水污染控制工程第15章答案

1、第十五章污水的厭氧生物處理1 厭氧生物處理的基本原理是什么？答：廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物( 包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。 厭氧生物處理是一個復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成。2、厭氧發(fā)酵分為哪個階段？為什么厭氧生物處理有中溫消化和高溫消化之分？污水的厭氧生物處理有什么優(yōu)勢，又有哪些不足之處？答：通常厭氧發(fā)酵分為三個階段：第一階段為水解發(fā)酵階段：復(fù)雜的有機(jī)物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡單的有機(jī)物。 繼而簡單的有機(jī)物在產(chǎn)

2、酸菌的作用下經(jīng)過厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等。第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把第一階段中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，并有二氧化碳生成。第三階段為產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌把第一階段和第二階階段產(chǎn)生的乙酸、氫氣和二氧化碳等轉(zhuǎn)化為甲烷。厭氧生物處理可以在中溫（35一 38）進(jìn)行（稱中溫消化），也可在高溫（52一 55）進(jìn)行（稱高溫消化）。 因為在厭氧生物處理過程中需考慮到各項因素對產(chǎn)甲烷菌的影響， 因為產(chǎn)甲烷菌在兩個溫度段 （即 35一 38和 52一 55）時，活性最高， 處理的效果最好。厭氧生物處理優(yōu)勢在于： 應(yīng)用范圍廣，能耗低，負(fù)荷高，剩余污泥量少，其濃縮性、脫水

3、性良好，處理及處置簡單。另外，氮、磷營養(yǎng)需要量較少，污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可間歇性或季節(jié)性運轉(zhuǎn)。 其不足之處： 厭氧設(shè)備啟動和處理所需時間比好氧設(shè)備長； 出水達(dá)不到要求， 需進(jìn)一步進(jìn)行處理； 處理系統(tǒng)操作控制因素較復(fù)雜； 過程中產(chǎn)生的異味與氣體對空氣有一定影響。3、 影響厭氧生物處理的主要因素有哪些？提高厭氧處理的效能主要從哪些方面考慮？答：影響厭氧生物處理的主要因素 有如下： pH、溫度、生物固體停留時間、攪拌和混合、營養(yǎng)與 C/N 比、氧化還原電位、有機(jī)負(fù)荷、厭氧活性污泥、有毒物質(zhì)等。提高厭氧生物處理的效能可考慮：1 .pH 維持在 6.87.2之間 , 2. 溫度可以維持在中溫 （

4、 35一 38），也可以是高溫（52一 55） 3. 保持較長的生物固體停留時間4. 系統(tǒng)內(nèi)避免進(jìn)行連續(xù)的劇烈攪拌5. 碳 : 氮: 磷控制為200-300:5:1為宜。 6. 需控制有毒物質(zhì)的濃度，以防止有毒物質(zhì)影響微生物的生存而使效果降低。4、 試比較現(xiàn)有幾種厭氧處理方法和構(gòu)筑物的優(yōu)缺點和適用條件。答：幾種厭氧處理方法和構(gòu)筑物的優(yōu)缺點和適用條件如下表：方法或反應(yīng)適用條件優(yōu)點缺點器在一個消化池內(nèi)進(jìn)行酸設(shè)備簡單反應(yīng)時間長，池容傳統(tǒng)消化法化，甲烷化和固液分離。積大；污泥易隨水適用于小型，低投入系流帶走統(tǒng)。厭氧生物濾微生物固著生長在濾料設(shè)備簡單，能承受較高負(fù) 底部易發(fā)生堵塞，表面，適用于懸浮固體荷

5、，出水懸浮固體低， 能填料費用較貴池量低的污水耗小用沉淀池分離污泥并進(jìn)能承受較高負(fù)荷，有一定 負(fù)荷高時污泥會行回流，消化池中進(jìn)行抗沖壩子負(fù)荷能力， 運行 流失，設(shè)備較多，厭氧接觸法適當(dāng)攪攔，池內(nèi)呈完全較穩(wěn)定，不受進(jìn)水懸浮固 操作要求較高混合，能適應(yīng)高有機(jī)物體的影響；出水懸浮固體濃度和高懸浮固體的污低水上流式厭氧 消化和固液分離在一個負(fù)荷高；總?cè)莘e小，能耗 如設(shè)計不善，污泥污泥床反應(yīng) 池內(nèi)，微生物量很高，低，不需攪拌會大量消失，池的器適用于高負(fù)荷污水構(gòu)造復(fù)雜兩相厭氧處酸化和甲烷化在兩個反能承受較高負(fù)荷，耐沖設(shè)備較多，運行操應(yīng)器進(jìn)行，兩個反應(yīng)器擊，運行穩(wěn)定作較復(fù)雜理法可以采用不同反應(yīng)溫度5 試述

6、UASB反應(yīng)器的構(gòu)造和高效運行的特點。答：構(gòu)造 1)進(jìn)水配水系統(tǒng)：其功能主要有兩個方面：將廢水均勻地分配到整個反應(yīng)器的底部；水力攪拌；一個有效的進(jìn)水配水系統(tǒng)是保證UASB反應(yīng)器高效運行的關(guān)鍵之一。2) 反應(yīng)區(qū)： 反應(yīng)區(qū)是 UASB反應(yīng)器中生化反應(yīng)發(fā)生的主要場所， 又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，其中的污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥， 是有機(jī)物的主要降解場所； 而污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。3) 三相分離器： 三相分離器由沉淀區(qū)、 回流縫和氣封等組成； 其主要功能有： 將氣體 ( 沼氣) 、固體 ( 污泥 ) 、和液體 ( 出水 ) 分開； 保證出水水質(zhì)； 保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量； 有利

7、于污泥顆粒化。4) 出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的主要作用是將經(jīng)過沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。5) 氣室：氣室也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。6) 浮渣收集系統(tǒng)：浮渣收集系統(tǒng)的主要功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。7) 排泥系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的主要功能是均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。特點： 污泥的顆?；狗磻?yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/l 以上，污泥齡一般為 30 天以上； 反應(yīng)器的水力停留時間相應(yīng)較短； 反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷； 不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水； UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊； 無需設(shè)置填料，節(jié)省了費用，提高了容

8、積利用率； 一般也無需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌的作用； 構(gòu)造簡單，操作運行方便。6、某地區(qū)設(shè)計人口為80000 人，人均日污水量為100L，污泥含水率為95，試估算完全混合污泥消化池的有效容積。解：設(shè)采用厭氧消化法，消化時間為0.5 天，則 V=Qt=80000*0.1*0.5=4000m 3第十六章污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理1、 化學(xué)處理的對象主要是水中的哪類雜質(zhì)？它與生物處理相比有什么特點（成本、運行管理、占地、污泥等）？答：化學(xué)處理的對象主要是水中的無機(jī)的或有機(jī)的（難于生物降解的）溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。與生物處理相比：成本較高；運行管理較容易，占地較小，污泥較難脫水

9、處理。2、化學(xué)處理所產(chǎn)生的污泥，與生物處理相比，在數(shù)量（質(zhì)量及體積）上、最后處理、處置上有什么不同？答：化學(xué)處理所產(chǎn)生的污泥生物處理所產(chǎn)生的污泥數(shù)量較多較少質(zhì)量各種有機(jī)無機(jī)物質(zhì)微生物， N,P 等體積較小較大最后處理處置較麻煩，處理流程為：儲較簡單，處理流程為：儲存濃縮調(diào)理脫水存調(diào)理脫水濃縮最最終處置終處置3、化學(xué)混凝法的原理和適用條件是什么？城鎮(zhèn)污水的處理是否可以用化學(xué)混凝法，為什么？答：原理： 混凝是通過向廢水中投加混凝劑(coagulant)，破壞膠體的穩(wěn)定性，通過壓縮雙電層作用、吸附架橋作用及網(wǎng)捕作用使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集(aggregation)成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使

10、廢水得到凈化。適用條件：廢水中有細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。城鎮(zhèn)污水處理不適合用化學(xué)混凝法， 因為要不斷向廢水中投藥， 經(jīng)常性運行費用較高， 沉渣量大，且脫水較困難。4、 化學(xué)混凝劑在投加時為什么必須立即與處理水充分混合、劇烈攪拌？答：廢水與混凝劑和助凝劑進(jìn)行充分混合，是進(jìn)行反應(yīng)和混凝沉淀的前提。要立即與處理水充分混合、 劇烈攪拌以創(chuàng)造良好的水解和聚合條件， 使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗運動和紊動水流進(jìn)行凝聚。5、 化學(xué)沉淀法與化學(xué)混凝法在原理上有何不同？使用的藥劑有何不同？答：化學(xué)沉淀法是向廢水中投加化學(xué)物質(zhì)， 使與廢水中的一些離子發(fā)生反應(yīng)， 生成難溶的沉淀物

11、而從水中析出， 以達(dá)到降低水中溶解污染物的目的。 而混凝法是通過混凝劑使小顆粒及膠體聚集成大顆粒而沉降，不一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。化學(xué)混凝法使用的藥劑主要是混凝效果好； 對人類健康無害； 價廉易得； 使用方便的無機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類混凝劑或助凝劑。 而化學(xué)沉淀法主要是投加有氫氧根、 硫化物、 鋇鹽等能與廢水中一些離子反應(yīng)生成沉淀物的化學(xué)物質(zhì)。6、氧化和還原法有何特點？是否廢水中的雜質(zhì)必須是氧化劑或還原劑才能用此方法？答：特點是： 通過氧化還原反應(yīng)改變水中一些有毒有害化合物中元素的化合價以及改變化合物分子的結(jié)構(gòu)， 使劇毒的化合物變?yōu)槲⒍净驘o毒的化合物， 使難于降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可以生物降解的有機(jī)物。

12、廢水中的雜質(zhì) 不用一定是氧化劑或還原劑才能用此方法 ，但是投加的藥要一定是氧化劑或還原劑。7、 物理化學(xué)處理與化學(xué)處理相比，在原理上有何不同？處理的對象有什么不同？在處理成本和運行管理方面又有什么特點？答：物理化學(xué)處理化學(xué)處理原理利用物理化學(xué)反應(yīng)的原理來去除污水中溶解的有害物質(zhì)，回收有用組分，并使污水得到深度凈化的方法。利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除水中的雜質(zhì)處理的對象與化學(xué)處理相似，尤其適水中的無機(jī)的或有機(jī)的于雜質(zhì)濃度很高的污水或（難于生物降解的）溶解是雜質(zhì)濃度很低的污水物質(zhì)或膠體物質(zhì)處理成本較高較高，但相對物化處理法較低運行管理較方便，但比化學(xué)處理法較為方便復(fù)雜8 用吸附法處理廢水，可以達(dá)到使出水

13、極為潔凈。那么，是否對處理要求高，出水要求高的廢水，原則上都可以考慮采用吸附法?為什么 ?答：吸附法對進(jìn)水的預(yù)處理要求高，吸附劑價格昂貴，因此在廢水處理過程中，吸附法主要用來去除廢水中的微量污染物，達(dá)到深度凈化的目的，或是從高濃度的廢水中吸附某些物質(zhì)達(dá)到資源回收和治理的目的。吸附法處理的主要對象是廢水中用生化法難于降解的有機(jī)物或用一般氧化法難于氧化的溶解性有機(jī)物。包括木質(zhì)素、 氯或硝基取代的芳烴化合物、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成染料、除莠劑、DDT等。9電鍍車間的含鉻廢水，可以用氧化還原法化學(xué)沉淀法和離子交換法等加以處理。那么，在什么條件下，用離子交換法進(jìn)行處理是比較合宜的?答: 1 FeSO4

14、-石灰法FeSO4-石灰法處理含鉻廢水是一種成熟的方法,適用于含鉻濃度大的廢水.優(yōu)點是藥劑來源容易 ,方法簡單 ,處理效果好 ;缺點是占地面積大,污泥體積大 ,出水色度高 ,適用于小廠 .其反應(yīng)原理為 :(1)酸化還原 (pH23)6FeSO4+2H2Cr2O7+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O.(2)堿化沉淀 (pH8.59.0)Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3+3CaSO42 電解法用電解法處理含鉻廢水,優(yōu)點是效果穩(wěn)定可靠,操作管理簡單,設(shè)備占地面積小,廢水中的重金屬離子也能通過電解有所降低.缺點是耗電量較大,消耗鋼板 ,運行費用較高,

15、沉渣綜合利用等問題有待進(jìn)一步?jīng)Q。.其電解反應(yīng)為:Fe-2e=Fe2+,Cr2O72-+6Fe2+4H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,CrO42-+3Fe2+8H+=Cr3+3Fe3+4H2O.隨著廢水中H+ 的消耗 , OH- 升高 , pH 升高 , Cr(OH)3 沉淀析出 .3 離子交換法該法適于處理濃度不太高的含鉻廢水,處理效果好,廢水可回用,并可回收鉻酸.但工藝較為復(fù)雜,且使用的樹脂不同,工藝也不同.一次投資較大,占地面積大,運行費用高,適于大廠.原理為:用陰離子交換樹脂去除Cr2O72- 或 CrO42-:2ROH+CrO42-R2CrO4+2OH-,2ROH+Cr2O72-R2Cr2O7+2OH-.10 從水中去除某些離子 ( 例如汞鹽 ) ，可以用離子交換法和膜分離法。您認(rèn)為，當(dāng)含鹽濃度較高時，應(yīng)該用離子交換法還是膜分離法，為什么？答：膜析法好些。 關(guān)于離子交換和膜法處理高鹽度廢水問題， 事實上當(dāng)含鹽量超過一定濃度范圍時，兩者都不是較好的選擇，因為當(dāng)濃度較高時，滲透壓過高，反滲