水质工程学(下)

水质工程学（下）

南华大学2002~2003年度考试试卷（水001，002）

一、问答题（共计5小题，每小题8分，共计40分）

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？

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？

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？

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？

5、分别举出含氰废水、含铬废水、含酚废水的两种处理方法？

二、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）

三、论述气浮时废水中表面活性物质对气浮处理的影响？（8分）

四、简述污泥厌氧消化的影响因素？（10分）

五、简要阐述生物膜净化反应中物质的传递过程？（8分）

六、画出圆形曝气沉淀池的构造，并说明各部位的功能？（10分）

七、计算题（第1小题10分，第2小题6分，共计16分）

1、某城市平均日污水流量为5000m3/d，K d=1.1；K h=1.2；污水BOD5=200mg/L，初沉池BOD5去除

效率为20%。现按推流式曝气池设计，设计参数为：曝气池内MLSS=300mg/L，DO=1.5mg/L,f=0.75,

设计水温30℃，污泥负荷率N s=0.3kgBOD5/kgMLSS•d。生化反应系数为

Y=0.5,k d=0.05,aˊ=0.5,bˊ=0.15。采用微孔曝气器，其氧的转移效率E A=15%，

α=0.9,β=0.95,ρ=1,C s(30)=7.6mg/L,C s(20)=9.2mg/L,曝气器距水面4.00m，二沉池中活性污泥成层沉淀

的沉速U=0.4mm/S。要求处理后出水的BOD5≤20mg/L。试求（1）曝气池的容积V（m3）（2）每

日剩余污泥量（3）平均日、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。

2、已知需浓缩的剩余活性污泥量Q=20m3/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/m2•h，求重力浓缩池表面积？请问该设计理论是哪种理论？

水质工程学（下）

南华大学2002~2003年度考试试卷标准答案

一、问答题（共计5小题，每小题8分，共计40分）

1．答：污染物按性质分有机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．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．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 1

111+•= （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 1

lg lg 1+==或

4．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．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

二．答：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 200)(=-=- （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

三．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。

四．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。

五．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。

六．答：