重庆大学环境工程——水污染控制工程(2)考试复习资料

能力高于 PFR 反应器。
7. 滤池 掌握：反冲洗、配水系统 过滤机理：迁移、附着、脱落（即反冲洗），图 影响因素 过滤类型：表面过滤、深层过滤（深层过滤一般在滤池，也称滤池过滤）
污水的滤池过滤分为：上向流、下向流、双向流。
滤床填装形式：单层滤床、双层滤床、三层滤床
影响过滤的因素：进水水质、过滤介质、滤速（选择、填空）
1）水的 pH 对吸附的影响与吸附质及吸附剂的性质有关。活性炭一般在酸性溶 液中比碱性溶液中有较高的吸附率；2）pH 有时对吸附质在水中存在的形态及溶解 度也有影响。 共存物质 物理吸附选择性很小，一般存在多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比 只含该种吸附质时的吸附能力要差。 温度 物理吸附是一个放热过程，温度升高吸附率减少，反之吸附量增加。温度对 气相吸附影响较大，但对液相吸附影响较小。 接触时间 在进行吸附时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡， 充分利用吸附能力。 2.过滤（详见《水污染控制工程》P91-106） 1）定义：过滤是使含悬浮物的水通过滤料（如砂等）或多孔介质（如 布、网、微孔等），以截留水中的悬浮物质，从而使污水净化的处理方 法。 2）影响过滤的因素：进水水质、过滤介质、滤速 3）过滤的机理： ①悬浮物颗粒向滤料表面的迁移 迁移过程中会发生筛滤、拦截、沉淀等多种情况。比滤料空隙大 的颗粒可直接筛滤在滤料表面。另一些较小的颗粒由于具有一定惯性 加之水流流线在滤料微孔沟道附近的收缩处汇聚，会被滤料拦截下来 （或称机会接触）；而一些较重的颗粒则可直接穿过流线而沉淀在滤 料表面。此外，由于布朗运动，水中一些微小颗粒会在水中作不规则 的扩散，也可穿过流线而接近滤料表面（如图 3-49）。
间混和。特点： (1) 反应器内各点的温度、浓度均相同； (2) 返混程度最大； (3) 各粒子的停留时间不同，具有停留时间分布。 总结：完全混合流反应器对完成同样转化率，所需的反应器体积和停留时间都比
平推流、间歇式反应器大。PFR 反应器的效率高，但处理负荷较低，CSTR 处理
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向污水中投加石灰，使两亲分子的钠皂转化成疏水性的钙皂，以促使油珠的互相聚 并。
使污水滤过由疏水滤料（石英砂、合成纤维、素烧陶瓷等）填充的滤床，乳化油由 于滤料表面的粗粒化附聚作用而脱稳，逐渐附聚成较大的油珠而上浮。 4.有机物降解、需氧量、BOD（主要考虑有机物氧化，不提硝化反应）
污染物进入水体后，立即受到水体的平流输移、纵向离散和横向混合作用，同时与 水体发生物理、化学和生物生化作用，使水体中污染物浓度逐渐降低，水质逐渐好转， 这就是污染物在水体中的稀释降解过程。在这一过程中，大多数有毒污染物经过各种物 理、化学和生物作用转化为低毒或无毒的化合物；一些不稳定的污染物转变为稳定的化 合物；重金属等污染物随着吸附作用而逐渐沉淀，进入底泥；而一些复杂的有机物，逐 步氧化分解为较简单的化合物。污染物的稀释降解过程是连续不断的，其浓度呈逐渐下 降趋势，并且在整个自净过程中，初期水体中的溶解氧会因参加反应急剧下降，而随着 自净过程的进行，水中的溶解氧在降低到一定程度后，缓缓上升，恢复到原有水平。
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水控（2）答疑重点归纳
（说明：本资料由环境支部合力整理。内容较多，难免疏漏，若有不足，自行完善。祝大家考试成功！^ ^）
题型：
填空（2 分一空，24~26`） 选择含多选（2 分一题，24~26`） 判断（1 分一题，5`） 名词解释（4 分一题，16`） 简答（2 题，14~16`，生化一道物化一道） 计算（2 题，生化一道物化一道）
CA0 XA0=0
V0
dVR
FA
FA+d FA
xA
xA+d xA
PFR反应器
CAf XAf=0
V
CA0 xA0=0 (或xA1)
V0
CA xA (或xA2) VR
CSTR反应器
CA xA (或xA2) V
平推流反应器（PFR）——也称活塞流反应器，长径比（L/D）较大，流体粘度较 小，流速较快。平推流反应器的特点：
有机污染物降解又称 BOD 降解。水体中有机污染物因氧化分解而发生的衰减变化 过程。
对于 A2/O 工艺来说： 碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大， 一般如以 BOD5 计不应低于 100mg/l。一般来说，生活污水和城市污水含有的碳源是充 足的，能够满足微生物的需求，至于含碳量低的工业废水，应补充投加碳源。 好氧：一般 BOD:N:P=100：5：1 根据活性污泥法大量的运行经验数据，若使曝气池内的微生物保持正常的生理活动， 在曝气池内的溶解氧一般宜保持在不低于 2mg/l 的程度（以出口处为准）。（一般小于 0.2mg/L 就称为厌氧段，大于 0.2mg/L 小于 0.5mg/L 称为缺氧段。） 5.按污水处理程度分类（一级处理、二级处理，及其目的） （1）一级处理： 一级处理又可以称为预处理，是通过沉淀、浮选、过滤等物理方法去除污水中的悬 浮状固体物质，或通过凝聚、氧化、中和等化学方法，使污水中的强酸、强碱和过浓的 有毒物质，得到初步净化，为二级处理提供适宜的水质条件。
abρ q = 1 + aρ 式中：q——单位质量吸附剂的吸附量，g/g； a——吸附平衡常数，L/g； b——单位质量吸附剂的饱和吸附量，g/g； ρ——吸附平衡浓度，g/L。 Frendlich 吸附等温式：
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q = Kρn 式中：q——单位质量吸附剂的吸附量，g/g；
K，1——常数；
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②悬浮物在滤料表面的附着与脱落 不管是滤料或水中悬浮物的表面均带有一定的电荷，因此会发生电动效应；在颗粒 和滤料之间也可因水分子的氢键而发生水合作用。此外，由于颗粒及滤料极大的比表面 和范德华力的作用，既能降低各种颗粒之间的 ξ 电位也能产生吸附架桥作用。以上各种 现象均可使水中悬浮物附着在滤料表面或相互结成大块而发生筛滤截留。 3.气浮（又称浮选） （1）气浮过程与条件 气浮法处理的过程就是将空气通入污水中，并以微小气泡的形式从水中析出成为载 体，使污水中的污染物质黏附在气泡上，形成汽、水、颗粒（油）三相体系，然后随气 泡浮升到水面，从而使污染物质得以从污水中分离出来。 各种物质被水湿润的程度，可用它们与水的接触角θ表示。θ<90°为亲水性物质， θ>90°为疏水性物质。θ→0°，这种物质不易与气泡黏附，不能用气浮法去除；θ→ 180°，这种物质易与气泡黏附，宜用浮选法去除。 （2）亲水颗粒与浮选 亲水性颗粒，必须用浮选剂使其表面改变为疏水性而能与气泡黏附。浮选剂还能使 污水中的空气形成稳定的小气泡，有利于气浮，因此浮选剂又称起泡剂。 浮选剂大多数由极性——非极性分子组成，O—，圆头端表示极性基，易溶于水， 尾端表示非极性基，疏水。故其也叫两亲分子，对水和气泡都有亲和作用。 浮选剂能否起作用，首先在于它的极性端能否附着在亲水性污染物质的表面，而其 气浮能力的强弱取决于其非极性端碳链的长短，当浮选剂被吸附在亲水物质的表面后， 其非极性端则朝向于水，这样，亲水性物质的表面即转变为疏水性的，从而能够与气泡 黏附，并随其上浮到水面。 （3）界面电现象与破乳 界面电现象：污水中的污染物质，由于受到水中各种离子或两亲分子的作用，产生 吸附现象，从而使污染物质表面带有电荷。 以乳化油为例，之所以形成稳定的乳化状态，是由于污水中含有某些表面活性物质 LAS 所造成的。LAS 能够减少液体表面张力，也是有两亲分子形成，但其非极性端却先 吸附在油粒内，极性端则伸向水中，由此导致油珠界面被包围了一层负电荷，产生双电 层现象，其电位阻碍着油珠的互相聚并，使乳化油成为稳定体系。该稳定体系是一种油 粒分散体系，是一种油性胶体溶液。 此外，污水中的亲水性固体粉末，如黏土，θ<90°，其小部分被油润湿，大部分被 水润湿。油珠被其包围覆盖而难以聚并，形成稳定的乳化油体系，这种粉末称为固体乳 化剂。 从污水处理的要求来看，乳化是不利的，最简单的方法就是防止 LAS 及砂土之类
过滤机理：迁移、附着和脱落三方面：
1）迁移（阻力截留） 悬浮颗粒脱离流线与滤料颗粒接触。 悬浮物颗粒（大）→表
层滤料的空隙中→ 滤膜（滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高）属于阻
力截留或筛滤百度文库用。
2）附着（接触絮凝） 悬浮颗粒与滤料颗粒进行吸附，不再脱落。滤料表面形成较
大的比表面积，具有较强的吸附能力。属于接触凝聚作用。
(1) 定常态下，在与流动方向垂直的截面上没有流速分布； (2) 在反应器的各个截面上，物料的浓度不随时间变化； (3) 流体流动方向上不存在流体质点的混合，无返混现象； (4) 所有流体质点具有相同的停留时间 t，且等于反应时间 t。 完全混合式反应器（CSTR）——指刚进入反应器的物料与已存在的物料达到瞬
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的固体颗粒物混入含油污水中。 破乳（脱稳）：使油粒分散质所形成的稳定分散体系脱稳。在这一过程中，主要采用
投加各种混凝剂和凝聚剂等措施。 向污水中投入电解质，以压缩双电层，使其达到电中和，而促使油粒互相凝聚。投
加混凝聚，如硫酸铝、氯化亚铁、三氯化铁等，即可压缩油珠的双电层，又能吸附污水 中的固体粉末，使其凝聚。
1.吸附 1）大孔、过度孔、小孔在吸附过程中起的作用 活性炭大孔主要为吸附质的扩散提供通道，使吸附质通过此通道扩散到过度孔和小
孔中去，因此吸附质的扩散速率受大孔影响。 活性炭的过度孔除为吸附质的扩散提供通道，使吸附质通过它扩散到小孔中去而影
响吸附质的扩散速率外，当吸附质的分子直径较大时，这时小孔几乎不起作用，活 性炭对吸附质的吸附只要靠过度孔完成。 小孔表面积占总表面积的 95%以上，所以吸附量主要靠小孔支配。、 2）吸附量：指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。 3）Langmuir 吸附等温式：Langmuir 公式是一种单分子吸附模式，即恒温下均一表面上 的单层可逆吸附平衡。
ρ——吸附平衡浓度，g/L。 影响因素： 吸附剂的性质
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吸附剂的加工条件，比表面积和孔的结构对吸附的热力学有极大的影响。 水处理 中，一般选择过度孔比较发达的活性炭。 吸附质的性质
1）一般吸附质的溶解度越高，越容易被吸附；2）极性的吸附剂易于吸附极性的吸 附质，非极性的吸附剂易于吸附非极性的吸附质；3）有机吸附质分子的大小和不饱和度 对吸附也有影响；4）吸附质的浓度对吸附也有影响，一般增加吸附质浓度会增加吸附 量，但浓度增加到一定程度之后，吸附量不再随着吸附质浓度的提高而增加，此时吸附 剂已经达到饱和状态。 污水的 pH
3）脱落反冲洗（逆流冲洗、空气泡冲洗）时滤层膨胀一定高度，处于流化状态，进
行悬浮颗粒物的去除。高速反冲洗水流的水力冲刷作用与水里旋转过程中碰撞、摩擦使
滤料上的颗粒物脱落下来。
配水系统：在承托层下面，其作用在于使冲洗水在 整个滤池平面上均匀分布。配水不均会引起部分滤 层膨胀甚至局部承托层移动，造成漏砂现象。配水 系统分为大阻力配水系统和小阻力配水系统。
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目的：主要用来去除污水中呈悬浮状态的固体污染物，物理处理法大部分只能完成 一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD 去除率可以达到 30%左右，达不到排放 标准。
（2）二级处理： 二级处理是在一级处理的基础上，利用生物化学作用，对污水进行进一步的处理。 目的：污水处理的二级处理主要用于去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质 （如 BOD，COD 等物质），去除率可达 90%以上，使有机污染物达到排放标准；悬浮物 去除率达 95%，出水效果好。 （3）三级（深度）处理（增加部分）： 三级处理可以进一步的处理一级、二级处理过程中没有处理的难降解的有机物、氮 和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。所采用的主要方法有生物脱氮除磷法， 混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。 6. CSTR、PFR 流动方向的特点，二者的优势不足：