水环境化学习题简答

第一章水产养殖与水环境污染1、概念(1) 渔业是指鱼、虾、贝、藻等水生动植物的养殖、捕获、加工或销售的工业或职业。

(2) 水产养殖业包括海水养殖和淡水养殖，是人类利用海水与淡水养殖水域，采取改良环境、清除敌害、人工繁育与放养苗种、施肥培养天然饵料、投喂饵料、调控水质、防治病害、设置各种设施与繁殖保护等系列科学管理措施，促进养殖对象快速生长发育，最终获得鱼类、虾蟹类、贝类与棘皮动物、藻类及两栖类于爬行类等水产品的生产事业。

(3) 污染污染是指任何人类活动所导致的空气、水、土壤、海洋、湖泊、森林或城市环境的物理、化学、或生物学性能的改变，从而导致社会经济的病态效应。

水产养殖本身可以被污染，也可以导致污染。

2、回答问题(1) 图示集约化水产养殖产生废物的工业模型。

(2) 图示采用环境技术转化废物为资源的生态养殖。

(3) 生态养殖系统具有的特征。

1)、保护自然生态系统的形态和功能；2)、大多数能源来自可再生的资源，如太阳能、风、水、生物量；3)、是蛋白质的生产者，依靠低值的动植物蛋白作为饲料；4)、不产生营养物和化学污染；5)、进行营养物循环利用和再生的系统研究；6)、生态系修复和强化计划；7)、与农业结合；8)、不使用对人体有害或对生态系统健康产生影响的化学品或抗生素；9)、养殖本地或长期居住的土著生物种类；10)、发展强化型渔业；11)、全球伙伴关系，形成世界性信息。

(4) 与水产养殖有关的环境问题。

水产养殖产生的有机性废物可以造成水域富营养化。

细菌数量增加，降低氧气含量，发展赤潮或藻类水华，恶臭，鱼类异味，水不能饮用，等。

水产养殖用药还可以对水域产生各种生态毒理学效应。

如急慢性毒性、生物区系改变，等。

(5) 集约化水产养殖系统中来源于饲料的废物。

1)、未被摄食的残饵，即食物废物；2)、养殖生物排泄的未被消化的食物残渣，即粪便；3)、来自饲料和粪便的溶解态营养盐；4)、饲料中添加且未被养殖生物利用的抗微生物剂和促生长剂、诱食剂等药物；5)、养殖生物生命过程中向水中分泌的物质。

(6) 水产养殖中残留化学品的分类。

1)、化学治疗剂抗生素类，如青霉素、土霉素、氯霉素及磺胺类等；杀寄生虫剂、杀真菌剂2)、杀藻剂；3)、其他类有毒有害化合物，如氯代烃类、有机锡等。

(7) 试描述循环系统养殖并图示其工艺流程。

在该养殖系统中几乎全部是为养殖生物提供人工环境，其中95～99%的水流是循环的，在水流回养殖槽前经过过滤和净化处理，并且人工控制温度和光照状况。

与其他大多数水产养殖系统相比，循环系统养殖的优点是节约用水，并可保证养殖生物的全年供应。

循环系统养殖的组成部分及工艺流程见下图。

第二章养殖废水处理基本原理1、概念(1) 过滤在水处理技术中过滤是指以具有孔隙的粒状滤料填充容器，使其截留水中杂质从而使水澄清的工艺过程。

(2) 等速过滤过滤流量或过滤滤速保持不变的过滤过程。

(3) 变速过滤过滤流量或过滤滤速随过滤时间增长而逐渐减小的过滤过程。

(4) 不均匀度系数筛分过程中通过80%重量滤料的筛孔大小与通过10%重量滤料筛孔大小之比，即K80 = d80/d10。

(5) 反冲强度是指单位面积滤层上所通过的冲洗水流流量或水流流速。

(6) 滤层膨胀率是指反冲时，滤料层膨胀后增加的厚度与膨胀前厚度的比值。

(7) 沉降作用是在重力作用下将某一分散相从密度较小的分散相中分离出来的过程。

(8) 底物降解微生物以废水中的污染物质作为生长的碳源和（或）能源，经过生物体内酶作用，将其转化为新细胞物质和CO2或其他无毒性，将污染物质从废水中去除的过程。

(9) 基质微生物生长的碳源和（或）能源称为基质。

这是由于微生物体内的酶参与了微生物的新陈代谢过程。

(10) 基质利用将废水处理过程中微生物细胞生长期间对污染物质的去除称为基质利用。

(11) 真正生长比率去除单位基质会产生的生物量，称为真正生长比率。

由于生物生长与基质利用之间是相关联的，因此，这两种活动的速率是成比例的。

真正生长比率为比例因子。

(12) 生长比率Y当所有可用的能量都用于合成时，去除单位基质所生成的细胞物质的数量。

(13) 实际生长比率在废水生物处理中，去除单位基质实际产生的细菌细胞生物量，又称为表观生长比率。

(14) 微生物产物生长比率降解单位基质产生的微生物细胞产物的量。

(15) 氨化作用在废水生物处理中，氨化作用是指当氨基酸和其他含氮有机物被生物降解时释放出氨的过程。

(16) 化学计量学是研究化学反应中反应物与产物之间的定量关系的科学。

(17) 补充性营养物指在废水生物处理中能满足微生物生长全部需要的营养物。

(18) 可替代性营养物指在废水生物处理中能满足同样需要的营养物。

(19) 反应速率在废水生物处理中，反应速率是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。

(20) 生物还原反应是在缺氧条件下厌氧微生物分解水中的有机物为简单有机或无机物的过程，亦称为厌氧反应。

(21) 水头损失水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量。

2、回答问题(1) 水产养殖中采用的水处理方法有哪些？1)、物理学方法；2)、化学方法；3)、生物学方法。

(2) 过滤原理。

将滤料颗粒看作是接触吸附介质，滤料表面与悬浮颗粒间发生粘附吸着作用。

其过程可解释为机械过滤、沉淀和接触絮凝作用等。

(3) 砂滤池起始水头损失的大小与哪些因素有关？(4) 如何延长砂滤池的过滤周期？(5) 作为过滤池滤料的条件有哪些？1)、足够的机械强度，以防止反冲时产生滤料的磨损和破碎现象；2)、足够的化学稳定性，以防止滤料与水或水中所含有的物质发生化学反应产生有害物质；3)、适当的孔隙率和粒径分布。

(6) 表示滤料粒度分级的方法。

最大粒径、最小粒径和不均匀度系数K80：(7) 滤料孔隙率的测定方法(8) 承托层的主要作用。

一是防止过滤时滤料流失；二是在冲洗时起到一定的均匀布水作用。

(9) 滤池反冲的目的与方法。

反冲的目的是使过滤池在短时间内重新恢复过滤能力。

一般采用的反冲方法是冲洗水流方向与过滤水流方向相反，即自下而上的水流方向。

在反冲过程中，悬浮于上升水流中的滤料颗粒通过相互碰撞、摩擦及水流剪切力的作用洗去表面的污泥，从而达到反冲目的。

(10) 常见的滤池配水系统的作用及分类。

是在反冲时使水在整个滤池截面上均匀分布。

配水系统中的配水均匀性是影响反冲效果的一个重要因素。

常见的配水系统分为：大阻力配水系统和小阻力配水系统。

(11) 请写出描述颗粒物在水中发生沉降的斯托克斯定律(Stockes" law)。

(12) 真实水体发生的沉降过程。

在实际的沉降体系中，由于颗粒粒子的数量可能很大，因此颗粒粒子之间会发生粒子的相互作用；其次，水的流动会影响颗粒粒子的沉降。

(13) 在实际的沉降体系中的粒子间相互作用。

1)、凝聚作用：即带电粒子相互碰撞、粘着，最后形成絮凝块。

2)、射流作用：粒子紧紧地聚集在一起，限制流体流动，粒子以团状进行运动。

3)、机械作用：粒子的相互作用表现为机械方式，尤其是以压缩的形式进行作用，使水被挤出絮块物，导致颗粒粒子体积减小。

(14) Langmuir吸附理论。

(15) 常用的化学处理方法1)、化学混凝法——主要去除水中的微小悬浮颗粒物和胶体杂质；2)、化学中和法——用于处理酸性或碱性废水；3)、化学沉淀法——使形成难溶化合物后沉淀；4)、氧化还原法——使发生氧化还原反应而被去除。

(16) 微生物生长需要的四要素。

1)、碳源；2)、无机营养物；3)、能源；4)、还原力。

(17) 生化反应器（废水生物处理装置）的重要特性。

1)、实际生长比率低于真正生长比率；2)、活性细菌只占生物量的一部分。

(18) 废水生物处理微生物的分类。

1)、絮体形成性微生物；2)、腐生性微生物；3)、硝化菌；4)、捕食性微生物；5)、有害微生物。

(19) 摩尔计量方程的特性。

1)、电荷是平衡的；2)、反应物中任何元素的总摩尔数等于产物中该元素的总摩尔数。

(20) 废水处理过程中细胞生长的一般方程。

(21) 请写出Monod方程。

(22) 生物氧化反应影响因素。

1)、营养介质浓度。

2)、水中的溶解氧浓度。

好氧条件下，分子氧为最终受氢体或电子受体。

因而，水中的氧气浓度将影响生物氧化反应速度。

如在硝化反应系统中，溶解氧浓度在0.3-1.0mg/L范围内时，反应速度随溶解氧增加而增大，当溶解氧超过1.0mg/L时，其影响就不大了。

3)、pH值。

微生物的生长、繁殖和环境pH值有密切关系。

一般微生物要求一定的pH范围，但不同微生物的适宜pH范围不同。

一般细菌、放线菌、藻类和原生动物的适宜pH范围在4～10之间，而以中性偏碱（pH6.5～7.5）为最好。

4)、温度。

温度直接影响生物的基础代谢，并且各类微生物所需的温度范围不同。

根据微生物对温度的适应范围，微生物可分为中温性(适宜温度范围20～45°C)、喜热性(高温性)(适宜温度范围在45°C以上)和喜冷性(低温性)(适宜温度范围在20°C以下)。

在养殖废水处理中，以中温性细菌为主，生长繁殖的最适温度为20～37°C。

(23)请解释为何砂滤采用溯流式、双层或三层滤料结构会提高效率。

(24) 水头损失及其产生原因。

水头损失是指水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量。

水头损失产生的原因外因——边界对水流的阻力。

内因——液体的粘滞性，也是根本原因。

水流阻力是由于固体边界的影响和液体的粘滞性作用，使液体与固体之间、液体内有相对运动的各液层之间存在的摩擦阻力的合力，水流阻力必然与水流运动方向相反。

水头损失遵循叠加原理。

第三章悬浮固体控制1、概念(1) 总悬浮固体浓度总悬浮固体含量是指已知水体中存在的直径大于1mm的颗粒物的量。

(2) 水槽溢流率在理想条件下，从进水区顶部开始沉降的固体颗粒沉降至出水区与水槽底部连接处时，在其理论滞留期间表现为单位表面积的排水容量，可定义为水槽溢流率。

(3) 总悬浮固体总悬浮固体是指水体中存在的直径大于1mm的颗粒物的总称。

2、回答问题(1) 循环养殖系统中悬浮固体的主要影响。

1)、直接对鱼鳃的损害；2)、对生物滤器的机械堵塞；3)、矿化作用产生氨态氮；4)、作为颗粒物腐烂增加氧气消耗。

(2) 悬浮固体的物理、化学特征。

(3) 悬浮固体废物来源。

1)、粪便——养殖生物排泄物。

其产生速率可由摄食速率决定。

2)、残饵——即未被鱼类摄食的食物颗粒。

3)、微生物群——循环养殖系统中的单个细菌和从细菌粘液中脱落的生物絮状物。

(4) 从控制的角度出发，阐述悬浮固体废物的自然特性。

1)、比重或相对密度——可由颗粒物来源进行测定。

2)、大小分布——可通过所采用的固体去除过程及颗粒物来源、鱼的大小、温度和系统的搅动紊流来测定。