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水污染控制工程作业标准答案
第10章
1、 试说明沉淀有哪些类型？各有何特点？讨论各类型的联系和区别。 答：自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。
絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。
区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。
2、 设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理和平流式沉砂池有何区别？
答：设置沉砂池的目的和作用：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒。 曝气沉砂池的工作原理：由曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除。曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。
3、 水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉降或上浮的因素是什么？
答：基本原理：沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力 作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
基本规律：静水中悬浮颗粒开始沉降（或上浮）时,会受到重力、浮力、摩擦力的作用。刚开始沉降（或上浮）时， 因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉。
影响因素：颗粒密度，水流速度，池的表面积。
5、已知污水处理厂设计平均流量Q=20000M3/D，服务人口100000人，初沉污泥量按25G、（人 日），污泥含水率97％，请设计曝气式沉砂池和平流式沉淀池。
解：Qmax=20000/(24*3600)=0.23M3/S=833.3M3/H
曝气式沉砂池：总有效容积：V=60*Qmax*t=60*0.23*2=27.6m3 池断面面积：A=Qmax/Vmin=0.23/0.08=2.88m2
池总宽度：B=A/Hmin=池长L=V/A=27.6/2.88=9.58m 所需曝气量：q=60D*Qmax=60*0.23*0.2=2.76m3/min 平流式沉淀池：
沉淀区表面积：A=Q(max)/q=833.3/2.5=333.3m2 沉淀区有效水深:h2=q*t=2.5*1=2.5m
沉淀区有效容积：V=A*h2=333.3/3=111.1m3 沉淀池长度：L=3.6*v*t=3.6*0.0005*3600=6.48m 沉淀区总宽度：B=A/L=333.3/6.48=51.44m 沉淀池数量：n=B/b=51.44/40>1,取2
污泥区容积：V=(S*N*T)/1000=(20000*1000*4*3%)/24*1000=100m2 沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+2.1=5.2m
(S1=25m2 S2=1m2 h4’=0.35m h4’’=1.75m L1=1.5m L2=0.3m) 贮泥池容积：V=1/3*h4’(S1+S2+S1*S2)=3.61m3 贮泥池以上梯形部分污泥容积：V=(L1/2+L2/2)*h4’’*b=63m3
6、加压溶气气浮法的基本原理是什么 ？有哪几种基本流程与溶气方式，各有何特点？
答：加压溶气气浮法的基本原理：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。
基本流程及特点：全加压溶气流程，特点是将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。部分加压溶气流程：将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其它部分直接进入气浮池，进行固液分离。部分回流加压溶气流程：将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。
9、废水处理中，气浮法与沉淀法相比，各有何优缺点？
答：气浮法：能够分离那些颗粒密度接近或者小于水的细小颗粒，适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况，但是产生微细气泡需要能量，经济成本较高。
沉淀法：能够分离那些颗粒密度大于水能沉降的颗粒，而且固液的分离一般不需要能量，但是一般沉淀池的占地面积较大。
第11章
1、 简述好氧生物和厌氧生物处理有机污水的原理和适用条件。 答：好氧生物处理：在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。适用于中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水。
厌氧生物处理：在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。适用于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）。
2、 某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器中进行处理，反应不可逆，
符合一级反应，V=KSA,K=0.15D-1,求当反应池容积为20M3，反应效率为98％时，该反应池能够处理的污水流量为多大？
解：设Q为污水流量，S为底物浓度：则Q*S=20*v=k*S*20 则:Q=20k=0.15*20=3m3/d Q(实)=Q/98%=3.06m3/d
3 简述城镇污水生物脱氮过程的基本步骤。
答：微生物经氨化反应分解有机氮化合物生成NH3,再在亚硝化菌和硝化菌的作用下，经硝化反应生成（亚）硝酸盐，最后经反硝化反应将（亚）硝酸盐还原为氮气。当进水氨氮浓度较低时，同化作用也可能成为脱氮的主要途径。
4、 简述生物除磷的原理。 答：在厌氧－好氧交替运行的系统中，得用聚磷微生物具有的厌氧释磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。
第十二章
1． 活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？
答：活性污泥是指由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。 活性污泥法处理流程具体流程见下图：
2． 常用的活性污泥法曝气
池的基本形式有哪些？ 答：推流式曝气池：污水及回流污泥一般从池体的一端进入，水流呈推流型，底物浓度在进口端最高，沿池长逐渐降低，至池出口端最低。
完全混合式曝气池：污水一进入曝气反应池，在曝气搅拌作用下立即和全池混合，曝气池内各点的底物浓度、微生物浓度、需氧速率完全一致。
封闭环流式反应池：结合了推流和完全混合两种流态的特点，污水进入反应池后，在曝气设备的作用下被快速、均匀地与反应器中混合液进行混合，混合后的水在封闭的沟渠中循环流动。封闭环流式反应池在短时间内呈现推流式，而在长时间内则呈现完全混合特征。
序批式反应池（SBR）：属于“注水--反应—排水”类型 的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。其操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。
3． 活性污泥法有哪些主要运行方式？各种运行方式有何特点？ 答：传统推流式：污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内呈推流式流动至池的末端，充氧设备沿池长均匀布置，会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。
渐减曝气法：渐减曝气布置扩散器，使布气沿程递减，而总的空气量有所减少，这样可以节省能量，提高处理效率。
分步曝气：采用分点进水方式，入流污水在曝气池中分3—4点进入，均衡了曝气池
内有机污染物负荷及需氧率，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的能力。
完全混合法：进入曝气池的污水很快被池内已存在的混合液所稀释、均化，入流出现冲击负荷时，池液的组成变化较小，即该工艺对冲击负荷具有较强的适应能力；污水在曝气池
内分布均匀，F/M值均等，各部位有机污染物降解工况相同，微生物群体的组成和数量几近一致；曝气池内混合液的需氧速率均衡。
浅层曝气法：其特点为气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。
深层曝气法：在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。并且深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加。
高负荷曝气法：在系统与曝气池构造方面与传统推流式活性污泥方相同，但曝气停留时间公1.5－3.0小时，曝气池活性污泥外于生长旺盛期。主要特点是有机容积负荷或污泥负荷高，但处理效果低。
克劳斯法：把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题。而且消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。
延时曝气法：曝气时间很长，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。本工艺还具有处理过程稳定性高，对进水水质、水量变化适应性强，不需要初沉池等优点。
接触稳定法：混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用。本工艺特点是污水与活性污泥在吸附池内吸附时间较短，吸附池容积较小，再生池的容积也较小，另外其也具有一定的抗冲击负荷能力。
氧化沟：氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中
设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用， 使活性污泥呈悬浮状态。
纯氧曝气法：纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。
吸附－生物降解工艺；处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
序批式活性污泥法:工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无
污泥回流设备；耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀；该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。 4． 解释污泥泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。
答：污泥泥龄即生物固体停留时间，其定义为在处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。在工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。活性污泥泥龄是活性污泥处理系统设计\\运行的重要参数。在曝气池设计中的活性污泥法，即是因为出水水质、曝气池混合液污泥浓度、污泥回流比等都与污泥泥龄存在一定的数学关系，由活性污泥泥龄即可计算出曝气池的容积。而在剩余污泥的计算中也可根据污泥泥龄直接计算每天的剩余污泥。而在活性污泥处理系统运行管理过程中，污泥泥龄也会影响到污泥絮凝的效果。另外污泥泥龄也有助于进步了解活性污泥法的某些机理，而且还有助于说明活性污泥中微生物的组成。
5．从气体传递的双膜理论，分析氧传递的主要影响因素。
答：气体传递的双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从气相向液相
传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。影响氧传递的因素主要有如下：
污水水质：水中各种杂质如某些表面活性物质会在气液界面处集中，形成一层分子膜，增加了氧传递的阴力，影响了氧分子的扩散。
水温：水温对氧的转移影响较大，水温上升，水的黏度降低，液膜厚度减小，扩散系数提高，反之，扩散系数降低。
氧分压：气相中的氧分压直接影响到氧传递的速率。气相中氧分压增大，则传递速率加快，反之，则速率降低。
总的来说，气相中氧分压、液相中氧的浓度梯度、气液间的接触面积和接触时间、水温、污水的性质、水流的紊流程度等因素都影响着氧的转移速率。 第十三章
1． 生物膜法有哪几种形式？试比较它们的特点。 答: 生物滤池：处理效果好，BOD5的去除率可达90％以上，出水 BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。
生物转盘：（1）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低； （2）运行管理简单，技术要求不高；（3）工作稳定，适应能力强；（4）适应不同浓度、不同水质的污水；（5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水；（6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；（7）可多层立体布置；（8）一般需加开孔防护罩保护、保温。
生物接触氧化法：一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的处理构筑物，兼有两者优点：(1)具有较高的微生物浓度，一般可达10~20g/L；(2)生物膜具有丰富的生物相，含有大量丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产量低；(3)具有较高的氧利用率；(4)具有较强的耐冲击负荷能力； (5)生物膜活性高；(6)没有污泥膨胀的问题。
生物流化床：滤床具有巨大的表面积容积负荷高，抗冲击负荷能力强，生物流化床每单位体积表面积比其他生物膜大，单位床体的生物量很高（10～14g/L），传质速度快，废水一进入床内，很快被混合稀释。 微生物活性强，对同类废水，在相同处理条件下，其生物膜的呼吸速率约为活性污泥的两倍，可见其反应速率快，微生物的活性较强。 传质效果好，由于载体颗粒在床体内处于剧烈运动状态，气－固－液界面不断更新，因此传质效果好，这有利于微生物随污染物的吸附和降解，加快了生化反应速率。 2、生物滤池有几种形式？各适用于什么具体条件？
答：低负荷生物滤池（现在已经基本上不常用）：仅在污水量小、地区比较偏僻、石料不贵的场合尚有可能使用。
高负荷生物滤池（大多采用）：适用于大部分污水处理过程，水力负荷及有机负荷都比较高。 8、影响生物滤池的处理效率的因素有哪些？它们是如何影响处理效果的？
答：滤池高度：随着滤床深度增加,微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多,生物膜量从多到少。各层生物膜的微生物不相同,处理污水的功能和速率也随之不同。
负荷率：在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵塞。在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停留的时间缩短，出水水质将相应下降。
回流：（1）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池负荷率由低变高的方法之一;（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭;（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物质浓度；（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。
供氧：微生物的好氧性，厌氧性，兼氧性使微生物有不同的氧需求，氧气量就制约了微生物的活性，进而影响了微生物分解有机物反应速率，进而影响了处理效果。