定塘：

又称氧化塘，是人工适当修整或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘。

二、简答题

1、评价曝气设备性能的指标有哪些？

各有什么含义？

答：

评价曝气设备性能的指标有：

（1）动力效率（

）：

每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以kg

/（Kw

h）计；

（2）氧的利用率

或称氧的转移效率：

通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；

（3）充氧能力

：

通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kg

/h计。

它一般表示一台机械曝气设备的充氧能力。

2、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些，提高厌氧处理效能的主要方法可从哪些方面考虑？

答：

影响厌氧生物处理的主要因素有：

pH值、氧化还原电位、有机负荷率、温度、污泥浓度、碱度、接触与搅拌、营养、抑制物和激活剂。

提高厌氧处理效能的主要方法：

改进工艺、水力条件、环境条件、污泥培养。

3、从气体传递的双模理论，分析氧传递的主要影响因素。

答：

氧的转移速率与氧分子在液膜中的扩散系数

、气液界面面积A、气液界面与液相主体之间的氧浓度差（

）等参数成正比，与液膜厚度

成反比，影响上述各项参数的因素也必然是影响氧转移速率的因素，所以氧传递的主要影响因素：

污水水质、水温、氧分压。

4、简述污泥厌氧消化的影响因素，并说明在操作上应如何进行控制，以维持较好的消化进程？

答：

温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N、有毒物质、酸碱度。

控制上选择适合的消化池投配率，进行充分混合和搅拌，选择适合的C/N比。

5、画出渐减（阶段）曝气活性污泥法示意简图并进行适当解释。

答：

阶段曝气活性污泥法示意简图如下图所示

污水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度地缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。

6、活性污泥法中造成污泥膨胀的原因有那些？

并进行简要解释。

答：

教材p414。

活性污泥法中造成污泥膨胀的原因有：

丝状细菌膨胀和非丝状细菌膨胀。

前者系活性污泥絮体中的丝状细菌过度繁殖导致的膨胀；后者系菌胶团细菌本身生理活动异常，致使细菌大量积累高粘性多糖类物质污泥中结合水异常增多，比重减轻，压缩性能恶化而引起的膨胀。

7、进行活性污泥的SV监测有何意义？

答：

污泥沉降比在一定条件下能够反映曝气池运行过程的活性污泥量，可用以控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时地发现污泥膨胀等异常现象的发生。

8、何谓SBR法？

简述典型SBR法的工序。

答：

SBR法是间歇式活性污泥法又称序批式（间歇）活性污泥法处理系统。

典型SBR法的工序：

①进水；②反应；③沉淀；④排水；⑤闲置。

9、简述初沉池和二沉池在设计上的异同点？

答：

对于结构上来说没有什么区别，主要是设计数据选择上不同。

初沉池：

沉淀时间1.0～2.5h，表面负荷1.2～2.0（m3/m2.h），污泥含水率95～97％，堰口负荷小于等于2.9L/（s.m）；泥斗贮泥时间2d。

二沉池（活性污泥法后）：

沉淀时间2.0～5.0h，表面负荷0.6～1.0（m3/m2.h），污泥含水率99.2～99.6％，堰口负荷小于等于1.7L/（s.m）；泥斗贮泥时间2h。

二沉池（生物膜法后）：

沉淀时间1.5～4.0h，表面负荷1.0～1.5（m3/m2.h），污泥含水率96～98％，堰口负荷小于等于1.7L/（s.m）。

10、在传统活性污泥法中，曝气池中混合液悬浮物浓度（MLSS）值是一个重要参数，而且受污泥体积指数（SVI）和回流污泥浓度（Xr）的限制，请说明混合液悬浮物浓度（MLSS）值、污泥体积指数（SVI）和回流污泥浓度（XR）三者之间的关系。

答：

在MLSS一定的条件下，SVI越高则XR越大。

SVI=SV/MLSS,教材p377（式13-7）

11、根据脱氮除磷原理，画出任意一种同步脱氮除磷工艺流程图，并照图说明其脱氮除磷机理。

答：

同步脱氮除磷工艺流程图如下图所示

污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚麟菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化为易降解COD、VFA和PHB，部分含氮有机物进行氨化。

污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器进行脱氮，硝态氨通过混合液内循环由好氧反应器传送过来，通常内回流量为2-4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度基本接近排放标准，在好氧反应区除进一部降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。

12、写出莫诺得方程式，并说明各符号的意义。

答：

，μ微生物的比增殖速率；

饱和常数或半速率常数；

微生物最大比增殖速率；S反应器中微生物周围的底物浓度。

13、生物滤池由哪些部分组成？

各部分有什么作用？

答：

滤体；滤料。

它是生物滤池的主体，它对生物滤池的净化功能具有直接影响；布水装置，其首要任务是向滤池表面均匀地分布污水，此外还适应水量的变化，不易堵塞和易于清通以及不受风雪影响；排水系统，一是排除处理后的污水，二是保证滤池的良好通风。

14、生物法除磷的机理是什么？

答：

利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从污水中除磷的效果。

基本过程是：

聚麟菌过剩摄取，聚磷菌。

15、什么是污水土地处理？

举出几种污水土地处理形式。

答：

污水土地处理就是在人工控制的条件下，将污水投配在土地上，通过土壤植物系统，进行一系列物理、化学、物理化学和生物化学的净化，使污水得到净化的一种污水处理工艺；慢速渗滤处理系统、快速渗滤处理系统、地表漫流处理系统、湿地处理系统、污水地下渗滤处理系统。

16、绘出UASB工艺结构图并就其工艺流程进行说明。

答：

UASB工艺结构图如图所示

污水自下而上通过厌氧污泥床反应器。

在反应器的底部有一个高浓度、高活性的污泥层、大部分的有机物在这里被转化为

和

。

由于气体态产物的搅动和气泡黏附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。

反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相分离。

被分离的消化器从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。

出水则从澄清区流出。

17、试述A/A/O工艺的运行机理。

答：

污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚麟菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化为易降解COD、VFA和PHB，部分含氮有机物进行氨化。

污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器进行脱氮，硝态氨通过混合液内循环由好氧反应器传送过来，通常内回流量为2-4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度基本接近排放标准，在好氧反应区除进一部降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。

18、设置沉砂池的目的和作用是什么？

曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？

答：

沉砂池的功能是去除比较重大的无机颗粒。

平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池，采用机械刮砂，重力或水力提升器排砂；曝气沉砂池是一个长形渠道，由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。

在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉淀集砂槽，而密度小的有机物随水流向前流动被带到下一单元。

另外，在水中曝气可脱臭，改善绘制，有利于后续处理，起预曝气作用。

普通沉砂池截留的尘沙中夹带15%的有机物，使尘沙的后续处理难度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上克服此缺点。

19、加压溶气浮上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？

在废水处理中，浮上法与沉淀法相比较，各有何缺点？

答：

空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。

基本工艺：

全溶气流程，部分溶气流程和回流加压容器流程。

溶气方式：

水泵吸水管吸气溶气方式，水泵压水管射流溶气方式和水泵空压机溶气方式。

沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能在重力场的作用下，以达到固液分离的一种过程。

主要去除污水中的物质比重必须比水大；浮上法是一种有效的固-液和液-液分离方法，特别对那些颗粒默读或接近或小于水的以及非常细小的颗粒，更具有特殊的优点。

气浮:

设备复杂，运行管理难。

沉淀相对简单。

20、曝气设备的作用和分类如何，如何测定曝气设备的性能？

答：

曝气设备主要有鼓风曝气和机械曝气。

动力效率Ep、氧利用率EA、充氧能力RO、通气量、阻力损失、服务免面积。

21、如何估算鼓风曝气系统所需的风压？

答：

H=H1+1.5mH20。

22、简述理想推流式和完全混合式曝气池的特点？

答：

理想推流式曝气池的特点：

1混合液质在水流断面横向发生混合，纵向不发生混合；2底物浓度沿池长方向逐渐降低;3.沿池长方向微生物可以在增长曲线上的任何阶段。

理想完全混合式曝气池的特点：

1基质和污泥浓度在反应各点是一样的；2反应器中的基质浓度=出水浓度；3微生物生长可控制在生长曲线上一个点，反应速率各不同。

23、厌氧生物处理的影响因素有哪些？

答：

温度、PH、酸碱度、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、搅拌和混合、营养配比、抑制物质。

三、计算题

1、某曝气池污泥沉降比SV=30%，混合液悬浮固体浓度为X=3000mg/L，求SVI。

解：

污泥体积指数

，则

mg/L

2、某城市污水设计流量为3000m3/h，进水BOD5为150mg/L，若采用活性污泥法，要求出水BOD5≤15mg/L。

试计算曝气池的有效容积、剩余污泥量及标准条件下的供气体积流量、气水比。

已知：

Nrs=0.20kgBOD5/kgMLVSS٠d，XV=2000mg/L，Yobs=0.32，EA=10%，标准条件下的供气量与实际条件下所需气量之比为1.4。

解：

（1）曝气池的有效体积

依据有机底物去除负荷的定义：

则曝气池的有效体积：

（2）剩余污泥量

活性污泥的增殖量（即剩余污泥量）：

则

（3）标准状态下供气体积流量

根据所需去除有机底物，则活性污泥的耗氧速率

标准状态下的供气量：

所以实际供气量：

则气水比：

3、已知某居民区污水量Q=2500m3/d，污水BOD5浓度150mg/L。

拟采用生物接触氧化池处理，出水BOD5浓度≤20mg/L。

试计算生物接触氧化池有效容积。

（LrV=0.6kgBOD5/m3·d）和HRT

解：

（1）接触氧化池的有效容积

根据接触氧化法容积去除负荷定义

则接触氧化池有效容积

（2）有效停留时间

有效停留时间

，则

4、某废水拟用活性污泥法（完全混合法）进行处理，已知处理水量为10000m3/d，BOD5值为200mg/L，曝气池中活性污泥浓度（以MLSS计）为2000mg/L，回流污泥浓度（以MLSS计）为10000mg/L。

试求：

1）试计算污泥回流比；2）设计时采用污泥负荷法，若污泥负荷为0.2kgBOD5/（KgMLSS٠d），计算曝气池容积。

解：

（1）回流比

回流比

，则

（2）曝气池容积

依据曝气池进水污泥负荷

则曝气池体积

5、取1000mL曝气池出口处混合液于1L量筒中，沉淀半小时后，污泥部分的体积为250ml，经测定污泥干重为2.0g。

若欲维持曝气池中的污泥浓度为2500mg/L，试确定污泥回流比。

解：

依题意回流污泥浓度

在污泥回流比：