水污染控制工程第三版習(xí)題答案

1、高廷耀，顧國(guó)維，周琪. 水污染控制工程（下冊(cè)）. 高等教育出版社.2007一、污水水質(zhì)和污水出路（總論）1 簡(jiǎn)述水質(zhì)指標(biāo)在水體污染控制、污水處理工程設(shè)計(jì)中的作用。答：水質(zhì)污染指標(biāo)是評(píng)價(jià)水質(zhì)污染程度、進(jìn)行污水處理工程設(shè)計(jì)、反映污水處理廠處理效果、開(kāi)展水污染控制的基本依據(jù)。2 分析總固體、溶解性固體、懸浮性固體及揮發(fā)性固體指標(biāo)之間的相互聯(lián)系，畫(huà)出這些指標(biāo)的關(guān)系圖。答：水中所有殘?jiān)目偤头Q為總固體（TS）,總固體包括溶解性固體（ DSS和懸浮性固體（SS）。水樣經(jīng)過(guò)濾后，濾液蒸干所得的固體即為溶解性固體（DS）,濾渣脫水烘干后即是懸浮固體（SS）。固體殘?jiān)鶕?jù)揮發(fā)性能可分為揮發(fā)性固體（VS）和固定T

2、固體（FS）。將固體在600c的溫度下灼燒，揮發(fā)掉的即市是揮發(fā)性固體（VS）,灼燒殘?jiān)鼊t是固定性固體（FS）。溶解性固體一般表示鹽類的含量，懸浮固體表示水中不溶解的固態(tài)物質(zhì)含量，揮發(fā)性固體反映固體的有機(jī)成分含量。關(guān)系圖3生化需氧量、化學(xué)需氧量、總有機(jī)碳和總需氧量指標(biāo)的含義是什么？分析這些指標(biāo)之間的聯(lián)系與區(qū)別。答：生化需氧量（BOD :水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量稱為生化需氧量。化學(xué)需氧量（COD :在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO、H2O所消耗的氧量?？傆袡C(jī)碳（TOC :水樣中所有有機(jī)污染物的含碳量?？傂柩趿浚═OD :有機(jī)物除碳外，還含有氫、氮、硫等元素，當(dāng)有機(jī)物全都

3、被氧化時(shí)，碳被氧化為二氧化碳，氫、氮及硫則被氧化為水、一氧化氮、二氧化硫等，此時(shí)需氧量稱為總需氧量。這些指標(biāo)都是用來(lái)評(píng)價(jià)水樣中有機(jī)污染物的參數(shù)。生化需氧量間接反映了水中可生物降解的有機(jī)物量?；瘜W(xué)需氧量不能表示可被微生物氧化的有機(jī)物量，此外廢水中的還原性無(wú)機(jī)物也能消耗部分氧。總有機(jī)碳和總需氧量的測(cè)定都是燃燒化學(xué)法，前者測(cè)定以碳表示，后者以氧表示。TOC TOD勺耗氧過(guò)程與 BOD的耗氧過(guò)程有本質(zhì)不同，而且由于各種水樣中有機(jī)物質(zhì)的成分不 同，生化過(guò)程差別也大。各種水質(zhì)之間TOC TOD BOM存在固定關(guān)系。在水質(zhì)條件基本相同的條件下，BODW TOD或TOC之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。4水體自凈有哪幾

4、種類型？氧垂曲線的特點(diǎn)和使用范圍是什么？答：水體自凈從凈化機(jī)制來(lái)看，可分為：物理凈化、化學(xué)凈化和生物凈化。氧垂曲線適用于一維河流和不考慮擴(kuò)散的情況。特點(diǎn)5試論排放標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)、環(huán)境容量之間的聯(lián)系。 答：環(huán)境容量是水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指定的基本依據(jù)，而水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則是排放標(biāo)準(zhǔn)指定的依 據(jù)。6我國(guó)現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有哪幾種？各標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍及相互關(guān)系是什么？答：我國(guó)現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有濃度標(biāo)準(zhǔn)和總量控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)地域管理權(quán)限又可分為國(guó)家排放標(biāo) 準(zhǔn)、地方排放標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)基本上都是濃度標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按照污水排放去向，規(guī)定了水污染物最高允許排放濃度，適用于排污單位水污染物

5、的 排放管理，以及建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收及其投產(chǎn)后 的排放管理。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)部分行業(yè)排放廢水的特點(diǎn)和治理技術(shù)發(fā)展水平，國(guó)家對(duì)部分行業(yè)制定了國(guó)家行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)：省、直轄市等根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和管轄地水體污染空制需要，可以依據(jù)中華人民 共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法、中華人民共和國(guó)水污染仿治法制定地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)可 以增加污染物控制指標(biāo)，但不能減少；可以提高對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不能降低標(biāo)準(zhǔn)。二、污水的物理處理1 試說(shuō)明沉淀有哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？并討論各種類型的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別，各適用在哪 些場(chǎng)合？課后習(xí)題有答案2設(shè)置沉砂池的目的是什么？曝氣沉砂池的工作

6、原理與平流式沉砂池有何區(qū)別？答：沉砂池的設(shè)置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相對(duì)密度較大的無(wú)機(jī)顆粒，以免影響后續(xù)處 理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。沉砂池的工作原理是以重力分離或離心力分離為基礎(chǔ)，即控制進(jìn)入沉砂池的污水流速或旋流速 度，使相對(duì)密度大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)顆粒則隨水流帶走。平流式沉砂池是通過(guò)控制進(jìn)入的污水流速，以重力分離無(wú)機(jī)顆粒；而曝氣沉砂池是由于曝氣作 用，在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，整個(gè)池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進(jìn)的流動(dòng)形式，無(wú)機(jī)砂粒由于離心力作用而沉入集砂槽中。3水的沉淀法處理的基本原理是什么？試分析球形顆粒的靜水自由沉降（或上浮）的基本規(guī) 律，影響沉淀或上浮的因素有哪些？ 答：水的沉淀處理的基

7、本原理是利用水中懸浮顆粒的密度比水大，在重力作用下，懸浮物下沉而實(shí)現(xiàn)懸浮物與廢水分離。Fi、F2分別表示球形顆粒的重力和水對(duì)顆粒的浮力，則顆粒在水中的有效重量為（ 1）式中：d為球體顆粒的直徑；p s、p分別表示顆粒及水的密度；g為重力加速度。以F3表示水對(duì)顆粒沉淀的摩擦阻力，則（ 2）式中：A為顆粒在沉淀方向上的投影面積，對(duì)球形顆粒，A; u為顆粒沉速；入 為阻力系數(shù)。對(duì)于層流，結(jié)合式（1）和（2）,在Re< 1時(shí)，u式中：科為水的黏度。上式表明：（1）顆粒與水的密度差（ps- p）愈大，沉速愈快，成正比關(guān)系。當(dāng)ps> p時(shí)，顆粒下沉；當(dāng) ps< p時(shí)，顆粒上浮；當(dāng)ps=p

8、時(shí)，顆粒既不上浮也不下沉；（2）顆粒直徑愈大，沉速愈快，成正比的平方關(guān)系；（3）水的黏度愈小，沉速愈快，成反比關(guān)系。因水的黏度與水溫成反比，故提高水溫有利于加速沉淀。4.已知某小型污水處理站設(shè)計(jì)流量為 Q=400m3/h ,懸浮固體濃度 ss=250mg/L。設(shè)沉淀效率為 55%根據(jù)試驗(yàn)性能曲線查得 科0=2.8m/h ,污水的含水率為98%試為該處理站設(shè)計(jì)豎流式初沉 池。5已知某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)平均流量為Q=20000m3/d ，服務(wù)人口100000人，初沉污泥量按25g/ （人日），污泥含水率按 97%十算，試為該處理站設(shè)計(jì)曝氣沉砂池和平流式沉淀池。6加壓溶氣氣浮的基本原理是什么？有哪幾

9、種基本流程與溶氣方式？各有何特點(diǎn)？答案見(jiàn)課后習(xí)題7微氣泡與懸浮顆粒相黏附的基本條件是什么？有哪些影響因素？如何改善微氣泡與顆粒的 黏附性能？答：見(jiàn) 1-6章內(nèi)容概要。8氣固比的定義是什么？如何確定適當(dāng)?shù)臍夤瘫?？答：氣固比（a）的定義是溶解空氣量（A）與原水中懸浮固體含量（S）的比值，可用下式表示：氣固比選用涉及原水水質(zhì)、出水要求、設(shè)備、動(dòng)力等因素，對(duì)于所處理的廢水最好金國(guó)氣浮試驗(yàn)來(lái)確定氣固比，無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)一般取0.005-0.06 ，廢水中懸浮固體濃度不高時(shí)取下限，如選用 0.005-0.006 ；但懸浮固體較高時(shí)，可選用上限，如氣浮用語(yǔ)剩余污泥濃縮時(shí)氣固比一般采用 0.03-0.04 。9在

10、廢水處理中，氣浮法與沉淀法相比較，各有何缺點(diǎn)？答：10某工業(yè)廢水水量為1200 m3/d ，水中懸浮固體濃度為800 mg/L ，需要進(jìn)行氣浮法預(yù)處理，請(qǐng)為其設(shè)計(jì)平流式氣浮池處理系統(tǒng)。11 如何改進(jìn)及提高沉淀或氣浮分離效果？答：由式可知，通過(guò)采取相應(yīng)的措施，增大懸浮顆粒的直徑，減小流體的黏度等都能提高沉淀或氣浮分離效果。如：通過(guò)混凝處理增大顆粒粒徑，提高水溫以減小水的黏度。另外，也可以減小氣泡直徑來(lái)提高氣浮分離效果。三、污水的生物處理基本概念1 簡(jiǎn)述好氧和厭氧生物處理有機(jī)污水的原理和使用條件。答：污水生物處理是利用自然界中廣泛分布的個(gè)體微小、代謝營(yíng)養(yǎng)類型多樣、適應(yīng)能力強(qiáng)的微生物的新陳代謝作用，

11、對(duì)污水進(jìn)行凈化的處理方法。好氧生物處理是在水中存在溶解氧的條件下（即水中存在分子氧）。利用好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無(wú)害化的處理方法；厭氧生物處理是在水中既無(wú)分子氧又無(wú)化合態(tài)氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。2某種污水在一連續(xù)進(jìn)水和完全均勻混合的反應(yīng)器進(jìn)行處理，假設(shè)反應(yīng)是不可逆的，且符合一級(jí)反應(yīng)（v=kSA）,反應(yīng)速率常數(shù) k為0.5d-1,求解當(dāng)反應(yīng)池容積為20 m3、反應(yīng)效率為98%寸, 該反應(yīng)器能夠處理的污水流量為多大？3簡(jiǎn)述城鎮(zhèn)污水生物脫氮過(guò)程的基本步驟。答：污水生物脫氮過(guò)程氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用。（ 1 ）氨化：微生物分解有機(jī)氮化

12、合物產(chǎn)生氨的過(guò)程稱為氨化反應(yīng)。在氨化微生物作用下，有機(jī)氮化合物在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。（ 2）硝化反應(yīng)：在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2- ）和硝酸鹽（ NO3-）。（3）反硝化反應(yīng)：在缺氧條件下，NO-和NO-在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)狻?簡(jiǎn)述生物除磷的原理。四、活性污泥法1 活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？答：活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)廢水一類好氧生物的處理方法。活性污泥法處理流程包括曝氣池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系統(tǒng)等基本組成部分。圖如書(shū) 251廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，進(jìn)入曝氣池與池內(nèi)的活性污泥混合成混合液，并在池內(nèi)充

13、分曝氣，一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與活性污泥充分接觸；另一方面，通過(guò)曝氣，向活性污泥供氧，保持好氧條件，保證微生物的正常生長(zhǎng)。廢水中有機(jī)物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液進(jìn)入二次沉淀池，進(jìn)行固液分離，凈化的廢水排出。大部分二沉池的沉 淀污泥回流到曝氣池進(jìn)口，與進(jìn)入曝氣池的廢水混合。2常用的活性污泥法曝氣池的基本形式有哪些？答：曝氣池實(shí)質(zhì)上是一個(gè)反應(yīng)器，它的池型與所需的水力特征及反應(yīng)要求密切相關(guān)，主要分為推流式、完全混合式、封閉環(huán)流式及續(xù)批式四大類。3活性污泥法有哪些主要運(yùn)行方式？各運(yùn)行方式有何特點(diǎn)？答：活性污泥法主要運(yùn)行方式有：普通曝氣法、漸減曝氣法、階段曝氣法、吸附

14、再生（接觸穩(wěn) 定）法、吸附生物降解工藝、延時(shí)曝氣法、純氧曝氣法和間歇活性污泥法。特點(diǎn)：普通曝氣法：在曝氣池內(nèi)，廢水有機(jī)物濃度和需氧量沿池長(zhǎng)逐步下降，而供氧量沿池長(zhǎng)均勻分布，可能出現(xiàn)前段供氧不足，后段供氧過(guò)剩的現(xiàn)象。這種活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)在于因曝氣時(shí)間長(zhǎng)而處理效率高，一般 BOD除率為90395%特別適用于處理要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水； 但它存在著較為嚴(yán)重的缺陷。（其他在課后習(xí)題）4解釋污泥泥齡的概念，說(shuō)明它在污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中的作用。答：污泥泥齡為在處理系統(tǒng)中微生物的平均停留時(shí)間。污泥泥齡是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的重要參數(shù)，在理論上也有重要意義。以污泥泥齡作 為生物處理的控制參數(shù)

15、，其重要性是明顯的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)控制污泥泥齡，可以控制微生物的比增 長(zhǎng)速率及系統(tǒng)中微生物的生理狀態(tài)。5從氣體傳遞的雙膜理論，分析氧傳遞的主要影響因素。答：影響氧傳遞速率的主要因素為氣相中氧分壓、液相中氧的濃度梯度、氣液之間的接觸面積和接觸時(shí)間、水溫、污水的性質(zhì)、水流的紊亂程度等。（ 1 ）廢水水質(zhì)：污水中含有各種雜質(zhì)，對(duì)氧的傳遞會(huì)產(chǎn)生一定的影響。其中主要是溶解性有機(jī)物，特別是某些表面活性物質(zhì)，他們會(huì)在氣液界面處集中，形成一層分子膜，增加氧傳遞的阻力，影響氧分子的擴(kuò)散。（ 2）水溫：水溫對(duì)氧傳遞影響較大，水溫上升，水的餓黏度降低，液膜厚度減小，擴(kuò)散系數(shù)提高，KLa值增高；反之，則 KLa值降低。水溫

16、對(duì)溶解氧飽和度Cs值也會(huì)產(chǎn)生影響。隨著溫度的增加，KLa值增大，CS值降低，液相中氧的濃度梯度有所減小。因此，水溫對(duì)氧轉(zhuǎn)移有兩種相反 的影響，但并不是完全抵消，總的來(lái)說(shuō)，水溫降低有利于氧的轉(zhuǎn)移。（3）氧分壓：G值除了受到污水中溶解鹽及溫度的影響外，自然還受到氧分壓或氣壓的影 響，氣壓降低，Cs值也隨之下降；反之則提高。6生物脫氮、除磷的環(huán)境條件要求和主要影響因素是什么？說(shuō)明主要生物脫氮、除磷工藝的 特點(diǎn)。答：生物脫氮、除磷影響因素有：（1）環(huán)境因素，如溫度、泥齡、各反應(yīng)區(qū)的水力停留時(shí)間、二沉池的沉淀效果；（3）污水成分，如污水中易降解有機(jī)常用脫氮除磷工藝性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在好氧前去除BOD節(jié)能；硝化

17、前產(chǎn)生堿度；前缺氧具有選擇池的作用工藝過(guò)程簡(jiǎn)單；水力停留時(shí)間短；污泥沉降性能好；聚磷菌碳源豐富，除磷效果好同時(shí)脫氮除磷；反硝化過(guò)程為硝化提供堿度；水力停留時(shí)間短；反硝物濃度，BODW N、P的比值等。工藝名稱AN/OAP/OA2/OpH、 DO；（2）工藝因素，如污泥污水成分，如污水中易降解有機(jī)缺點(diǎn)脫氮效果受內(nèi)循環(huán)比影響；可能存在諾卡氏菌的問(wèn)題；需要控制循環(huán)混合液的DO如有硝化發(fā)生除磷效果會(huì)降低；工藝靈活性差回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對(duì)除磷效果有影響；脫氮受回流比倒置A2/OUCT改良 BardenphoPhoStripSBRM變形工藝化過(guò)程同時(shí)除去有機(jī)物；污泥沉降性能好同時(shí)脫氮除磷；厭氧

18、區(qū)釋磷無(wú)硝酸鹽的影響；無(wú)混合液回流，流程簡(jiǎn)單，節(jié)能；反硝化過(guò)程同時(shí)除去有機(jī)物；好氧吸磷充分；污泥沉降性能好；減少了進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的硝酸鹽量，提高了除磷效率；對(duì)有機(jī)物濃度偏低的污水，除磷效率有所改善；脫氮效果好脫氮效果優(yōu)秀；污泥沉降性能好易于與現(xiàn)有設(shè)施結(jié)合及改造；過(guò)程靈活性好；除磷性能不受進(jìn)水有機(jī)物濃度限制；加藥量比采用化學(xué)沉淀法小很多；出水磷酸鹽濃度可穩(wěn)定小于1mg/L可同時(shí)脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低SS出水；耐受水力沖擊負(fù)荷；操作靈活性好影響；聚磷菌和反硝化菌都需要易 降解有機(jī)物厭氧釋磷得不到優(yōu)質(zhì)降解碳源；無(wú) 混合液回流時(shí)總氮去除效果不高操作較為復(fù)雜；需增加附加回流系統(tǒng)池體分隔較多；池體容積較大

19、需要投加化學(xué)藥劑；混合液需保持較高DO濃度，以防止磷在二沉池中釋放；需附加的池體用于磷的解吸；如使用石灰可能存在結(jié)垢問(wèn)題同時(shí)脫氮除磷時(shí)操作復(fù)雜；潷水設(shè)施的可靠性對(duì)出水水質(zhì)影響大；設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜；維護(hù)要求高，運(yùn)行對(duì)自動(dòng)控制依賴性強(qiáng)；池體容積較大7如何計(jì)算生物脫氮、除磷系統(tǒng)的曝氣池容積、曝氣池需氧量和剩余污泥量8如何計(jì)算生物脫氮系統(tǒng)反硝化池的容積9.仔細(xì)分析污水中 COD勺組成，并說(shuō)明它們?cè)谖鬯幚硐到y(tǒng)中的去除途徑。答：污水中COD勺組成如下圖。其中可生物降解的大多數(shù)被微生物降解；不可生物降解的溶解態(tài)COD!出水流走，顆粒態(tài) COD®入剩余污泥?？?COD可生物降解COD不可生物降解 COD易生物降解（ 溶解態(tài)）復(fù)雜有機(jī)物揮發(fā)性脂肪酸慢速生物降解（ 顆粒態(tài)）膠體態(tài)顆粒態(tài)溶解態(tài)顆粒態(tài)10二沉池的功能和構(gòu)造與一般沉淀池有什么不同？在二沉池中設(shè)置斜板為什么不能取得理想效果？答：二沉池的功能要考慮固液分離和污泥濃縮的要求；二沉池的構(gòu)造可與污水處理廠的初沉池類似，可以采用平流式、豎流式和輻流式。但在構(gòu)造上要注意以下幾點(diǎn)：（ 1 ）二沉池的進(jìn)水部分要仔細(xì)考慮，應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使污泥絮凝結(jié)大。（ 2）二沉池中污泥絮凝