水質(zhì)工程學(xué)下

1、水質(zhì)工程學(xué)（下）南華大學(xué) 20022003 年度考試試卷（水 001,002）問答題（共計(jì) 5 小題，每小題 8 分，共計(jì) 40 分）1、污水中污染物分，哪幾類？污水中可生物降解有機(jī)物的降解分為哪幾個(gè)階段？2、何謂沉淀池的表面負(fù)荷？它的物理意義是什么？沉淀池在深度方向與寬度方向的水流速度分布不均勻?qū)腋∥锏娜コ视泻斡绊懀?、何謂吸附等溫線？常見的吸附等溫線有哪幾種類型？吸附等溫式有哪幾種類型？吸附等溫式有哪幾種形式？4、生物脫氮的過程有哪幾個(gè)階段？目前最常用的生物脫氮工藝流程是哪一種？5、分別舉出含氧廢水、含銘廢水、含酚廢水的兩種處理方法？二、利用低基質(zhì)濃度下基質(zhì)降解的生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式，

2、推導(dǎo)出完全混合曝氣池穩(wěn)定條件下的基質(zhì)降解關(guān)系式？（8 分）三、論述氣浮時(shí)廢水中表面活性物質(zhì)對(duì)氣浮處理的影響？（8 分）四、簡述污泥厭氧消化的影響因素？（10 分）五、簡要闡述生物膜凈化反應(yīng)中物質(zhì)的傳遞過程？（8 分）六、畫出圓形曝氣沉淀池的構(gòu)造，并說明各部位的功能？（10 分）七、計(jì)算題（第 1 小題 10 分，第 2 小題 6 分，共計(jì) 16 分）1、某城市平均日 7水流量為 5000m3/d,Kd=1.1；Kh=1.2;污水 BOD5=200mg/L,初沉池 BOD5去除效率為 20%?，F(xiàn)按推流式曝氣池設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)為：曝氣池內(nèi) MLSS=300mg/L,DO=1.5mg/L,f=0.75

3、,設(shè)計(jì)水溫 30C,污泥負(fù)荷率 Ns=0.3kgBOD5/kgMLSS?d。生化反應(yīng)系數(shù)為 Y=0.5,kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝氣器，其氧的轉(zhuǎn)移效率 EA=15%,a=0.9,0=0.95,伊（30=C.6mg/L,Cs（20=9.2mg/L,曝氣器距水面 4.00m,二沉池中活性污泥成層沉淀的沉速 U=0.4mm/S。要求處理后出水的 BODsg208106.7m3GL1.5一、問答題（共 5 小題，每小題 6 分，共計(jì) 30 分）1、何謂水環(huán)境容量？它包括哪幾部分？2、根據(jù)斯托克斯公式，影響自由沉淀顆粒速度 U 有哪些影響因素？3、用石灰石對(duì)硫酸廢水進(jìn)行過濾中和

4、時(shí)應(yīng)注意什么問題？目前最常用的石灰石過濾中和是哪種形式？它有何優(yōu)點(diǎn)？4、吸附工藝中，何謂吸附帶與穿透曲線？靜態(tài)吸附時(shí)，當(dāng)吸附劑與吸附質(zhì)達(dá)到吸附平衡時(shí)（此時(shí)吸附劑未飽和），再往廢水中投加吸附質(zhì)，請(qǐng)問吸附平衡是否被打破？吸附劑吸附量是否有變化？5、卡門過濾方程式的物理意義是什么？二、推導(dǎo)活性污泥微生物每日在曝氣池的凈增殖量的公式。（10 分）三、簡述污泥厭氧消化的影響因素，并說明在操作上應(yīng)如何進(jìn)行控制，以維持較好的消化進(jìn)程？（10 分）四、畫出 A2/O 工藝流程圖，并說明各反應(yīng)器的主要功能及該工藝流程存在的主要問題。（10 分）五、簡述生物膜的構(gòu)造及其進(jìn)行生化反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的傳遞過程。（8 分）六、

5、畫出部分回流加壓溶氣氣浮工藝流程圖，并說明各部分的作用。（8 分）七、計(jì)算題（第 1 小題 8 分，第 2 小題 16 分，共計(jì) 24 分）1、某居民小區(qū)平均日污水量為 600m3/d,原污水 BOD5為 180mg/L,經(jīng)一級(jí)處理，其 BOD5去除率為 25%o 要求處理水的 BOD520mg/Lo 二級(jí)處理采用生物轉(zhuǎn)盤處理，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：NA=13gBOD5/（m2?d）,Nq=90L/（m2?d）,盤片直徑為 3.0m,求：（1（盤片總面積（m2）（2）盤片總片數(shù)2、某市平均污水流量為 46000m3/d,Kz=Kd?Kh=1.1X1.2。污水 BOD5=160mg/L,一級(jí)處理 BOD

6、5去除率為 25%o二級(jí)處理擬用推流式鼓風(fēng)曝氣工藝，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：曝氣池混合液污泥濃度 X=3200mg/L,DO=2.0mg/L,f=0.75,設(shè)計(jì)水溫 25C,污泥負(fù)荷率 Ns=0.32kgBOD5/（kgMLSS?d）。生化反應(yīng)系數(shù)為：丫=0.55,Kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝氣器，EA=16%,a=0.95,0=0.9,P=1,Cs（25）=8.4mg/L=9.2mg/L。曝氣器距水面3.5m,二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s,要求處理水 BODs20mg/Lo請(qǐng)計(jì)算：（1）曝氣池的容積（m3）。（2）每日需排除的剩余污泥量（kg/d）。（3）平均時(shí)、最

7、大時(shí)需氧量。（4）平均時(shí)、最大時(shí)供氣量。（5）二沉池沉淀表面積。一、問答題（共 5 小題，每小題 6 分，共計(jì) 30 分）1、何謂水環(huán)境容量？它包括哪幾部分？答：在滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的條件下，水體所能接納的最大允許污染物負(fù)荷量，又稱水體納污能力。它包括差值容量與同化容量。2、根據(jù)斯托克斯公式，影響自由沉淀顆粒速度 U 有哪些影響因素？答：a、影響沉速 U 的決定因素是pg-Py,當(dāng)Pgpy時(shí) U 為正，顆粒下沉;pg=py時(shí)顆粒在水中隨機(jī)。b、流速 U 與顆粒直徑 d2成正比。c、U 與液體粘滯度 v 成反比。3、用石灰石對(duì)硫酸廢水進(jìn)行過濾中和時(shí)應(yīng)注意什么問題？目前最常用的石灰石過濾中和是哪種

8、形式？它有何優(yōu)點(diǎn)？答：由于硫酸鈣在水中的溶解度很小，此鹽不僅形成沉淀，而且當(dāng)硫酸濃度很高時(shí)，在藥劑表面會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣的覆蓋層，影響和阻止中和反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，所以應(yīng)控制廢水的極限濃度，目前常用的是恒濾速升流膨脹中和濾池，優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，出水 pH 值比較穩(wěn)定，沉渣量少。4、吸附工藝中，何謂吸附帶與穿透曲線？靜態(tài)吸附時(shí)，當(dāng)吸附劑與吸附質(zhì)達(dá)到吸附平衡時(shí)（此時(shí)吸附劑未飽和），再往廢水中投加吸附質(zhì)，請(qǐng)問吸附平衡是否被打破？吸附劑吸附量是否有變化？答：吸附帶是指正在發(fā)生吸附作用的那段填充層。以通水時(shí)間 t（或出水量 Q）為橫坐標(biāo)，以出水中吸附質(zhì)濃度 C 為縱坐標(biāo)所繪制的曲線稱為穿透曲線。靜態(tài)吸附時(shí)，當(dāng)吸附劑

9、與吸附質(zhì)達(dá)到吸附平衡時(shí)（此時(shí)吸附劑未飽和） ，再往廢水中投加吸附質(zhì)，吸附平衡將被打破，吸附劑吸附量增加。5、卡門過濾方程式的物理意義是什么？答：卡門公式描述了在壓力一定的條件下過濾時(shí)，濾過單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的干固體重量與濾餅阻力的關(guān)系。二、推導(dǎo)活性污泥微生物每日在曝氣池的凈增殖量的公式。（10 分）解：單位曝氣池容積內(nèi)活性污泥的凈增殖速度為dxdxdxdtgdtsdte其中：dtY央dtu-KdXvdtedxdt活性污泥微生物凈增值速度；dxdt活性污泥微生物合成速度;dsdt活性污泥微生物對(duì)有機(jī)物的降解速率;uY產(chǎn)率系數(shù)，即微生物酶代謝 1KgBOD 所合成的MLVSSKg 數(shù);

10、Kd活性污泥微生物自身氧化率；Xv混合液揮發(fā)性懸浮物固體濃度。活性污泥微生物每日在曝氣池內(nèi)的凈增殖量為：XYSaSeQKdVXvSa、Se分別為進(jìn)出水中有機(jī)物的濃度；Q(Sa-Se)每日有機(jī)污染物降解量，kg/d；VXv曝氣池內(nèi)混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量，kg。三、簡述污泥厭氧消化的影響因素，并說明在操作上應(yīng)如何進(jìn)行控制，以維持較好的消化進(jìn)程？(10 分)答：污泥厭氧消化的影響因素有：溫度因素；生物固體停留時(shí)間與負(fù)荷；攪拌和混合；營養(yǎng)與 C/N比；氮的守恒與轉(zhuǎn)化；有毒物質(zhì)；酸堿度、pH 值和消化液的緩沖作用?？刂粕线x擇合適的消化池投配率，進(jìn)行充分混合和攪拌，選擇合適的 C/N 比。四、畫出 A

11、2/O 工藝流程圖，并說明各反應(yīng)器的主要功能及該工藝流程存在的主要問題。(10 分)答：工藝流程圖如下圖，剩余污泥(1)厭氧反應(yīng)器：主要功能是釋放磷同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化；(2)缺氧反應(yīng)器：首要功能是脫氮；(3)好氧反應(yīng)器：去除 BOD,消化和超量吸收磷。存在的問題：(1)除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高；(2)脫氮效果也難于進(jìn)一步提高；(3)進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧， 減少停留時(shí)間， 防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但循環(huán)混合液中的溶解氧濃度過高對(duì)缺氧反應(yīng)器有干擾。五、簡述生物膜的構(gòu)造及其進(jìn)行生化反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的傳遞過程。(8 分)答：生物膜由里至外主

12、要是由厭氧層、好氧層、附著水層、流動(dòng)水層構(gòu)成，空氣中的氧溶解于流動(dòng)水層從那里通過附著水層傳遞給生物膜，供微生物用于呼吸，污水中的有機(jī)污染物則由流動(dòng)水層傳遞給附著水層然后進(jìn)入生物膜，并通過細(xì)菌的代謝活動(dòng)而被降解，微生物的代謝產(chǎn)物如 H2O 等則通過附著水層進(jìn)入流動(dòng)水層隨其排出，而 CO2及厭氧層分解產(chǎn)物如 H2S、NH3以及 CH4則從水層逸出進(jìn)入空氣。六、畫出部分回流加壓溶氣氣浮工藝流程圖，并說明各部分的作用答：流程圖如下，由上得活性污泥微生物增殖的基本方程式為:dxdsY-dtuKdXv（8 分）內(nèi)循環(huán)刮渣機(jī)壓縮I 空I 氣加壓泵部分回流加壓溶氣氣浮工藝流程圖加壓泵：提供壓力水；空氣進(jìn)氣：提

13、供空氣；壓力溶氣罐：進(jìn)行加壓溶氣，使水和空氣充分接觸，加強(qiáng)空氣溶解;減壓閥：釋放壓力，將溶于水的顆粒以極小的氣泡形式釋放出來；刮渣機(jī)：刮除氣浮渣從池上部排除；集水管和回流清水管：集水和回流。七、計(jì)算題(第 1 小題 8 分，第 2 小題 16 分，共計(jì) 24 分)1、某居民小區(qū)平均日污水量為 600m3/d,原污水 BOD5為 180mg/L,經(jīng)一級(jí)處理，其 BOD5去除率為 25%o 要求處理水的 BOD520mg/Lo 二級(jí)處理采用生物轉(zhuǎn)盤處理，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：NA=13gBOD5/(m2?d),Nq=90L/(m2?d),盤片直徑為 3.0m,求：(1(盤片總面積(m2)(2)盤片總片數(shù)解

14、：經(jīng)一級(jí)處理，BOD5為 180X(1-25%)=135mg/L(1)盤片總面積：按 NA計(jì)算，A=6001356231m213按 Nq計(jì)算，A=-6006667m20.09為穩(wěn)妥計(jì)，采用 6667m2(2)盤片總片數(shù)，按公式計(jì)算如下所以，盤片總面積為 6667m2,盤片總片數(shù)為 472 片2、某市平均污水流量為 46000m3/d,Kz=Kd?Kh=1.1X1.2。污水 BOD5=160mg/L,一級(jí)處理 BOD5去除率為 25%。二級(jí)處理擬用推流式鼓風(fēng)曝氣工藝，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：曝氣池混合液污泥濃度 X=3200mg/L,DO=2.0mg/L,f=0.75, 設(shè) 計(jì) 水 溫 25C, 污 泥

15、負(fù) 荷 率 Ns=0.32kgBOD5/(kgMLSS?d) 。 生 化 反 應(yīng) 系 數(shù) 為 ：Y=0.55,Kd=0.05,a=0.5,b=0.15。采用微孔曝氣器，EA=16%,a=0.95,0=0.9,P=1,Cs(25)=8.4mg/L=9.2mg/L。曝氣器距水面3.5m,二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s,要求處理水 BODs20mg/Lo請(qǐng)計(jì)算：(1)曝氣池的容積(m3)。(2)每日需排除的剩余污泥量(kg/d)。進(jìn)水進(jìn)水室氣浮池出水管浮渣排除FH減壓閥0.637666732472n-出水(3)平均時(shí)、最大時(shí)需氧量。(4)平均時(shí)、最大時(shí)供氣量。(5)二沉池沉淀表面積。解：進(jìn)

16、入曝氣池的 BOD5量為 160X(1-25%)=120mg/L(1)曝氣池的容積取二座曝氣池，每座容積為(2)每日需排除的剩余污泥量VQSa46000120NsX0.323200V=5391/2=2695.5m3。由fMLVSS應(yīng)可知XVfX0.75MLSSX活性污泥微生物每日在曝氣池內(nèi)的凈增殖量為XYSaSeQKdVXv1883.1kg/d(3)平均時(shí)、最大時(shí)需氧量最大時(shí)需氧量：由 K=1.2 得(4)平均時(shí)、最大時(shí)供氣量其中 Pb=1.013X105+9cx103X3.5=1.356X105Pa0.55120204600010330.055391240010GsRo100Ro0.3EARCs(20)?Csb(T)T20?1.024最大時(shí)RomaxRo1709.218.25%0.950.918.7421.0242520Gs=249/(0.3X0.16)X100=5188m3/h1969.