水污染控制工程知识点总结.docx
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水污染控制工程知识点总结
第九章污水水质和污水出路
1污水污染指标中，固体物质的分类
水中所有残渣的总和称为总固体（TS）；总固体=溶解性固体（DS）+悬浮固体（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）+固定性固体（FS）；600℃温度下灼烧，挥发掉的量即为挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）
2BODCODBOD5TOCTOD
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（mg/L）
5日生化需氧量（BOD5）：
测定有机物第一阶段的生化需氧量至少需要20天时间，在实际应用中周期太长，故目前以5天作为测定生化需氧量的标准时间（BOD5=70%BOD20）
化学需氧量（COD）：
化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量（mg/L）（用高锰酸钾作氧化剂测得CODMn/OC，用重铬酸钾作氧化剂测得CODCr/COD）
总有机碳（TOC）：
包括水样中所有有机污染物的含碳量
总需氧量（TOD）：
当有机物被氧化时。
碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为总需氧量
3水体自净作用的定义和净化机制
定义：
是指河水中的污染物质在河水向下流动中浓度自然降低的现象
机制：
（1）物理净化：
稀释、扩散、沉淀或挥发
（2）化学净化：
氧化、还原、分解
（3）生物净化：
水中微生物对有机物的氧化分解作用
4受到污水污染的河流，根据水体中BOD5和DO曲线的关系，可以分为哪几个区域（氧垂曲线）
污染带：
BOD5、DO均下降显著阶段
第十章污水的物理处理
1格栅和筛网的作用和去除对象
格栅：
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物
筛网：
应用于小型污水处理系统，主要用于短小纤维回收（振动筛网、水力筛网）
2格栅和筛网的分类
栅条净间隙分类：
粗格栅50~100mm，中格栅10~40mm，细格栅1.5~10mm，超细格栅0.5~1mm
格栅形状分类：
平面格栅，曲面格栅
清渣方式分类：
人工清渣、机械清渣
3沉淀法在污水处理厂中，主要用于哪几个方面
①污水处理系统的预处理→沉砂池：
预处理手段用于去除污水中易沉降的无机性颗粒物
②污水的初级处理→初沉池：
去除污水中悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物
③生物处理后的固液分离→二沉池：
分离悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥，生物膜法工艺中脱落的生物膜
④污泥浓缩池→污泥浓缩池：
将污泥一起进一步浓缩，以减少体积
4沉淀的类型和各种类型的特点及应用
①自由沉淀（悬浮固体浓度不高）：
沉淀过程中悬浮颗粒互不干扰，各自独立完成沉淀过程，颗粒的沉淀轨迹呈直线。
颗粒的物理性质均不发生变化（沉砂池）
②絮凝沉淀（悬浮颗粒浓度不高，但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。
颗粒的质量、形状和沉速是变化的（化学混凝沉淀、二沉池中间段）
③区域沉淀（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。
与澄清水有清晰的泥水界面，沉淀显示为界面下沉（二沉池下部、污泥重力浓缩池开始阶段）
④压缩沉淀（悬浮颗粒浓度很高）：
颗粒相互之间互相接触，互相支承，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（二沉池污泥斗、污泥重力浓缩池）
5自由沉淀理论的假定条件（斯托克斯方程）
沉淀开始时，因受重力作用产生加速运动，经过很短的时间后，三种作用力达到互相平衡时，颗粒即呈等速下沉，故一般当成匀速来看
球状颗粒自由沉淀的沉速公式：
（斯托克斯方程）
①颗粒沉速的决定因素是
，为正时颗粒以u下沉；为0时呈随机悬浮状态；为负时颗粒以u上浮
②u与颗粒直径d的平方呈反比，∴增加颗粒直径有助于提高沉淀速度
③u与液体黏度
成反比，
随水温上升而下降，即沉速随水温上升速度增大
6表面水力负荷（沉淀池的溢流率）
q=Q/A=u0：
为反映沉淀池效率的参数，一般称为沉淀池的表面水力负荷，或称沉淀池的溢流率，物理意义是在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量。
（Q=流量，A=表面积=长×宽）
7颗粒在沉淀池中沉淀效率（去除效率）的计算
8沉淀池对颗粒去除率的计算
式中：
——沉速小于
的颗粒占全部悬浮颗粒的百分数
——沉速
的颗粒去除百分数
9q和u0的区别
u0与q在数值上相同，但物理概念不同。
u0为截留沉速：
所能全部去除颗粒的最小沉速；q为表面水力负荷：
单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量。
且E沉淀效率只与q（或A）有关，而与H、t、V无关
10沉砂池的作用和工作原理
作用：
去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行
工作原理：
以重力分离或离心力分离为基础，控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机颗粒则随水流带走
11曝气沉砂池的特点
①沉砂中含有机物的量低于5%
②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用（对后续的沉淀池、曝气池、污泥消化池的正常运行以及对沉砂的最终处置提供了有利条件，但是曝气要消耗能量，对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段的运行也存在不利影响）
12沉淀池的作用
初沉池：
一级污水处理系统的主要处理构筑物，或作为生物处理法中预处理的构筑物，主要去除对象为悬浮固体，可以去除SS约40~55%，同时可去除20~30%的BOD5，可降低后续生物处理的有机负荷
二沉池：
设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺的一个重要组成部分
13按照工艺布置的不同，沉淀池的分类
初沉池+二沉池
14按照水流方向的不同，沉淀池的分类
平流式+竖流式+辐流式
15按照运行方式的不同，沉淀池的分类
间歇式+连续式
16间歇运行沉淀池的工作过程分为哪几步？
进水、静置、排水
17沉淀池的组成部分及各部分功能
进水区、出水区：
使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率
沉淀区：
沉淀池进行悬浮固体分离的场所
缓冲区：
避免已沉污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷
贮泥区：
存放沉淀污泥，起贮存、浓缩与排放作用
18水中油的存在形态及隔油池的分类
存在形态：
可浮油、细分散油、乳化油、溶解油
隔油池分类：
平流式、斜板式
19气浮池的作用
气浮法是一种有效的固-液和液-液分离方法，常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离
20气浮法的工作原理
通过某种方法产生大量的微小气泡，使其与固液颗粒粘附，形成密度小于水的气浮体，共同上浮，以达分离的目的
21加压溶气气浮法处理污水的工作原理和分类
是目前最常用的方法，是使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡形式释放出来（P66-P67图分类：
全加压溶气流程、部分加压溶气流程、部分回流加压溶气流程）
第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
1污水生物处理的概念
是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样、适应能力强的微生物的新陈代谢作用，对污水进行净化的处理方法
2根据参与代谢活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水生物处理技术科分为哪几类，各类的区别是什么
好氧生物处理：
水中存在溶解氧（分子氧）
缺氧生物处理：
水中无分子氧存在，但存在如硝酸盐等化合态氧
厌氧生物处理：
水中既无分子氧又无化合态氧
3根据微生物生长方式的不同，生物处理技术可分为哪几类，各类的特点及典型代表工艺是什么
悬浮生长法（活性污泥法）：
通过适当的混合方法使微生物在生物处理构筑物中保持悬浮状态，并与污水中的有机物充分接触，完成对有机物的降解
附着生长法（生物膜法）：
微生物是附着在某种载体上生长。
并形成生物膜，污水流经生物膜时，微生物与污水中的有机物接触，完成对污水的净化
4微生物代谢的分类及各分类的定义
分解代谢（异化）：
微生物在利用底物的过程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同时释放出能量的过程，也称为生物氧化
合成代谢（同化）：
微生物利用另一部分底物或分解代谢过程中产生的中间产物，在合成酶的作用下合成微生物细胞的过程，合成代谢所需的能量由分解代谢提供
5发酵的定义
是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢物的过程
6呼吸的定义
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+（辅酶II）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）或FMN（黄素单核苷酸）等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程
7发酵和呼吸的根本区别
（呼吸时）电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体
8好氧呼吸和缺氧呼吸的区别
好氧呼吸的最终电子受体是O2，而缺氧呼吸的最终电子受体是含氧化合物（NO3-、NO2-、SO42-、CO2等）
9好氧生物处理的定义
污水中有分子氧存在的条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物，但主要是好氧细菌）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法
10厌氧生物处理的定义
是在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法（能量少于好氧）
11厌氧生物处理过程有机物的转化
12生物脱氮的三个过程及原理
①氨化反应：
微生物分解有机氮化合物产生氨（好氧厌氧均可降解有机氮化合物）
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和硝酸盐
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
（同化作用）：
污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除（进水氨氮浓度较低时成为脱氮主要途径）
13生物除磷的基本原理（聚磷菌）
①在厌氧状态下，兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸（VFA）；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正磷酸盐，并从中获得能量，吸收污水中易降解的COD并同化为胞内碳能源存贮物PHB或PHV
②在好氧或缺氧条件下，聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体，氧化代谢胞内贮存物PHB或PHV等，并产生能量，过量地从污水中摄取磷酸盐，能量以高能物质ATP的形式存贮，其中一部分又转化为聚磷，作为能量贮于胞内，通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的
14微生物的生长曲线及各阶段特点
①延迟期（适应期）：
细胞一般不繁殖，但细胞体积显著增大，开始吸收营养物质，形成新的酶系
②对数增长期：
经过延迟期的适应之后，开始以基本恒定的生长速率进行繁殖，大量消耗了限制性的底物，同时细胞内代谢物质也丰富积累（此时为研究工作的理想材料）
③稳定期（减速增长期）：
营养物质不断被消耗，代谢物质不断积累，环境条件的改变不利于微生物生长，细胞生长速率下降，死亡速率上升，新增加的细胞数与死亡细胞趋于平衡（此时菌胶团之间易于相互黏附，活性污泥絮体开始形成，具有一定氧化有机物能力，还有良好的沉降性能）
④衰亡期（内源呼吸期）：
营养物质已耗尽，微生物细胞靠内源呼吸代谢以维持生存，生长速率为零，而死亡速率随时间延长而加快，细胞呈衰退型（此时能量水平低，絮凝体吸附有机物的能力显著，但污泥活性降低，污泥较松散）
15微生物的营养控制
BOD5:
N:
P=100:
5:
1
16好氧生物处理溶解氧浓度范围
好氧生物处理：
2~3mg/L
缺氧反硝化：
0.5mg/L以下
厌氧磷释放：
低于0.3mg/L
第十二章活性污泥法
1活性污泥的组成可以分为哪几部分
有活性的微生物（Ma）
微生物自身氧化残留物（Me）
吸附在污泥上不能被微生物所降解的有机物（Mi）
无机悬浮固体（Mii）
2混合液悬浮固体浓度（MLSS）
指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称之为污泥浓度
MLSS=Ma+Me+Mi+Mii
3混合液挥发性固体浓度（MLVSS）
是指混合液悬浮固体中有机物的质量（不包括无机物质）
MLVSS=Ma+Me+Mi
4污泥沉降比（SV%）
是指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常采用1L的量筒测定污泥沉降比（混合液污泥浓度在3000mg/L左右时，正常曝气池SV%=30%左右）
5污泥体积指数（SVI）
是指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿污泥的体积，常用mL/g
SVI值是判断污泥沉降浓缩性能的一个重要参数，通常认为SVI为100~150时，污泥沉降性能良好；SVI>200时，污泥沉降性能差；SVI过低时，污泥絮体细小紧密，含无机物较多，污泥活性差
6污泥龄（SRT）
曝气池中活性污泥全部更新一次的时间
7水力停留时间（HRT）
8
：
活性污泥增长受营养物质和微生物量的影响
9活性污泥法处理流程的基本组成部分
曝气池、沉淀池、污泥回流、剩余污泥排除系统
10活性污泥对有机物的降解分为哪几个阶段及各阶段的作用
吸附阶段：
污水中的有机物转移到活性污泥上去
稳定阶段：
转移到活性污泥上的有机物被微生物所利用
11曝气设备的分类
推流式曝气池：
P107
完全混合曝气池：
P108
封闭环流式反应池：
P108
※序批式反应池（SBR）（间歇性）：
P109
12活性污泥法设计的相关计算（BOD5容积负荷、F/M负荷及污泥龄等的相关计算）
例题：
普通活性污泥系统处理废水量11400m3/d，进水BOD5为180mg/L，曝气池容积为3400m3，曝气池中MLSS为2500mg/L，其中混合液在1000ml量筒中经30min沉淀后污泥量为210mL，活性污泥废弃量为155m3/d，其中含MLSS8000mg/l，出水SS为20mg/l，计算污泥体积指数SVI、曝气时间、BOD5容积负荷、F/M负荷和污泥龄。
污泥体积指数：
曝气时间：
BOD5容积负荷：
F/M负荷：
污泥龄：
13生物脱氮、除磷工艺（理解）
三段生物脱氮工艺：
P148
前置缺氧——好氧生物脱氮工艺：
P149
生物除磷工艺（厌氧释磷，好氧吸磷）：
Ap/O工艺：
P157
A2/O工艺：
P159
优点：
工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替进行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好，且不容易膨胀。
该系统出水中磷浓度基本可达到1mg/L以下，氨氮也可达到8mg/L以下
缺点：
脱氮效果不太好，且系统除磷效果因为兼顾硝化菌生长而不可能太短，导致除磷效果难于进一步提高
脱氮除磷工艺对比：
P162~P164
14污泥膨胀的定义及控制措施
污泥膨胀：
混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层清液减少，这种现象称为活性污泥膨胀（一般认为，SVI值超过200即为污泥膨胀）
丝状菌性膨胀：
当污泥中有大量丝状菌时，大量具有一定强度的丝状体互相支撑、交错，可大大恶化污泥的凝聚、沉降、压缩性能，形成污泥膨胀（pH低易膨胀）
非丝状菌膨胀：
污水水温较低而污泥负荷太高，细菌吸取大量的营养物，但由于温度低代谢速率低，就积贮起大量高黏度的多糖类物质，使活性污泥表面附着水大大增加，使污泥的SVI很高形成污泥膨胀
预防污泥膨胀方法：
①减少或取消初沉池，增加进入曝气池中的悬浮物，可使曝气池中污泥浓度明显增加，改善污泥性能
②曝气池前设置污泥厌氧池或缺氧选择池
③在曝气池前端补充设置填料，降低污泥负荷，也改变了进入曝气池的水质
④用气浮设备代替二沉池，但费用较高
第十三章
1生物膜法污水处理的特征
微生物：
①微生物种类丰富，生物食物链长
②存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行
处理工艺：
①对水质、水量变动有较强的适应性
②适合低浓度污水的处理
③剩余污泥产量少
④运行管理方便
2细菌在液相向载体表面运送的方式
主动运送：
水力动力、浓度扩散（主要方式）
被动运送：
布朗运动、自身运动、沉降
3典型生物滤池的构造
滤床及池体：
滤床由滤料组成，滤料是微生物生长场所，滤床四周为生物滤池池壁，起围护滤料作用
布水设备：
使污水能均匀分布在整个滤床表面上（旋转布水器和固定布水器）
排水设备：
①收集滤床流出的污水与生物膜②保证通风③支承滤料
4高负荷生物滤池的回流对其性能影响及作用
①降低入流污水的有机物浓度，均化与稳定进水水质与水量的波动
②增大流动水的紊流程度，增加传质和有机物去除速率
③防止滤料堵塞
④提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭
⑤当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有毒有害物质时，回流可改善进水的腐化状况，提供营养元素和降低毒物浓度
5生物膜法对营养物质的需求为：
第十五章
1厌氧消化的定义
在无氧条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷气的过程
2厌氧消化的三阶段理论原理
①水解发酵阶段：
复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物（专性、兼性厌氧菌）
②产氢产乙酸阶段：
产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有CO2产生
③产甲烷阶段：
产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷
第十六章
1化学混凝的处理对象
水中的微小悬浮固体和胶体杂质
2混凝的原理
压缩双电层作用：
胶粒因ζ电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳，脱稳的胶粒互相聚结，称为凝聚
吸附架桥作用：
由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程，称为絮凝
网捕作用：
沉淀物在自身沉淀过程中，能卷集、网捕水中的胶体等微粒，使胶体黏结
3影响混凝效果的因素
①水温：
无机盐类混凝剂的水解是吸热反应
②pH：
硫酸铝（6.5~7.5）→除色（4.5~5）、三价铁盐（6.0~8.4）
③水中杂质的成分、性质和浓度
※④水力条件：
整个混凝过程可以分为混合和反应阶段。
混合阶段的要求是使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚；
反应阶段的要求是使混凝剂的微粒通过絮凝形成打的具有良好沉淀性能的絮凝体
第十八章污泥的处理与处置
1按照污水处理工艺的不同，污泥分为哪几种
初沉污泥：
来自污水处理的初沉池
剩余污泥：
来自污水生物处理系统的二沉池或生物反应池
消化污泥：
经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥
化学污泥：
用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时所产生的污泥
2污泥含水率相关计算
例题：
污泥的原始含水率为99.5%，求含水率为98.5%和95%时污泥体积降低的百分比
设V1为含水率为99.5%时的污泥体积，V2、V3分别为含水率为98.5%、95%时的体积。
得：
可以看出，当污泥的含水率自99.5%（含固率为0.5%）降低至98.5%（含固率为1.5%）时，污泥的体积减缩成原污泥的三分之一左右；再降低至95%（含固率为5%）时，污泥的体积减缩成原污泥的十分之一左右
3污泥中水分的存在形式
①游离水：
存在于污泥颗粒间隙，70%，一般借助外力可与泥粒分离
②毛细水：
存在于污泥颗粒间的毛细管中，20%，可能用物理方法分离
③内部水：
黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部（包括生物细胞内）的内部水，10%，只有干化才能分离，但也不完全
4污泥处理的主要目的
减少污泥量并使其稳定，便于污泥的运输和最终处置
5污泥处理常用的单元过程及各单元作用
储存：
调节污水处理系统污泥的产生量和污泥处理系统处理能力之间的平衡
浓缩：
大幅度削减污泥体积，减小后续处理的水量负荷和污泥调理时的药剂投量
稳定：
减少污泥中的有机物含量和致病微生物的数量，降低污泥利用的风险
调理：
提高污泥的脱水性能（减少污泥的比阻）
脱水（干化）：
进一步降低污泥的含水率
最终处置：
卫生填埋、绿化用肥、农家肥料、建筑材料等
6污泥稳定的作用及方法有哪些
作用：
去除或减少其中的有机物，抑制或杀灭其中的微生物，或改变污泥的环境条件使之不适宜微生物的生存
方法：
生物法：
人工条件下加速微生物对污泥中有机物的分解，使之变成稳定的无机物或不易被生物降解的有机物
化学法：
向污泥中投加化学药剂杀死微生物，或改变污泥的环境使微生物难以生存，从而使污泥中的有机物在短期内不致腐败
7污泥脱水的定义和相关计算
定义：
将污泥含水率降低到80%以下的操作称为脱水
当γ1和γ2，及P与P0接近时，可简化为：
当城市污泥含水率大于80%时，可按简化公式计算污泥体积。
由上式可知，当污泥的含水率由99%降到98%，由97%降到94%，或由95%降到90%，其污泥体积均能减少一半。
由此可见，含水率愈高，降低污泥的含水率对减小其体积愈加明显
8污泥最终处置的目的及方法
目的：
达到污泥的无害化与卫生化，并在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的
方法：
污泥的综合利用：
用作肥料和改良土壤；其它用途
湿式氧化：
在高温（150～350℃）、高压（0.5～20MPa）下利用氧气将水中有
机污染物氧化分解，从而达到去除污染物的目的
污泥的焚烧：
将干燥污泥中的吸附水和颗粒内部水及有机物全部去除，使
含水率降至零，变成灰尘
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