水质工程学2总结

1. 污水中污染物分，哪几类？污水中可生物降解有机物的降解分为哪几个阶段？
答：污染物按性质分有污染物和无机污染物，按形态可分为悬浮状态与溶解状态。

可生物降解的有机物的降解分为两个阶段：（一）碳氧化阶段即含碳的有机物在异氧菌的作用下被氧化为CO 2，H 2O ，含N 有机物被氧化为NH 3；（二）硝化阶段，既在自氧菌作用下，NH 3被氧化为NO 2—和H 2O ，然后NO 2—被氧化为NO 3—。

2. 何谓沉淀池的表面负荷？它的物理意义是什么？沉淀池在深度方向与宽度方向的水流速度分布不均匀对悬浮物的去除率有何影响？答：表面负荷即：A
Q ，即单位时间内通过沉淀池单位面积的流量。

物理意义：又称表面负荷或溢流率，它的数值等于颗粒沉速µ0，若需要去除
的颗粒沉速µ0确定后，则表面负荷q 也就确定，又因为平流理想沉淀池去除率仅决定于表面负荷q 及沉速µt 。

深度方向：对悬浮物去除率无影响。

密度方向：是影响悬浮物去除率的主要影响因素。

3. 何谓吸附等温线？常见的吸附等温线有哪几种类型？吸附等温式有哪几种类型？吸附等温式有哪几种形式？答：在温度一定的条件下，吸附量随制服质平衡浓度的提高而增加，把吸附量随吸附质平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线常见有两种：吸附等温式：（1）郎谬公式：
b
c ab q 1111+
•= （a ，b 是常数）（2）BET 公式⎥
⎦⎤
⎢⎣
⎡--=S S C C B H C C BCq q )1()(0
（B 是常数）（3）弗兰德利希经验式：C n
K q n KC q lg 1lg lg 1+==或
4. 生物脱氮的过程有哪几个阶段？目前最常用的生物脱氮工艺流程是哪一种？
答：生物脱氮的过程：（1）氨化反应：有机氮化合物在氨化菌作用下，分解为氨态氮；（2）硝化反应：在硝化菌的作用下，氨态氮先在亚硝酸菌作用下转化为亚硝酸氮，继之在硝酸菌作用下转化为硝酸氮；（3）反硝化：NO 3—N 和NO 2—N 在反硝化菌的作用下，被还原为N 2，另一部分通过同化反硝化最终合成有机氨化合物。

目前常用的工艺流程是A —O 工艺，既前置反硝化脱氮系统。

5. 分别举出含氰废水、含铬废水、含酚废水的两种处理方法？答：含氰废水的去除方法：碱性氯化法、臭氧法 含铬废水的去除方法：药剂氧化法、Ba 2+盐沉淀法含酚废水的去除方法：臭氧法和电解法
1、何谓水环境容量？它包括哪几部分？答：在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，又称水体纳污能力。

它包括差值容量与同化容量。

2、根据斯托克斯公式，影响自由沉淀颗粒速度U 有哪些影响因素？
答：a 、影响沉速U 的决定因素是ρg -ρy ，当ρg <ρy 时U 为负，颗粒上浮；ρg >ρy 时U 为正，颗粒下沉；ρg =ρy 时颗粒在水中随机。

b 、流速U 与颗粒直径d 2成正比。

c 、U 与液体粘滞度μ成反比。

3、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪种形式？它有何优点？答：由于硫酸钙在水中的溶解度很小，此盐不仅形成沉淀，而且当硫酸浓度很高时，在药剂表面会产生硫酸钙的覆盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以应控制废水的极限浓度，目前常用的是恒滤速升流膨胀中和滤池，优点是操作简单，出水pH 值比较稳定，沉渣量少。

4、吸附工艺中，何谓吸附带与穿透曲线？静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？吸附剂吸附量是否有变化？答：吸附带是指正在发生吸附作用的那段填充层。

以通水时间t （或出水量Q ）为横坐标，以出水中吸附质浓度C 为纵坐标所绘制的曲线称为穿透曲线。

静态吸附时，当吸附剂与吸附质达到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废水中投加吸附质，吸附平衡将被打破，吸附剂吸附量增加。

5、卡门过滤方程式的物理意义是什么？
答：卡门公式描述了在压力一定的条件下过滤时，滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量与滤饼阻力的关系。

1. 利用低基质浓度下基质降解的生化反应动力学方程式，推导出完全混合曝气池稳定条件下的基质降解关系式？（8分）
在稳定条件下，对系统中有机底物进行物料平衡，有下式：0)(0
=++-+dt dc v Se RQ Q RQSe Q S （1）经整理后：dt
ds v Se S Q -=-)(0 （2）在稳定条件下，各质点的有机底物降解速度是一个常数：xSe K dt
ds 2=即： （3）
将（3）代入（2）得：Se K xt Se S xv Se S Q 2
00)(=-=- （4）Se
Ks xSe V dt
ds +=-max Θ
代入（2） 得
Se
Ks Se
V xt Se S xv Se S Q +=-=-max
00)( 以BOD 去除量为基础的BOD —污泥去除负荷 Se Ks Se V Se K xt Se S Nrs +==-=max
20
对（4）整理：xt
K S Se 2011+= xt K xt K S S S 22001e +=-=∴η有机物降解率
2.、推导活性污泥微生物每日在曝气池的净增殖量的公式。

（10分） 解：单位曝气池容积内活性污泥的净增殖速度为
e s g dt dx dt dx dt dx ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛ 其中：u s dt ds Y dt dx ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛，v d e
X K dt dx =⎪⎭⎫
⎝⎛ g dt dx ⎪⎭⎫ ⎝⎛——活性污泥微生物净增值速度；s
dt dx ⎪⎭⎫
⎝⎛——活性污泥微生物合成速度； u
dt ds ⎪⎭⎫
⎝⎛——活性污泥微生物对有机物的降解速率；Y ——产率系数，即微生物酶代谢1KgBOD 所合成的MLVSSKg 数；K d ——活性污泥微生物自身氧化率；X v ——混合液挥发性悬浮物固体浓度。

由上得活性污泥微生物增殖的基本方程式为：v d u
g X K dt ds Y dt dx -⎪⎭⎫
⎝⎛=⎪⎭⎫
⎝⎛ 活性污泥微生物每日在曝气池内的净增殖量为：()v d e a VX K Q S S Y X --=∆ S a 、S e 分别为进出水中有机物的浓度； Q(S a -S e )——每日有机污染物降解量，kg/d ； VX v ——曝气池内混合液中挥发性悬浮固体总量，kg 。

二、1. 论述气浮时废水中表面活性物质对气浮处理的影响？（8分）
答：（1）水中有适量的活性物质，可防止气泡的兼并与破裂，增强了气泡的分散度和泡沫的稳定性。

（2）表面活性物质的多少，使表面张力变大，θ变大，有利于气浮，但太少，表面张力太小，易破裂。

（3）表面活性物质太多，水气界面张力减小，θ减小，不利于上浮
2、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？（10分）
答：污泥厌氧消化的影响因素有：①温度因素；②生物固体停留时间与负荷；③搅拌和混合；④营养与C/N 比；⑤氮的守恒与转化；⑥有毒物质；⑦酸碱度、pH 值和消化液的缓冲作用。

控制上选择合适的消化池投配率，进行充分混合和搅拌，选择合适的C/N 比。

1、简述污泥厌氧消化的影响因素？（10分）
答：（1）温度：甲烷菌对温度的适应性分两类，即中温30—36℃，高温50—53℃，允许变动范围为±1.5-2.0℃,当有±3℃变化时，就会抑制消化速度，±5℃即停止。

（2）生物固体停留时间：a ：厌氧消化效果的好坏与污泥龄有直接的关系，有机降解程度是污泥龄的函数，与进水有机物有关。

B ：投配率：投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，pH 下降，污泥消化不完全，产气率低。

过低，消化完全，但消化池容积大，基建费用高。

（3）搅拌和混合：使细菌体的内酶与外酶进行接触反应（4）营养与C/N 比：C/N 太高，细胞N 量不足，消化液的缓冲能力低，pH 易降低，C/N 太低，N 量太多，pH 可能上升，铵盐积累，抑制消化（5）N 的守恒与转化（6）有毒物质：重金属、S 2—、氨的毒害（7）酸碱度，pH 值和消化液的缓冲作用：如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应过程超过产甲烷阶段，则pH 降低，但由于NH 4HCO 3的存在，起到缓冲作用，在一定范围内可避免影响甲烷菌。

2、简要阐述生物膜净化反应中物质的传递过程？（8分）答：空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸，污水中的有机物则由流动水层传递个附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解，由此得到净化。

微生物的代谢产物H 2O 通过附着水层进入流动水层并随其排走。

CO 2及厌氧层分解物则从水层逸到空气中。

3、简述生物膜的构造及其进行生化反应时物质的传递过程。

（8分）
答：生物膜由里至外主要是由厌氧层、好氧层、附着水层、流动水层构成，空气中的氧溶解于流动水层从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物用于呼吸，污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解，微生物的代谢产物如H 2O 等则通过附着水层进入流动水层随其排出，而CO 2及厌氧层分解产物如H 2S 、NH 3以及CH 4则从水层逸出进入空气。

四、画出A 2/O 工艺流程图，并说明各反应器的主要功能及该工艺流程存在的主要问题。

（10分） 答：工艺流程图如下图，
气
沉淀池
剩余污泥
处理水
内循环原污水
好氧反应器
缺氧反应器
厌氧反应器
回流污泥（含磷污泥）
（1） 厌氧反应器：主要功能是释放磷同时部分有机物进行氨化；
（2） 缺氧反应器：首要功能是脱氮；（3） 好氧反应器：去除BOD ，消化和超量吸收磷。

存在的问题：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高；（2）脱氮效果也难于进一步提高；（3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但循环混合液中的溶解氧浓度过高对缺氧反应器有干扰。

一、 1、画出圆形曝气沉淀池的构造，并说明各部位的功能？（10分）
．答：
曝气区——污水从底部进入,并立即与池内愿有混合液完全混合,并与回流污泥充分混合接触,在此得到充分曝气,曝气后的污水从四周的回流窗流出并导入导流区.
导流区——阻止从回流窗流入的水流在惯性作用下的旋流,并释放混合液中的气泡,使水流平稳地进入沉淀区,为固液分离创造良好条件. 沉淀区——进行固液分离. 回流缝——污泥通过回流缝流到曝气区. 排泥管——排剩余污泥.
2、画出部分回流加压溶气气浮工艺流程图，并说明各部分的作用。

（8分） 答：流程图如下，
部分回流加压溶气气浮工艺流程图
加压泵：提供压力水；空气进气：提供空气；压力溶气罐：进行加压溶气，使水和空气充分接触，加强空气溶解；减压阀：释放压力，将溶于水的颗粒以极小的气泡形式释放出来；
刮渣机：刮除气浮渣从池上部排除；集水管和回流清水管：集水和回流。

2. 已知需浓缩的剩余活性污泥量Q=20m 3/h ，剩余污泥的固体浓度C=8000mg/L ，今采用重力浓缩池进行浓缩，其极限固体通量G L =1.5kg/m 2•h ，求重力浓缩池表面积？请问该设计理论是哪种理论？
答：根据迪克理论设计:即 在连续式重力浓缩池的深度方向,必然存在着一个控制面,这个控制面的通量G L 最小,则浓缩池的设计断面面积: A≥3007.1065
.1820m G C Q L =⨯=
3、某居民小区平均日污水量为600m 3/d ，原污水BOD 5为180mg/L ，经一级处理，其BOD 5去除率为25%。

要求处理水的BOD 5≤20mg/L 。

二级处理采用生物转盘处理，其设计参数为：N A =13gBOD 5/(m 2•d)，Nq=90L/(m 2•d)，盘片直径为3.0m ，求： （1）盘片总面积(m 2)（2）盘片总片数
解：经一级处理，BOD 5为180×（1-25%）=135mg/L （1）盘片总面积：①按N A 计算，A=2623113135600m =⨯ ②按N q 计算，A=2666709.0600
m =
为稳妥计，采用6667m 2（2）盘片总片数，按公式计算如下47232
6667
637.0637
.0242
2
=⨯=
==D A D A M π所以，盘片总面积为6667m 2，盘
片总片数为472片。

4、某市平均污水流量为46000 m 3/d ，K z =K d •K h =1.1×1.2。

污水BOD 5=160mg/L ，一级处理BOD 5去除率为25%。

二级处理拟用推流式鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度X=3200mg/L ，DO=2.0mg/L ，f=0.75，设计水温25℃，污泥负荷率Ns=0.32kgBOD 5/(kgMLSS •d)。

生化反应系数为：Y=0.55，K d =0.05，a ′=0.5，b ′=0.15。

采用微孔曝气器，E A =16%，α=0.95，β=0.9，ρ=1,C s(25)=8.4mg/L ，C s(20)=9.2mg/L 。

曝气器距水面3.5m ，二沉池中清液上升流速U=0.4mm/s ，要求处理水BOD 5≤20mg/L 。

请计算：（1）曝气池的容积（m 3）。

（2）每日需排除的剩余污泥量（kg/d ）。

（3）平均时、最大时需氧量。

（4）平均时、最大时供气量。

（5）二沉池沉淀表面积。

解：进入曝气池的BOD 5量为160×（1-25%）=120mg/L （1）曝气池的容积3e 44923200
32.020-********-(m X N S S Q V s a =⨯⨯==
）
（）
取二座曝气池，每座容积为V ′=4492/2=2246.5m 3。

（2）每日需排除的剩余污泥量 由X
X MLSS MLVSS f V
=
=
，可知L mg fX X V /2400320075.0=⨯== 活性污泥微生物每日在曝气池内的净增殖量
()()d kg VX K Q S S Y X v d e a /9911102400449205.010460002012055.033=⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯=--=∆--
（3）平均时、最大时需氧量
d Q O /3935kg 19911.42-20-120460001.470.001X c -)S -(S 0.001a
v e a 2=⨯⨯⨯==）（Δ 最大时需氧量：由K=1.2得 d O /5287.4kg 19911.42-20-1201.2460001.470.001max 2=⨯⨯
⨯⨯⨯=）（ （4）平均时、最大时供气量 []
20
)()20(024.1.................1003.0-•••=⨯=
T T sb s o A o
s C RC R E R G ρβα
其中Pb=1.013×105+9.8×103×3.5=1.356×105Pa ()
()
%25.1812179121=-+-=
A A t E E O
[]()h kg R o /249024
.1274.819.095.02
.91702025=⨯-⨯⨯⨯⨯=
- G s =249/(0.3×0.16)×100=5188m 3/h
最大时[]()h kg R o /6.287024
.1274.819.095.02
.91962025max =⨯-⨯⨯⨯⨯=-
最大时供气量G smax =287.6/(0.3×0.16)×100=5991m 3/h （5）二沉池沉淀表面积217574
.06.31
.12.124/460006.3m u Q q Q F =⨯⨯⨯===。