水污染控制工程第三版習題答案完整版.doc
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- 水污染 控制工程 第三 習題 答案 完整版
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1、水污染控制工程第三版習題答案第九章污水水質和污水出路1.簡述水質污染指標體系在水體污染控制、污水處理工程設計中的應用。水質污染指標是評價水質污染程度、進行污水處理工程設計、反映污水處理廠處理效果、開展水污染控制的基本依據。2分析總固體、溶解性固體、懸浮固體及揮發性固體、固定性固體指標之間的相互關系,畫出這些指標的關系圖。水中所有殘渣的總和稱為總固體(TS),總固體包括溶解性固體(DS)和懸浮性固體(SS)。水樣經過濾后,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)。固體殘渣根據揮發性能可分為揮發性固體(VS)和固定性固體(FS)。將固體在600的溫度下灼燒,揮發
2、掉的即市是揮發性固體(VS),灼燒殘渣則是固定性固體(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物質含量,揮發性固體反映固體的有機成分含量。3 生化需氧量、化學需氧量、總有機碳和總需氧量指標的含義是什么?分析這些指標之間的聯系和區別。(1)BOD:在水溫為20度的條件下,水中有機物被好養微生物分解時所需的氧量。(2)COD:用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所消耗的氧化劑量。(3)TOD:由于有機物的主要元素是C、H、O、N、S等。被氧化后,分別產生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量稱為總需氧量。(4)TOC:表示有機物濃度的綜合指標。水樣中所有有機物的含碳量。
3、它們之間的相互關系為:TOD COD BOD20BOD5OC生物化學需氧量或生化需氧量(BOD)反映出微生物氧化有機物、直接地從衛生學角度闡明被污染的程度?;瘜W需氧量COD的優點是比較精確地表示污水中有機物的含量,測定時間僅僅需要數小時,并且不受水質的影響。而化學需氧量COD則不能象BOD反映出微生物氧化有機物、直接地從衛生學角度闡明被污染的程度。此外,污水中存在的還原性無機物(如硫化物)被氧化也需要消耗氧,以COD表示也存在一定的誤差。兩者的差值大致等于難生物降解的有機物量。差值越大,難生物降解的有機物含量越多,越不宜采用生物處理法。兩者的比值可作為該污水是否適宜于采用生物處理的判別標準,比
4、值越大,越容易被生物處理。4 水體自凈有哪幾種類型?氧垂曲線的特點和適用范圍是什么?答:污染物隨污水排入水體后,經過物理的、化學的與生物化學的作用,使污染的濃度降低或總量減少,受污染的水體部分地或完全地恢復原狀,這種現象稱為水體自凈或水體凈化。包括物理凈化、化學凈化和生物凈化。物理凈化指污染物質由于稀釋、擴散、沉淀或揮發等作用使河水污染物質濃度降低的過程?;瘜W凈化指污染物質由于氧化、還原、分解等作用使河水污染物質濃度降低的過程。生物凈化指由于水中生物活動,尤其是水中微生物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質濃度降低的過程。有機物排入河流后,經微生物降解而大量消耗水中的溶解氧,使河水虧氧;另一
5、方面,空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中,使溶解氧逐步得到恢復。耗氧與虧氧是同時存在的, DO曲線呈懸索狀下垂,稱為氧垂直曲線。適用于一維河流和不考慮擴散的情況下。5 試論述排放標準、水環境質量標準、環境容量之間的關系。排放標準是指最高允許的排放濃度,污水的排放標準分為一,二,三級標準,而水環境質量標準是用來評估水體的質量和污染情況的,有地表水環境質量標準,海洋水質標準,生活飲用水衛生標準等,環境容量則是指環境在其自凈范圍類所能容納的污染物的最大量. 排放標準是根據自然界對于污染物自凈能力而定的,和環境容量有很大關系,環境質量標準是根據純生態環境為參照,根據各地情況不同而制定的。排水標準是排
6、到環境中的污染物濃度、速率的控制標準;環境質量標準是水環境本身要求達到的指標。水環境容量越大,環境質量標準越低,排放標準越松,反之越嚴格。各類標準一般都是以濃度來衡量的,即某一時間取樣時符合標準則認為合格達標, 而環境容量是就某一區域內一定時間內可以容納的污染物總量而言的,他們是兩個相對獨立的評價方法,某些時候,雖然達到了環境質量標準或是排水等標準,但可能事實上已經超過了該區域的環境容量。6 我國現行的排放標準有哪幾種?各種標準的適用范圍及相互關系是什么?污水排放標準根據控制形式可分為濃度標準和總量控制標準。根據地域管理權限可分為國家排放標準,行業排放標準、地方排放標準。濃度標準規定了排出口向
7、水體排放污染物的濃度限值,我國現有的國家標準和地方標準都是濃度標準??偭靠刂茦藴适且运h境質量標準相適應的水環境容量為依據而設定的,水體的環境質量要求高,則環境容量小。國家排放標準按照污水去向,規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的排放管理,以及建設項目的環境影響評價、建設項目環境保護設施設計、竣工驗收以及投產后的排放管理。行業排放標準是根據各行業排放廢水的特點和治理技術水平制定的國家行業排放標準。地方標準是各省直轄市根據經濟發展水平和管轄地水體污染控制需要制定的標準,地方標準可以增加污染物控制指標數,但不能減少,可以提高對污染物排放標準的要求,但不能降低標準。第十章污水的物
8、理處理1、試說明沉淀有哪些類型?各有何特點?討論各類型的聯系和區別。答:自由沉淀:懸浮顆粒濃度不高;沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾,顆粒各自單獨進行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆粒的物理性質不變。發生在沉砂池中。絮凝沉淀:懸浮顆粒濃度不高;沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用,顆粒因相互聚集增大而加快沉降,沉淀軌跡呈曲線。沉淀過程中,顆粒的質量、形狀、沉速是變化的?;瘜W絮凝沉淀屬于這種類型。區域沉淀或成層沉淀:懸浮顆粒濃度較高(5000mg/L以上);顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響,顆粒間相對位置保持不變,形成一個整體共同下沉,與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池
9、中發生。壓縮沉淀:懸浮顆粒濃度很高;顆粒相互之間已擠壓成團狀結構,互相接觸,互相支撐,下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出,使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。聯系和區別:自由沉淀,絮凝沉淀,區域沉淀或成層沉淀,壓縮沉淀懸浮顆粒的濃度依次增大,顆粒間的相互影響也依次加強。2、 設置沉砂池的目的和作用是什么?曝氣沉砂池的工作原理和平流式沉砂池有何區別?答:設置沉砂池的目的和作用:以重力或離心力分離為基礎,即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉,而有機懸浮顆粒則隨水流帶走,從而能從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒,以免這些雜質影響
10、后續處理構筑物的正常運行。平流式沉砂池是一種最傳統的沉砂池,它構造簡單,工作穩定,將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉,而有機懸浮顆粒則隨水流帶走,從而能從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒。曝氣沉砂池的工作原理:由曝氣以及水流的螺旋旋轉作用,污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦,并受到氣泡上升時的沖刷作用,使粘附在砂粒上的有機污染物得以去除。曝氣沉砂池沉砂中含有機物的量低于5%;由于池中設有曝氣設備,它還具有預曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡以及加速污水中油類的分離等作用。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?。┑幕疽幝?,影響沉降或上
11、浮的因素是什么?答:基本原理:沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能,在重力作用下產生下沉作用,以達到固液分離的一種過程?;疽幝桑红o水中懸浮顆粒開始沉降(或上?。r,會受到重力、浮力、摩擦力的作用。剛開始沉降(或上?。r,因受重力作用產生加速運動,經過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產生的阻力平衡時, 顆粒即等速下沉。影響因素:顆粒密度,水流速度,池的表面積。6、加壓容器浮上法的基本原理是什么?有哪幾種基本流程和溶氣方式?各有何特點?答:加壓溶氣氣浮法的基本原理是空氣在加壓條件下溶于水中,再使壓力降至常壓,把溶解的過飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來。其工藝流程有全溶氣流程、部分溶氣流程和回流加壓
12、溶氣流程3種;溶氣方式可分為水泵吸水管吸氣溶氣方式、水泵壓水管射流溶氣方式和水泵空壓機溶氣方式。全溶氣流程是將全部廢水進行加壓溶氣,再經減壓釋放裝置進入氣浮池進行固液分離,與其它兩流程相比,其電耗高,但因不另加溶氣水,所以氣浮池容積??;部分溶氣流程是將部分廢水進行加壓溶氣,其余廢水直接送入氣浮池,該流程比全溶氣流程省電,另外因部分廢水經溶氣罐,所以溶氣罐的容積比較小,但因部分廢水加壓溶氣所能提供的空氣量較少,因此,若想提供同樣的空氣量,必須加大溶氣罐的壓力;回流加壓溶氣流程將部分出水進行回流加壓,廢水直接送入氣浮池,該法適用于含懸浮物濃度高的廢水的固液分離,但氣浮池的容積較前兩者大。 水泵吸水
13、管吸氣溶氣方式設備簡單,不需空壓機,沒有空壓機帶來的噪聲;水泵壓水管射流溶氣方式是利用在水泵壓水管上安裝的射流器抽吸空氣,其缺點是射流器本身能量損失大一般約30,若采用空氣內循環和水內循環,可以大大降低能耗,達到水泵空壓機溶氣方式的能耗水平;水泵空壓機溶氣方式溶解的空氣由空壓機提供,壓力水可以分別進入溶氣罐,也有將壓縮空氣管接在水泵壓入泵上一起進入溶氣罐的。目前常用的溶氣方式是水泵空壓機溶氣方式。7、微氣泡與懸浮顆粒相粘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粘附性能?答:微氣泡與懸浮顆粒相粘附的基本條件是水中顆粒的潤濕接觸角大于90度,即為疏水表面,易于為氣泡粘附或者水的表
14、面張力較大,接觸即角較大,也有利于氣粒結合。 影響微氣泡與懸浮顆粒相粘附的因素有:界面張力、接觸角和體系界面自由能,氣粒氣浮體的親水吸附和疏水吸附,泡沫的穩定性等。 在含表面活性物質很少的廢水中加入起泡劑,可以保證氣浮操作中泡沫的穩定性,從而增強微氣泡和顆粒的粘附性能。8、氣固比的定義是什么?如何確定(或選用)?答:氣固比即溶解空氣量與原水中懸浮固體含量的比值。氣固比的選用涉及到出水水質、設備、動力等因素。從節能考慮并達到理想的氣浮分離效果,應對所處理的廢水進行氣浮試驗來確定氣固比,如無資料或無實驗數據時,一般取用0.0050.006,廢水懸浮固體含量高時,可選用上限,低時選用下限。剩余污泥氣
15、浮濃縮使氣固比一般采用0.030.04。9、在廢水處理中,氣浮法與沉淀法相比較,各有何優缺點?答:沉淀法它是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能在重力場的作用下,以達到固液分離的一種過程。主要去除污水中的無機物,以及某些比重較大的顆粒物質。浮上法是一種有效的固液和液液分離方法,特別對那些顆粒密度或接近或小于水的以及非常細小顆粒,更具有特殊優點。與氣浮法相比較,沉淀法的優點是這一物理過程簡便易行,設備簡單,固液分離效果良好。與沉淀法相比較氣浮法的優點:1)氣浮時間短,一般只需要15分鐘左右,去除率高;2)對去除廢水中的纖維物質特別有效,有利于提高資源利用率,效益好;3)應用范圍廣。它們缺點是都有局限性,
16、單一化。氣浮法:能夠分離那些顆粒密度接近或者小于水的細小顆粒,適用于活性污泥絮體不易沉淀或易于產生膨脹的情況,但是產生微細氣泡需要能量,經濟成本較高。沉淀法:能夠分離那些顆粒密度大于水能沉降的顆粒,而且固液的分離一般不需要能量,但是一般沉淀池的占地面積較大。11、如何改進及提高沉淀或浮上分離效果?答:為了提高氣浮的分離效果,要保持水中表面活性物質的含量適度,對含有細分散親水性顆粒雜質的工業廢水,采用氣浮法處理時,除應用投加電解質混凝劑進行電中和方法外,還可用向水中投加浮選劑,使顆粒的親水性表面改變為疏水性,使其能與氣泡粘附。影響沉淀分離效果的因素有沿沉淀池寬度方向水流速度分布的不均勻性和紊流對
17、去除率的影響,其中寬度方向水流速度分布的不均勻性起主要作用。所以為了提高沉淀的分離效果,在沉淀池的設計過程中,為了使水流均勻分布,應嚴格控制沉淀區長度,長寬比,長深比。第11章 1、簡述好氧生物和厭氧生物處理有機污水的原理和適用條件。答:好氧生物處理:在有游離氧(分子氧)存在的條件下,好氧微生物降解有機物,使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機污染物(以溶解狀與膠體狀的為主),作為營養源進行好氧代謝。這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應,逐級釋放能量,最終以低能位的無機物質穩定下來,達到無害化的要求,以便返回自然環境或進一步處置。適用于中、低濃度的有機廢水,或者說BOD5濃
18、度小于500mg/L的有機廢水。厭氧生物處理:在沒有游離氧存在的條件下,兼性細菌與厭氧細菌降解和穩定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中,復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物,同時釋放能量。適用于有機污泥和高濃度有機廢水(一般BOD52000mg/L)。3 簡述城鎮污水生物脫氮過程的基本步驟。答:微生物經氨化反應分解有機氮化合物生成NH3,再在亞硝化菌和硝化菌的作用下,經硝化反應生成(亞)硝酸鹽,最后經反硝化反應將(亞)硝酸鹽還原為氮氣。當進水氨氮濃度較低時,同化作用也可能成為脫氮的主要途徑。4、簡述生物除磷的原理。答:在厭氧好氧交替運行的系統中,得用聚磷微生物具有的厭氧釋磷及好氧
19、超量吸磷的特性,使好氧段中混合液磷的濃度大量降低,最終通過排放含有大量富磷污泥而達到從污水中除磷的目的。第十二章活性污泥法1 活性污泥法的基本概念和基本流程是什么?答:活性污泥是指由細菌、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機和無機物質組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥?;钚晕勰喾ㄌ幚砹鞒叹唧w流程見下圖:2 常用的活性污泥法曝氣池的基本形式有哪些?答:推流式曝氣池:污水及回流污泥一般從池體的一端進入,水流呈推流型,底物濃度在進口端最高,沿池長逐漸降低,至池出口端最低。完全混合式曝氣池:污水一進入曝氣反應池,在曝氣攪拌作用下立即和全池混合,曝氣池內各點的底
20、物濃度、微生物濃度、需氧速率完全一致。封閉環流式反應池:結合了推流和完全混合兩種流態的特點,污水進入反應池后,在曝氣設備的作用下被快速、均勻地與反應器中混合液進行混合,混合后的水在封閉的溝渠中循環流動。封閉環流式反應池在短時間內呈現推流式,而在長時間內則呈現完全混合特征。序批式反應池(SBR):屬于“注水-反應排水”類型的反應器,在流態上屬于完全混合,但有機污染物卻是隨著反應時間的推移而被降解的。其操作流程由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成,從污水流入到閑置結束構成一個周期,所有處理過程都是在同一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內依次進行,混合液始終留在池中,從而不需另外設置沉淀池。3
21、 活性污泥法有哪些主要運行方式?各種運行方式有何特點?答:傳統推流式:污水和回流污泥在曝氣池的前端進入,在池內呈推流式流動至池的末端,充氧設備沿池長均勻布置,會出現前半段供氧不足,后半段供氧超過需要的現象。漸減曝氣法:漸減曝氣布置擴散器,使布氣沿程遞減,而總的空氣量有所減少,這樣可以節省能量,提高處理效率。分步曝氣:采用分點進水方式,入流污水在曝氣池中分34點進入,均衡了曝氣池內有機污染物負荷及需氧率,提高了曝氣池對水質、水量沖擊負荷的能力。完全混合法:進入曝氣池的污水很快被池內已存在的混合液所稀釋、均化,入流出現沖擊負荷時,池液的組成變化較小,即該工藝對沖擊負荷具有較強的適應能力;污水在曝氣
22、池內分布均勻,F/M值均等,各部位有機污染物降解工況相同,微生物群體的組成和數量幾近一致;曝氣池內混合液的需氧速率均衡。淺層曝氣法:其特點為氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進行曝氣,就可以獲得較高的氧傳遞速率。深層曝氣法:在深井中可利用空氣作為動力,促使液流循環。并且深井曝氣池內,氣液紊流大,液膜更新快,促使KLa值增大,同時氣液接觸時間延長,溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。高負荷曝氣法:在系統與曝氣池構造方面與傳統推流式活性污泥方相同,但曝氣停留時間公1.53.0小時,曝氣池活性污泥外于生長旺盛期。主要特點是有機容積負荷或污泥負荷高,但處理效果低??藙谒狗ǎ?/p>
23、把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣,然后再進入曝氣池,克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題。而且消化池上清液中富有氨氮,可以供應大量碳水化合物代謝所需的氮。消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大,有改善混合液沉淀性能的功效。延時曝氣法:曝氣時間很長,活性污泥在時間和空間上部分處于內源呼吸狀態,剩余污泥少而穩定,無需消化,可直接排放。本工藝還具有處理過程穩定性高,對進水水質、水量變化適應性強,不需要初沉池等優點。接觸穩定法:混合液的曝氣完成了吸附作用,回流污泥的曝氣完成穩定作用。本工藝特點是污水與活性污泥在吸附池內吸附時間較短,吸附池容積較小,再生池的容積也較小,另外其也具有一定的抗沖擊負荷能
24、力。氧化溝:氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式,它的池體狹長,池深較淺,在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動,推動溝內液體迅速流動,具有曝氣和攪拌兩個作用,使活性污泥呈懸浮狀態。純氧曝氣法:純氧代替空氣,可以提高生物處理的速度。在密閉的容器中,溶解氧的飽和度可提高,氧溶解的推動力也隨著提高,氧傳遞速率增加了,因而處理效果好,污泥的沉淀性也好。吸附生物降解工藝;處理效果穩定,具有抗沖擊負荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據經濟實力進行分期建設。序批式活性污泥法:工藝系統組成簡單,不設二沉池,曝氣池兼具二沉池的功能,無污泥回流設備;耐沖擊負荷,在一般情況下(包括工業污水處理)無需設置調節池;反應
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