水污染控制工程高廷耀課后習(xí)題答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高廷耀，顧國維，周琪.水污染控制工程（下冊）.高等教育出版社.2007一、污水水質(zhì)和污水出路（總論）1 簡述水質(zhì)指標(biāo)在水體污染控制、污水處理工程設(shè)計中的作用。答：水質(zhì)污染指標(biāo)是評價水質(zhì)污染程度、進(jìn)行污水處理工程設(shè)計、反映污水處理廠處理效果、開展水污染控制的基本依據(jù)。2 分析總固體、溶解性固體、懸浮性固體及揮發(fā)性固體指標(biāo)之間的相互聯(lián)系，畫出這些指標(biāo)的關(guān)系圖。答：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(jīng)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(jù)揮發(fā)性能可分為揮發(fā)性

2、固體（VS）和固定性固體（FS）。將固體在600的溫度下灼燒，揮發(fā)掉的即市是揮發(fā)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(tài)物質(zhì)含量，揮發(fā)性固體反映固體的有機(jī)成分含量。關(guān)系圖3生化需氧量、化學(xué)需氧量、總有機(jī)碳和總需氧量指標(biāo)的含義是什么？分析這些指標(biāo)之間的聯(lián)系與區(qū)別。答：生化需氧量（BOD）：水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時所需的氧量稱為生化需氧量?；瘜W(xué)需氧量（COD）：在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2、H2O所消耗的氧量?？傆袡C(jī)碳（TOC）：水樣中所有有機(jī)污染物的含碳量?？傂柩趿浚═OD）：有機(jī)物除碳外，還含有氫、氮、硫

3、等元素，當(dāng)有機(jī)物全都被氧化時，碳被氧化為二氧化碳，氫、氮及硫則被氧化為水、一氧化氮、二氧化硫等，此時需氧量稱為總需氧量。這些指標(biāo)都是用來評價水樣中有機(jī)污染物的參數(shù)。生化需氧量間接反映了水中可生物降解的有機(jī)物量?；瘜W(xué)需氧量不能表示可被微生物氧化的有機(jī)物量，此外廢水中的還原性無機(jī)物也能消耗部分氧?？傆袡C(jī)碳和總需氧量的測定都是燃燒化學(xué)法，前者測定以碳表示，后者以氧表示。TOC、TOD的耗氧過程與BOD 的耗氧過程有本質(zhì)不同，而且由于各種水樣中有機(jī)物質(zhì)的成分不同，生化過程差別也大。各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定關(guān)系。在水質(zhì)條件基本相同的條件下，BOD與TOD或TOC之間存在一定的相關(guān)關(guān)系

4、。4水體自凈有哪幾種類型？氧垂曲線的特點和使用范圍是什么？答：水體自凈從凈化機(jī)制來看，可分為：物理凈化、化學(xué)凈化和生物凈化。氧垂曲線適用于一維河流和不考慮擴(kuò)散的情況。特點5試論排放標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)、環(huán)境容量之間的聯(lián)系。答：環(huán)境容量是水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指定的基本依據(jù)，而水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則是排放標(biāo)準(zhǔn)指定的依據(jù)。6我國現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有哪幾種？各標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍及相互關(guān)系是什么？答：我國現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有濃度標(biāo)準(zhǔn)和總量控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)地域管理權(quán)限又可分為國家排放標(biāo)準(zhǔn)、地方排放標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。我國現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)基本上都是濃度標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)按照污水排放去向，規(guī)定了水污染物最高允許排放濃度，適用于排污

5、單位水污染物的排放管理，以及建設(shè)項目的環(huán)境影響評價、建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計、竣工驗收及其投產(chǎn)后的排放管理。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)部分行業(yè)排放廢水的特點和治理技術(shù)發(fā)展水平，國家對部分行業(yè)制定了國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)：省、直轄市等根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和管轄地水體污染空制需要，可以依據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法、中華人民共和國水污染仿治法制定地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)可以增加污染物控制指標(biāo)，但不能減少；可以提高對污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不能降低標(biāo)準(zhǔn)。二、污水的物理處理1試說明沉淀有哪幾種類型？各有何特點？并討論各種類型的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別，各適用在哪些場合？課后習(xí)題有答案2設(shè)置沉砂池的目的是什么？曝氣沉砂池的工作原

6、理與平流式沉砂池有何區(qū)別？答：沉砂池的設(shè)置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相對密度較大的無機(jī)顆粒，以免影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。沉砂池的工作原理是以重力分離或離心力分離為基礎(chǔ)，即控制進(jìn)入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相對密度大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)顆粒則隨水流帶走。平流式沉砂池是通過控制進(jìn)入的污水流速，以重力分離無機(jī)顆粒；而曝氣沉砂池是由于曝氣作用，在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動，整個池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進(jìn)的流動形式，無機(jī)砂粒由于離心力作用而沉入集砂槽中。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?guī)律，影響沉淀或上浮的因素有哪些？答：水的沉淀處理的基本原理是利用

7、水中懸浮顆粒的密度比水大，在重力作用下，懸浮物下沉而實現(xiàn)懸浮物與廢水分離。F1、F2分別表示球形顆粒的重力和水對顆粒的浮力，則顆粒在水中的有效重量為 （1） 式中：d為球體顆粒的直徑；s、分別表示顆粒及水的密度；g為重力加速度。以F3表示水對顆粒沉淀的摩擦阻力，則 （2）式中：A為顆粒在沉淀方向上的投影面積，對球形顆粒，A ；u為顆粒沉速；為阻力系數(shù)。對于層流，結(jié)合式（1）和（2），在Re1時，u 式中：為水的黏度。上式表明：（1）顆粒與水的密度差（s-）愈大，沉速愈快，成正比關(guān)系。當(dāng)s時，顆粒下沉；當(dāng)s時，顆粒上浮；當(dāng)s=時，顆粒既不上浮也不下沉；（2）顆粒直徑愈大，沉速愈快，成正比的平方關(guān)

8、系；（3）水的黏度愈小，沉速愈快，成反比關(guān)系。因水的黏度與水溫成反比，故提高水溫有利于加速沉淀。4已知某小型污水處理站設(shè)計流量為Q=400m3/h，懸浮固體濃度ss=250mg/L。設(shè)沉淀效率為55%。根據(jù)試驗性能曲線查得0=2.8m/h，污水的含水率為98%，試為該處理站設(shè)計豎流式初沉池。5已知某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計平均流量為Q=20000m3/d，服務(wù)人口人，初沉污泥量按25g/（人·日），污泥含水率按97%計算，試為該處理站設(shè)計曝氣沉砂池和平流式沉淀池。6加壓溶氣氣浮的基本原理是什么？有哪幾種基本流程與溶氣方式？各有何特點？答案見課后習(xí)題7微氣泡與懸浮顆粒相黏附的基本條件是什么？

9、有哪些影響因素？如何改善微氣泡與顆粒的黏附性能？答：見1-6章內(nèi)容概要。8氣固比的定義是什么？如何確定適當(dāng)?shù)臍夤瘫龋看穑簹夤瘫龋ǎ┑亩x是溶解空氣量（A）與原水中懸浮固體含量（S）的比值，可用下式表示： 氣固比選用涉及原水水質(zhì)、出水要求、設(shè)備、動力等因素，對于所處理的廢水最好金國氣浮試驗來確定氣固比，無試驗資料時一般取0.005-0.06，廢水中懸浮固體濃度不高時取下限，如選用0.005-0.006；但懸浮固體較高時，可選用上限，如氣浮用語剩余污泥濃縮時氣固比一般采用0.03-0.04。9在廢水處理中，氣浮法與沉淀法相比較，各有何缺點？ 答：10某工業(yè)廢水水量為1200 m3/d，水中懸浮固體

10、濃度為800 mg/L，需要進(jìn)行氣浮法預(yù)處理，請為其設(shè)計平流式氣浮池處理系統(tǒng)。11如何改進(jìn)及提高沉淀或氣浮分離效果？ 答：由式 可知，通過采取相應(yīng)的措施，增大懸浮顆粒的直徑，減小流體的黏度等都能提高沉淀或氣浮分離效果。如：通過混凝處理增大顆粒粒徑，提高水溫以減小水的黏度。另外，也可以減小氣泡直徑來提高氣浮分離效果。三、污水的生物處理基本概念1簡述好氧和厭氧生物處理有機(jī)污水的原理和使用條件。答：污水生物處理是利用自然界中廣泛分布的個體微小、代謝營養(yǎng)類型多樣、適應(yīng)能力強(qiáng)的微生物的新陳代謝作用，對污水進(jìn)行凈化的處理方法。好氧生物處理是在水中存在溶解氧的條件下（即水中存在分子氧）。利用好氧微生物降解有

11、機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法；厭氧生物處理是在水中既無分子氧又無化合態(tài)氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。2某種污水在一連續(xù)進(jìn)水和完全均勻混合的反應(yīng)器進(jìn)行處理，假設(shè)反應(yīng)是不可逆的，且符合一級反應(yīng)（v=kSA），反應(yīng)速率常數(shù)k為0.5d-1,求解當(dāng)反應(yīng)池容積為20 m3、反應(yīng)效率為98%時，該反應(yīng)器能夠處理的污水流量為多大？3簡述城鎮(zhèn)污水生物脫氮過程的基本步驟。答：污水生物脫氮過程氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用。（1）氨化：微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化反應(yīng)。在氨化微生物作用下，有機(jī)氮化合物在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。（2）硝化反應(yīng)

12、：在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-）和硝酸鹽（NO3-）。（3）反硝化反應(yīng)：在缺氧條件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)狻?簡述生物除磷的原理。四、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：活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機(jī)廢水一類好氧生物的處理方法?；钚晕勰喾ㄌ幚砹鞒贪ㄆ貧獬?、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系統(tǒng)等基本組成部分。圖如書251廢水經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)入曝氣池與池內(nèi)的活性污泥混合成混合液，并在池內(nèi)充分曝氣，一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與活性污泥充分接觸；另一方面，通過曝氣，向活性污泥供氧，保持好氧條件，保證微生

13、物的正常生長。廢水中有機(jī)物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液進(jìn)入二次沉淀池，進(jìn)行固液分離，凈化的廢水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流到曝氣池進(jìn)口，與進(jìn)入曝氣池的廢水混合。2常用的活性污泥法曝氣池的基本形式有哪些？ 答：曝氣池實質(zhì)上是一個反應(yīng)器，它的池型與所需的水力特征及反應(yīng)要求密切相關(guān)，主要分為推流式、完全混合式、封閉環(huán)流式及續(xù)批式四大類。3活性污泥法有哪些主要運(yùn)行方式？各運(yùn)行方式有何特點？答：活性污泥法主要運(yùn)行方式有：普通曝氣法、漸減曝氣法、階段曝氣法、吸附再生（接觸穩(wěn)定）法、吸附生物降解工藝、延時曝氣法、純氧曝氣法和間歇活性污泥法。特點：普通曝氣法：在曝氣池內(nèi)，廢水有機(jī)物濃

14、度和需氧量沿池長逐步下降，而供氧量沿池長均勻分布，可能出現(xiàn)前段供氧不足，后段供氧過剩的現(xiàn)象。這種活性污泥法的優(yōu)點在于因曝氣時間長而處理效率高，一般BOD去除率為90%95%，特別適用于處理要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水；但它存在著較為嚴(yán)重的缺陷。（其他在課后習(xí)題）4解釋污泥泥齡的概念，說明它在污水處理系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行管理中的作用。答：污泥泥齡為在處理系統(tǒng)中微生物的平均停留時間。污泥泥齡是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計、運(yùn)行的重要參數(shù)，在理論上也有重要意義。以污泥泥齡作為生物處理的控制參數(shù)，其重要性是明顯的，因為通過控制污泥泥齡，可以控制微生物的比增長速率及系統(tǒng)中微生物的生理狀態(tài)。5從氣體傳遞的雙膜理論，分析氧

15、傳遞的主要影響因素。答：影響氧傳遞速率的主要因素為氣相中氧分壓、液相中氧的濃度梯度、氣液之間的接觸面積和接觸時間、水溫、污水的性質(zhì)、水流的紊亂程度等。（1）廢水水質(zhì)：污水中含有各種雜質(zhì)，對氧的傳遞會產(chǎn)生一定的影響。其中主要是溶解性有機(jī)物，特別是某些表面活性物質(zhì)，他們會在氣液界面處集中，形成一層分子膜，增加氧傳遞的阻力，影響氧分子的擴(kuò)散。（2）水溫：水溫對氧傳遞影響較大，水溫上升，水的餓黏度降低，液膜厚度減小，擴(kuò)散系數(shù)提高，KLa值增高；反之，則KLa值降低。水溫對溶解氧飽和度Cs值也會產(chǎn)生影響。隨著溫度的增加，KLa值增大，Cs值降低，液相中氧的濃度梯度有所減小。因此，水溫對氧轉(zhuǎn)移有兩種相反的

16、影響，但并不是完全抵消，總的來說，水溫降低有利于氧的轉(zhuǎn)移。（3）氧分壓：Cs值除了受到污水中溶解鹽及溫度的影響外，自然還受到氧分壓或氣壓的影響，氣壓降低，Cs值也隨之下降；反之則提高。6生物脫氮、除磷的環(huán)境條件要求和主要影響因素是什么？說明主要生物脫氮、除磷工藝的特點。答：生物脫氮、除磷影響因素有：（1）環(huán)境因素，如溫度、pH、DO；（2）工藝因素，如污泥泥齡、各反應(yīng)區(qū)的水力停留時間、二沉池的沉淀效果；（3）污水成分，如污水中易降解有機(jī)物濃度，BOD5與N、P的比值等。常用脫氮除磷工藝性能特點工藝名稱優(yōu)點缺點AN/O在好氧前去除BOD，節(jié)能；硝化前產(chǎn)生堿度；前缺氧具有選擇池的作用脫氮效果受內(nèi)循

17、環(huán)比影響；可能存在諾卡氏菌的問題；需要控制循環(huán)混合液的DOAP/O工藝過程簡單；水力停留時間短；污泥沉降性能好；聚磷菌碳源豐富，除磷效果好如有硝化發(fā)生除磷效果會降低；工藝靈活性差A(yù)2/O同時脫氮除磷；反硝化過程為硝化提供堿度；水力停留時間短；反硝化過程同時除去有機(jī)物；污泥沉降性能好回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響；脫氮受回流比影響；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物 倒置A2/O同時脫氮除磷；厭氧區(qū)釋磷無硝酸鹽的影響；無混合液回流，流程簡單，節(jié)能；反硝化過程同時除去有機(jī)物；好氧吸磷充分；污泥沉降性能好；厭氧釋磷得不到優(yōu)質(zhì)降解碳源；無混合液回流時總氮去除效果不高 UCT減少了進(jìn)入?yún)?/p>

18、氧區(qū)的硝酸鹽量，提高了除磷效率；對有機(jī)物濃度偏低的污水，除磷效率有所改善；脫氮效果好操作較為復(fù)雜；需增加附加回流系統(tǒng)改良Bardenpho脫氮效果優(yōu)秀；污泥沉降性能好池體分隔較多；池體容積較大PhoStrip易于與現(xiàn)有設(shè)施結(jié)合及改造；過程靈活性好；除磷性能不受進(jìn)水有機(jī)物濃度限制；加藥量比采用化學(xué)沉淀法小很多；出水磷酸鹽濃度可穩(wěn)定小于1mg/L需要投加化學(xué)藥劑；混合液需保持較高DO濃度，以防止磷在二沉池中釋放；需附加的池體用于磷的解吸；如使用石灰可能存在結(jié)垢問題SBR及變形工藝可同時脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低SS出水；耐受水力沖擊負(fù)荷；操作靈活性好同時脫氮除磷時操作復(fù)雜；潷水設(shè)施的可靠性對出水水

19、質(zhì)影響大；設(shè)計過程復(fù)雜；維護(hù)要求高，運(yùn)行對自動控制依賴性強(qiáng)；池體容積較大 7如何計算生物脫氮、除磷系統(tǒng)的曝氣池容積、曝氣池需氧量和剩余污泥量？8如何計算生物脫氮系統(tǒng)反硝化池的容積？9仔細(xì)分析污水中COD的組成，并說明它們在污水處理系統(tǒng)中的去除途徑。 答：污水中COD的組成如下圖。其中可生物降解的大多數(shù)被微生物降解；不可生物降解的溶解態(tài)COD隨出水流走，顆粒態(tài)COD進(jìn)入剩余污泥。 總COD可生物降解COD不可生物降解COD易生物降解(溶解態(tài))復(fù)雜有機(jī)物揮發(fā)性脂肪酸慢速生物降解(顆粒態(tài))膠體態(tài)顆粒態(tài)溶解態(tài)顆粒態(tài) 10二沉池的功能和構(gòu)造與一般沉淀池有什么不同？在二沉池中設(shè)置斜板為什么不能取得理想效果？答：二沉池的功能要考慮固液分離和污泥濃縮的要求； 二沉池的構(gòu)造可與污水處理廠的初沉池類似，可以采用平流式、豎流式和輻流式。但在構(gòu)造上要注意以下幾點：（1）二沉池的進(jìn)水部分要仔細(xì)考慮，應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使污泥絮凝結(jié)大。（2）二沉池中污泥絮凝體較輕，容易被水