水质工程学1.docx

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水质工程学1

水质工程学

一名词解释：

1、凝聚：

胶体脱稳并生成微小聚集体的过程

2、絮凝：

主要指脱稳胶体或悬浮物集结成大的絮凝体的过程

3、固体通量：

单位时间通过单位面积的固体体量

4、拥挤沉降：

废水中大量可沉固体在有限的水体中下沉时，颗粒受水的阻力，沉速减小，相互间干扰加剧，液体与颗粒群间形成清晰界面，并以界面形式下降的过程称为拥挤沉降

5、滤速：

单位过滤面积在单位时间内的滤过水量

6、均一系数：

是指筛上保留40%体积）树脂样品的相应试验筛筛孔孔径与保留90%树脂样品相应试验筛筛孔孔径的比值

7、湿真密度：

指在单位真体积内湿态离子交换树脂的质量

8、湿视密度：

单位体积内紧密无规律排列的湿态离子交换树脂的质量

9.同向絮凝:

是指由水力和机械搅拌推动水流运动引起的脱稳颗粒间的碰撞絮凝。

10.异向絮凝:

指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞产生的絮凝。

11.自由沉降:

悬浮物浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互相不碰撞，呈离散状态，各自独立的完成沉降的过程。

12.絮凝沉降:

在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，浓度低的悬浮物颗粒的沉淀，由于絮凝作用颗粒质量增加，沉降速度加快，沉速随深度而增加

13.表面负荷:

指单位沉淀面积上承受的水流量。

14.有效粒径：

是指筛上保留90%（体积）树脂样品的相应实验筛筛孔孔径（mm）用符号d90表示。

15.强制滤速：

部分滤池因进行检修或翻砂而停运时，在总滤水量不变的情况下其它运行滤格的滤速。

16、混凝：

是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程

17、冲洗强度：

冲洗滤池时，单位层冲洗一次所耗用时间内通过的水量。

18、湿温度：

19、吸附等温线：

是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。

20、水力停留时间：

是指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。

21、污泥比重：

22、氧的利用率：

23.MLSS:

混合液悬浮固体浓度,它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L）。

24.MLVSS:

混合液挥发性悬浮固体浓度。

本项指标所表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。

25.SVI:

污泥体积指数，是衡量活性污泥沉降性能的指标。

指曝气池混合液经30min静沉后,相应的1g干污泥所占的容积。

26.SV30:

是指曝气池混合液在量筒静止沉降30min后污泥所占的体积百分比。

SV30值越小，污泥沉降性能就越好。

SV30值越大，沉降性能越差。

27、污泥回流比:

污泥回流比（R）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥QR与污水流量Q之比，常用%表示。

28、污泥龄:

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

29、滤层含污能力：

一个过滤周期内，如果按整个滤层计，单位体积滤料中的平均含污量称滤层含污能力。

30澄清

简答题

1典型常用水处理工艺

①典型地表水处理流程：

原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水

剩余污泥

进水

格栅初次沉淀池曝气池二次沉淀池消毒设备

污

泥

2脱氮除磷工艺

3．胶体的稳定性原因和分类？

答：

胶体的稳定性的是指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。

　　亲水、憎水胶体的原因共性：

①胶体的动力稳定性；②胶体的带电稳定性；③胶体的溶剂化作用稳定性；

对于憎水胶体，通常带电稳定性和动力稳定性起重要作用;

对于亲水胶体，其水化作用稳定性占主导地位，带电稳定性，则处于次要地位。

4．混凝的机理？

答：

①压缩双电层作用：

根据薄的双电层能降低胶体颗粒的排斥能，如果能使胶体颗粒的双电层变薄，排斥能降低相当小时，两胶体颗粒接近时，就可以由原来的排斥力为主变成吸引力为主，胶体颗粒间就会发生凝聚。

②吸附—电中和作用：

吸附电中和作用指出胶体颗粒表面吸附异号离子，异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶体颗粒间的静电斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。

③吸附架桥作用：

吸附架桥作用指出分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶体颗粒之间并不直接接触，高分子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥样将其连接起来。

④网捕—卷扫作用：

网捕卷扫作用指投加到水中的铝盐，铁盐等混凝水解后形成较大量的具有三维体结构的水和金属氧化物沉淀，当其体积收缩时，会像多孔的网一样，将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来。

5.影响混凝效果的因素？

　答：

①水温的影响②水的pH值的影响

③水的碱度的影响④水中浊度颗粒浓度的影响

⑤水中有机污染物的影响⑥混凝剂种类与投加量的影响

⑦混凝剂投加方式的影响⑧水利条件的影响

6．影响沉淀效果的因素？

　　答：

平流式沉淀池沉淀效果的因素与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深和沉降时间无关。

在可能的条件下，应该把沉淀池设计得浅些、表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅池理论。

7：

混凝剂的选取原则和特点

当水中污染物主要呈胶体状态（或乳化状态）,且ζ电位较高时,应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；若絮体细小,还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。

很多情况下,将无机混凝剂与高分子混凝剂并用,可明显提高混凝效果,扩大应用范围。

8消毒剂的选取和特点

选择消毒剂应遵循“高效、安全、稳定、经济、方便”的原则。

所选用的消毒剂应具有强大的杀菌和杀病毒能力；安全无毒性和残留性，刺激性小，无特殊的臭味和颜色；药剂的有效期长且稳定，与其他消毒剂无配伍禁忌；价格低廉，使用方便，容易得到。

通常按所杀灭微生物的种类，可将消毒剂分为灭菌剂、高效消毒剂、中效消毒剂和低效消毒剂，其作用水平也决定了它们各自的“势力范围”。

9．混凝过程中有混合、反应（絮凝）两个阶段的要求有何不同？

两个阶段控制指标是什么？

为什么？

答：

⑴混凝阶段：

需要剧烈短促的搅拌，混合时间短，大约在10~30s内完成，主要目的是使混凝药剂快速均匀地分散到水中以利于混凝剂的快速水解，聚合及胶体颗粒凝聚，因此需要对水流进行快速剧烈搅拌，G值在700~1000S之间。

⑵絮凝阶段：

需要有适当的紊流程度及较长的时间，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，同向絮凝起主要作用，G值控制在1*

~1*

。

⑶指标：

G和T．

10浅池理论

设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H＝V/u0。

可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。

若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。

也即总容积可减少到原来的1/3。

如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可正加的3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高倍。

同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。

这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。

11斜板沉淀池

12、澄清池的原理

澄清池是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的构筑物。

在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层，该层悬浮物浓度约在3～10g/L。

原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。

当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。

清水在澄清池上部被收集。

　13滤池的配水系统类型、特点、原理及适用情况？

　　答：

（1）大阻力配水系统：

有穿孔主干管及其两侧一系列支管以及卵石承托层组成，每根支管上钻有若干布水孔眼。

这种配水系统在快率池中被广泛应用。

　　优点：

配水均匀。

　　缺点：

结构复杂，水头损失，以致冲洗时耗能较大。

　　适用情况：

单池面积F≤100M2的普快率池。

（2）小阻力配水系统在滤池底部设较大的配水室，在其上面铺设阻力较小的多孔滤板、滤头等进行配水。

　　优点：

阻力较小。

　　缺点：

配水均匀性稍差。

　　适用情况：

虹吸滤池，无阀滤池，移动罩冲洗，单滤池面积≤25M2。

14.氯化消毒副产物的形成及控制？

答：

⑴产物：

氯消毒的副产物主要有三卤甲烷（THM）和卤乙酸（HAA）两大类副产物；

⑵危害：

①THM是一类挥发性有机物，通式为CHX3，其中X为卤素。

水中的THM对人类的健康会产生潜在的影响，有的物质已被证明为致癌物质、或可以致癌物质。

THM是水处理过程中氯与THM的前体反应所产生的，THM的前体多为天然有机物如腐殖物质。

　　②HAA是比THM致癌风险更高的难挥发性卤代有机副产物，包含有一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸等。

HAA的前驱物也是水中的腐殖酸和富里酸等天然大分子物质。

⑶控制方法：

强化混凝、粒状活性炭吸附及膜过滤。

15、臭氧消毒的优缺点

臭氧是一种非常活泼的氧化剂，通常认为通过臭氧化杀灭细菌的作用，是由于细胞壁分解（细胞溶解）而直接发生的。

臭氧的杀灭细菌的能力比氯更有效。

臭氧化不产生溶解固体，且不受钱离子和进水pH的影响。

但是臭氧消毒和液氯一样，也会产生副产物。

它跟液氯消毒时产生的副产物不同，包括醛类、各种酸、醛酸和酮酸，当有澳化物存在时，也可以产生无机溴酸盐离子溴仿、溴化醋酸以及溴化氰等有机物质。

16活性炭吸附作用及优缺点

活性炭吸附主要有以下特点：

（1）活性炭是非极性的吸附剂，能选择吸附非极性物质；

（2）活性炭是疏水性的吸附剂，在有水或水蒸气存在的情况下仍能发挥作用；

（3）活性炭孔径分布广，能够吸附分子大小不同的物质；

（4）活性炭具有一定的催化能力；

（5）活性炭的化学稳定性和热稳定性优于硅胶等其他吸附剂。

17：

水厂除藻类的方法

目前混凝前加氯:

或二氧化氯、强化混凝、采用气浮工艺等除藻方法在水厂中较为普遍采用，而生物膜处理法极其组合工艺由于可有效去除藻类、藻毒素，出水稳定，水质安全性高，目前正越来越受到重视．

18：

水厂污泥去除方法

19：

脱氮除磷的机理

20:

完全混合污泥法、氧化沟、AB工艺、A2/O、SBR工艺的机理

完全混合污泥法：

液流有回流的推流式。

初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。

流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。

一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50%返回曝气池（即污泥回流比为25～50%）。

这种方法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感。

生化需氧量（BOD5）的去除率达85～95%。

氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。

后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化

AB法工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。

高负荷段（A段）停留时间约20--40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。

B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长。

SBR工艺技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

　A2/O工艺原废水与含磷回流污泥一起进入厌氧池，除磷菌在这里完成释放磷和摄取有机物；混合液从厌氧池进入缺氧池，本段的首要功能是脱氮，硝态氮是通过循环由好养池送来的，循环的混合液量较大，一般为2倍的进水量。

然后，混合液从缺氧池进入好氧池——曝气池，这一反应池单元式多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等反应都在本反应器内进行。

最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部风回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。

本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。

21厌氧生物处理的基本原理（论述）

①水解阶段：

复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。

　　②产酸发酵阶段：

有机物既作为电子受体也是电子供体的生物降解的过程，产酸发酵过程中，产酸发酵细菌将溶解性单体或二聚体有机物转化为以挥发性脂肪酸和醇为主的末端产物，同时产生新的细胞物质。

　　③产氢产乙酸阶段：

产氢产乙酸阶段是将产酸发酵阶段2C以上的有机酸（除乙酸）和醇转化为乙酸，氢气，二氧化碳的过程，并产生新的细胞物质。

④产甲烷阶段：

产甲烷阶段是由严格专性厌氧的产甲烷细菌将乙酸，甲酸，甲醇，甲胺和二氧化碳、氢气等转化为甲烷和二氧化碳的过程。

22:

23稳定塘、土地处理和人工湿地

土地处理:

污泥有节制的投配到土地上，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和自我调控功能，使污水在生物降解的污染物控制的降解净化氮、磷等营养物质和水分得以再利用，促使绿色植物生长并获得增产。

稳定塘:

又称氧化塘，是人工适当休整或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能。

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。

其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

24:

污泥处理的方法

①污泥的卫生填埋②污泥的直接土地利用

③污泥的焚烧

25:

生物膜法的基本特征

答：

生物膜法主要适于处理溶解性有机物。

污水同生物膜接触后，溶解的有机物和少量悬浮物被生物膜吸附降解为稳定的无机物（CO2、H2O等），这就是生物膜法去除有机物的基本原理。

生物膜的表面，总是吸附着一薄层污水，称之为“附着水”，其外层为能自由流动的污水，称之为“运动水”。

当附着水中的有机物被生物膜中的微生物吸附并氧化分解时，附着水层中有机物浓度随之降低，而运动水层中浓度高，固而发生传质过程。

污水中的有机物不断转移进去被微生物分解。

微生物所消耗的氧，沿着空气、运动水层、附着水层而进入生物膜；微生物分解有机物产生的无机物和二氧化碳等，沿相反方向释出。

26:

好氧生物处理与厌氧生物处理的比较

好氧生物处理

好氧生物处理是在有游离氧（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。

过程:

有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质（细胞质），即进行微生物自身生长繁殖。

后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。

在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。

优点:

好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。

且处理过程中散发的臭气较少。

所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。

在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。

厌氧生物处理是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。

在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：

部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。

由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。

27:

A2/O法同步脱氮除磷工艺（厌氧--缺氧—好氧法）、氧化沟工艺的脱氮除磷过程

　　各反应器单元功能：

厌氧反应器:

原污水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，该反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氧化。

缺氧反应器:

该反应器主要是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的。

28．污泥膨胀和污泥腐化

　　答：

（1）污泥膨胀：

异常的污泥结构松散，沉淀性能差，污泥沉降比和污泥指数很大，在二沉池固液分离效果差，造成污泥流失，这种现象叫污泥膨胀。

29：

氧转移的影响因素

①污水水质；②水温；

③氧分压（CS值受氧分压和气压的影响；气压低CS↓反之CS↑；CS——氧的混合浓度）

　　2.如何提高溶解氧的传质速度？

　　①提高氧总转移系数，这样需要加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气，液界面的更新，增大气、液接触面积等。

　　②提高CS值。

提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气，深井曝气等。

UASB的构造，特点

优点：

1.污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L；　　

2.容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/（m³.d）左右，甚至能够高达15~40kgCOD/（m³.d），废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。

　　3.设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。

莫诺特方程和劳麦方程的意义