水污染控制工程(下册)课后题答案整理打印完全版期末考研复习

水污染控制工程(下册)课后题答案整理打印完全版期末考研复习内容摘要：

混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若 BOD 值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。 （ c）硝化反应的适宜温度是 20~30℃， 15℃以下时，硝化反应速度下降， 5℃时完全停止。 （ d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄） SRTn，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为 3d。 SRTn 值与温度密切相关，温度低， SRTn 取值应相应明显提高。 （ e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的 NH4N、高浓度的 NOxN、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。 反硝化反应： 反硝化过程的影响因素： （ a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN3~5 时 ,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（ CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为 CO2 和 H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反 硝化。 （ b） pH：对反硝化反应，最适宜的 pH 是 ~。 pH 高于 8 或低于 6，反硝化速率将大为下降。 （ c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。 另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。 这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在 mg/L 以下。 （ d）温度：反硝化反应的最适宜温度是 20~40℃，低于 15℃反硝化反应速率最低。 为了保持一定的反 硝化速率，在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。 (2) 生物脱氮工艺 （ a）三段生物脱氮工艺： 将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。 （ b） Bardenpho 生物脱氮工艺： 设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。 为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。 曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能 ，防止在二沉池发生污泥上浮现象。 （ c）缺氧 —— 好氧生物脱氮工艺： 该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化生物脱氮系统。 反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。 生物除磷过程 需设置厌氧区和好氧区，同时活性污泥需要不断经过厌氧区磷释放和好氧区磷吸收，通过排除进过以后富含磷的污泥使污水中磷得以去除。 生物除磷的厌氧过程对污水中碳源的品质和数量有更高的要求，最理想的碳源为挥发性脂肪酸，其次为易发酵的有机物。 生物除磷影响因素： （ 1）厌氧环境条件 ： （ a）氧化还原电位： Barnard、 Shapiro 等人研究发现，在批式试验中，反硝化完成后， ORP 突然下降，随后开始放磷，放磷时 ORP 一般小于 100mV； （ b）溶解氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质； （ c） NOx浓度：产酸菌利用 NOx 作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质。 （ 2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物组成和性质， ASM 模型对其 进一步划分为： （ a） 1987 年发展的 ASM1: CODtot=SS+SI+XS+XI （ b） 1995 年发展的 ASM2: 溶解性与颗粒性： SA+SF+SI+XS＋ XI S 表示溶解性组分， X 表示颗粒性组分；下标 S溶解性， I 惰性， A 发酵产物， F 可发酵的易生物降解的。 （ 3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷须同时耗用更多的 BOD。 Rensink 和 Ermel 研究了污泥龄对除磷的影响，结果表明： SRT=30d 时，除磷效果 40%； SRT=17d 时，除磷效果 50%； SRT=5d 天时，除磷效果 87%。 同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。 （ 4） pH：与常规生物处理相同，生物除磷系统合适的 pH为中性和微碱性，不合适时应调节。 （ 5）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源 VFA。 （ 6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。 常用脱氮除磷工艺性能特点 工艺名称 优点 缺点 AN/O 在好氧前去除 BOD，节能；硝化前产生碱度；前缺氧具有选择池的作用 脱氮效果受内循环比影响；可能存在诺卡氏菌的问题；需要控制循环混合液的 DO AP/O 工艺过程简单；水力停留时间短；污泥沉降性能好；聚磷菌碳源丰富，除磷效果好 如有硝化发生除磷效果会降低；工艺灵活性差 A2/O 同时脱氮除磷；反硝化过程为硝化提供碱度；水力停留时间短；反硝化过程同时除去有机物；污泥沉降性能好 回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；脱 氮受回流比影响；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物 倒置 A2/O 同时脱氮除磷；厌氧区释磷无硝酸盐的影响；无混合液回流，流程简单，节能；反硝化过程同时除去有机物；好氧吸磷充分；污泥沉降性能好； 厌氧释磷得不到优质降解碳源；无混合液回流时总氮去除效果不高 UCT 减少了进入厌氧区的硝酸盐量，提高了除磷效率；对有机物浓度偏低的污水，除磷效率有所改善；脱氮效果好 操作较为复杂；需增加附加回流系统 改良 Bardenpho 脱氮效果优秀；污泥沉降性能好 池体分隔较多；池 体容积较大 PhoStrip 易于与现有设施结合及改造；过程灵活性好；除磷性能不受进水有机物浓度限制；加药量比采用化学沉淀法小很多；出水磷酸盐浓度可稳定小于 1mg/L 需要投加化学药剂；混合液需保持较高 DO 浓度，以防止磷在二沉池中释放；需附加的池体用于磷的解吸；如使用石灰可能存在结垢问题 SBR及变形工艺 可同时脱氮除磷；静置沉淀可获得低 SS 出水；耐受水力冲击负荷；操作灵活性好 同时脱氮除磷时操作复杂；滗水设施的可靠性对出水水质影响大；设计过程复杂；维护要求高，运行对自动控制 依赖性强；池体容积较大 9．仔细分析污水中 COD 的组成，并说明它们在污水处理系统中的去除途径。 污水中 COD 其中可生物降解的大多数被微生物降解；不可生物降解的溶解态 COD 随出水流走，颗粒态 COD 进入剩余污泥。 10．二沉池的功能和构造与一般沉淀池有什么不同。 在二沉池中设置斜板为什么不能取得理想效果。 二沉池的功能要考虑固液分离和污泥浓缩的要求； 活性污泥法中的二沉池在功能上要同时满足澄清和污泥浓缩两个方面的要求，他的工作效果将直接影响系统的 和回流污泥浓度，二沉池中发生的沉淀为絮凝沉淀和压缩沉淀，和一般沉淀池中发生的沉淀不同，故结构也不同。 在二沉池中沉淀形式主要是成层沉淀而非自由沉淀，在二沉池中设置斜板后，实践上可以适当提高池子的澄清能力，这是由于斜板的设置可以改善布水的有效性和提高斜板间的弗劳德数，而不属于浅池理论原理。 而且假设斜板既增加了二沉池基建投资，且会由于斜板上积存污泥，造成运行上的麻烦。 二沉池的构造可与污水处理厂的初沉池类似，可以采 用平流式、竖流式和辐流式。 但在构造上要注意以下几点： （ 1）二沉池的进水部分要仔细考虑，应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件，使污泥絮凝结大。 （ 2）二沉池中污泥絮凝体较轻，容易被水挟走，因此要限制出流堰处的流速，可在池面设置更多的出水堰槽，使单位堰长的出水量符合规范要求，一般二沉池出水堰最大负荷不大于 (s•m)。 （ 3）污泥斗的容积，要考虑污泥浓缩的要求。 （ 4）二沉池应设置浮渣的收集、撇除、输送和处置装置。 斜板可以提高沉淀效能的原理主要适用于自由沉淀，但在二沉池中，沉淀形式主要属于成层沉淀而 非自由沉淀。 第十三章、生物膜法 1．什么是生物膜法。 生物膜法有哪些特点。 答： 污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。 这种处理法的实质是细菌一类的生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥 —— 生物膜。 污水与生物膜接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。 特点： 微生物相方面的特点 ： 参与净化反应的微生物多样化 ； 生物的食物链长 ； 能够存活世代时间较长的微生物 ； 分段运行和优 占种属 ； 处理工艺方面的特点 ： 对水质、水量变动有较强的适应性 ； 污泥沉降性能好，宜于固液分离 ； 能够处理低浓度的污水 ； 易于维护运行、节能 ； 生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时，生物膜内的微生物不断生长与繁殖。 生物膜法具有以下特点： （ 1）固着于固体表面的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。 （ 2）不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。 （ 3）由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。 （ 4）因高 营养级的微生物存在，有机物代谢时较多的转化为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。 （ 5）多采用自然通风供氧。 （ 6）活性生物量难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。 （ 7）由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。 2．试述生物膜法处理污水的基本原理。 生物膜法是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥 — 生物膜。 污水与生物膜接触，污水中的有机物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。 3．比较生物膜法和活性污泥法的优缺点。 答： 普通活性污泥法工作流程 优点 :BOD 和 SS 去除率高 ,可达 90%95%,适于处理要求高 ,水质稳的废水 . 缺点 :对水质变化适应差。 实际需氧前大后小 ,使前段氧少 ,后段氧余。 曝气池容积负荷低 ,占地面积大 ,基建费高 . 改进 : 阶段曝气 :克服前段氧少 ,后段氧余缺点 ,曝气池容积减少 30%.完全混合 :承受冲击负荷强 ,适应工业废水特点 ,可处理高浓度有机废水。 污泥负荷高 ,需氧均匀 ,动力省。 但连续出水时 ,水质不理想 ,污泥膨胀 .延时曝气 :低负荷运行 ,池容积大 ,耗时长 ,积污水和污泥处理于一体 ,污泥氧化彻底 ,脱水迅速 ,无臭 ,水质稳定 ,受低温影响小 .但池容积大 ,曝气量大 ,部分污泥老 化 .适于处理要求高 ,不便于污泥处理的小城镇污水和工业废水 . 废水 → 初沉池 → 二沉池 → 生物滤池 →出水 生物膜法工作流程 优点 ★ 生物膜对水质 ,水量变化适应性强 ,稳定性好。 ★ 无污泥膨胀 ,运转管理方便。 ★ 生物膜中生物相丰富 ,生物种群呈一定分布。 ★ 有高营养级别微生物存在 ,产能多 ,剩余污泥少。 ★ 自然通风供氧 ,省能耗 . 缺点 ★ 运行灵活性差 ,难以人为控制。 ★ 载体比表面积小 ,设备容 积负荷小 ,空间效率低。 ★ 处理效率差 ,BOD 去除率约 80%左右 ,出水 BOD 28mg/l(活性污泥法 BOD 90%,出水 14mg/l). 4．生物膜的形成一般有哪几个过程。 与活性污泥相比有什么区别。 答： 1 潜伏期或适应期 微生物在经历不可逆附着过程后，开始逐渐适应生存环境，并在载体表面逐渐形成小的，分散的微生物。 这些初始菌落首先在载体表面不规则处形成。 这一阶段的持续时间取决于进水第五浓度以及载体表面特性。 在实际生物膜反应器启动时，要控制这一阶段是很困难的。 2 对数期或动力学增长期 在适应期形成的分散菌落开 始迅速增长，逐渐覆盖载体表面。 生物膜厚度可以达到几十μ m。 多聚糖及蛋白质产率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成为限制因素，此阶段结束时，生物膜反应器的出水底物浓度基本达到稳定值，这个阶段决定了生物膜反应器内底物的去除效率及生物膜自身增长代谢的功能。 3 线性增长期 生物膜在载体表面以恒速率增长，出水底物浓度不随生物量的积累而显著变化；其好氧速率保持不变；此阶段生物膜总量的积累主要源于非活性物质。 此时生物膜活性生物量所占比例很小，且随生物膜总量的增长呈下降趋势。 原因是：可剩余有效载体表面饱和；禁锢作用明显，有毒或抑 制性物质的积累。 这个阶段对底物的去除没有明显的贡献，但在流化床反应器内，这个阶段可以改变生物颗粒的体积特性。 4 减数增长期 由于生存环境质量的改变以及谁理学的作用，出现了生物膜增长速率变慢，这一阶段是生物膜在某一质量。