考研筆記 《水污染控制工程》（第4版）（下冊(cè)）筆記和課后習(xí)題（含考研真題）詳解

1.高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(上冊(cè))筆記和課后習(xí)題(含考研真題)詳解2.高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下冊(cè))筆記和課后習(xí)題(含考研真題)詳解3.高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下冊(cè))配套題庫(kù)【名校考研真題+課后習(xí)題+章節(jié)題庫(kù)+模擬試題】本書是高廷耀主編的《水污染控制工程》(第4版)(下冊(cè))的配套電子書，主要包括以下()為公司旗下的主營(yíng)業(yè)務(wù)網(wǎng)站，主要銷售公司的10萬(wàn)種電子書(視頻、題庫(kù)、直播);第9章污水水質(zhì)和污水出路第10章污水的物理處理第11章污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第12章活性污泥法第13章生物膜法污水水質(zhì)和污水出路污水水質(zhì)和污水出路第14章穩(wěn)定塘和污水的土地處理14.1復(fù)習(xí)筆記14.2課后習(xí)題詳解第15章污水的厭氧生物處理15.1復(fù)習(xí)筆記15.2課后習(xí)題詳解15.3考研真題詳解第16章污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理16.2課后習(xí)題詳解16.3考研真題詳解第17章城市污水回用17.2課后習(xí)題詳解17.3考研真題詳解第18章污泥的處理與處置18.2課后習(xí)題詳解18.3考研真題詳解第19章工業(yè)廢水處理19.2課后習(xí)題詳解19.3考研真題詳解第20章污水處理廠設(shè)計(jì)20.1復(fù)習(xí)筆記第9章污水水質(zhì)和污水出路【知識(shí)框架】污染物在水體中的自凈過(guò)程水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)【重點(diǎn)難點(diǎn)歸納】1.污水的類型與特征(見表9-1)表9-1污水來(lái)源及特點(diǎn)2.污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)(1)污水的物理性質(zhì)與污染指標(biāo)(見表9-2)表9-2污水的物理性質(zhì)與污染指標(biāo)(2)污水的化學(xué)性質(zhì)與污染指標(biāo)有機(jī)物的主要危害是消耗水中溶解氧。在工程中一般采用生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD或OC)、總有機(jī)碳(TOC)、總需氧量(TOD)等指標(biāo)來(lái)反映水中有機(jī)物的含a.生化需氧量(BOD)水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量稱為生化需氧量(以mg/L為單位),間接以5d作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，簡(jiǎn)稱5日生化需氧量(用BOD?表示)。b.化學(xué)需氧量(COD)化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量稱為化學(xué)需氧量(以mg/L為單位)。高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱CODMn或簡(jiǎn)稱OC;以重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱CODcr,或簡(jiǎn)稱COD。在污水處理中，通常采用重鉻酸鉀法。c.總有機(jī)碳(TOC)與總需氧量(TOD)總有機(jī)碳(TOC)包括水樣中所有有機(jī)污染物的含碳量，也是評(píng)價(jià)水樣中有機(jī)污染物的一個(gè)除此之外，其他有機(jī)污染物類別如表9-3所示。表9-3表9-3其他有機(jī)污染物指標(biāo)②無(wú)機(jī)物主要指示水樣的酸堿性。一般要求處理后污水的pH在6～9之間。天然水體的pH一般近中b.植物營(yíng)養(yǎng)元素c.重金屬d.無(wú)機(jī)性非金屬有害有毒物(見表9-4)表9-4無(wú)機(jī)性非金屬有害有毒物(3)污水的生物性質(zhì)與污染指標(biāo)接表明有腸道病菌(傷寒、痢疾、霍亂等)存在的可能性。③病毒1.污染物對(duì)不同水體自凈過(guò)程的影響(1)河流(2)湖泊、水庫(kù)(3)海洋(4)地下水2.河流的自凈作用(1)凈化機(jī)制(見表9-5)表9-5河流凈化機(jī)制(2)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容①污水排入河流的混合過(guò)程(見表9-6)表9-6污水排入河流的混合過(guò)程④水體的氧平衡(氧垂曲線)圖9-1被污染河流中生化需氧量和溶解氧的變化曲線將污水排入河流處定為基點(diǎn)0。在上游未受污染的區(qū)域，BODs很低，溶解氧(DO)接近飽和值，在0點(diǎn)有污水排入。圖中斜線部分表示DO受污染后低于正常值，黑影部分表示DOa.在污水未排入前，河水中DO很高，污水排入后因有機(jī)物分解作用耗氧，耗氧速率大于大氣復(fù)氧速率，DO從0點(diǎn)開始向下游逐漸減低；b.從0點(diǎn)流經(jīng)2.5d,DO降至最低點(diǎn)，此點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，該點(diǎn)處耗氧速率等于復(fù)氧速率；c.臨界點(diǎn)后，耗氧速率因有機(jī)物濃度降低而小于復(fù)氧速率，DO又逐漸回升，最后恢復(fù)到在污染河流中DO曲線呈下垂?fàn)?，稱為溶解氧下垂曲線(簡(jiǎn)稱氧垂曲線)。1.污水出路(1)污水經(jīng)處理后排放水體(2)污水的再生利用2.污水排放標(biāo)準(zhǔn)(1)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)目前水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要有《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)、《海水水質(zhì)表9-7地表水水環(huán)境質(zhì)量分類表9-8海水水環(huán)境質(zhì)量分類國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)規(guī)定地表水I、Ⅱ類水域、Ⅲ類水域中劃定(2)污水排放標(biāo)準(zhǔn)表9-9污水排放標(biāo)準(zhǔn)分類(1)表9-10表9-10污水排放標(biāo)準(zhǔn)分類(2)3.污水處理基本方法(1)污水的處理方法表9-11污水處理技術(shù)(2)污水的處理程度(見表9-12)表9-12污水的處理程度1.簡(jiǎn)述水質(zhì)污染指標(biāo)在水體污染控制、污水處理工程設(shè)計(jì)中的作用。2.分析總固體、溶解性固體、懸浮固體及揮發(fā)性固體、固定性固體指標(biāo)之間的相互關(guān)系，答：水中所有殘?jiān)目偤头Q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(guò)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?jiān)鶕?jù)揮發(fā)性能可分為揮發(fā)性固體(VS)和固定性固體(FS)。將固體在600℃的溫度下灼燒，揮發(fā)掉的即是揮發(fā)性固體(VS),灼燒殘?jiān)鼊t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，揮關(guān)系圖：總固體(TS)=溶解性固體(DS)+懸浮性固體(SS)=揮發(fā)性固體(VS)+固定性固體(FS)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)之間答：(1)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①生化需氧量(BOD)是指水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量稱為生化需氧量(以mg/L為單位)。②化學(xué)需氧量(COD)是用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量(以mg/L為單位)。③總有機(jī)碳(TOC)包括水樣中所有有機(jī)污染物的含碳量，也是評(píng)價(jià)水樣中有機(jī)污染物的一④總需氧量(TOD),有機(jī)物中除含有碳外，還含有氧、氮、硫等元素，當(dāng)有機(jī)物全都被(2)四者之間的聯(lián)系與區(qū)別TOC、TOD的耗氧過(guò)程與BOD的耗氧過(guò)程有本質(zhì)不同，而且由于各種水樣④污水中存在的還原性無(wú)機(jī)物(如硫化物)被氧化也需要消耗氧，以COD表示存在一定的⑤BOD?/COD的比值可作為該污水是否適宜于采用生物處4.水體自凈有哪幾種類型?氧垂曲線的特點(diǎn)和適用范圍是什么?答：(1)污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過(guò)物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃5.試論述排放標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境容量之間的關(guān)系。6.我國(guó)現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有哪幾種?各種標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及相互關(guān)系是什么?答：(1)我國(guó)現(xiàn)行的污水排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)控制形式可分為濃度標(biāo)準(zhǔn)和總量控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)地(2)各種標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及相互關(guān)系7.污水的主要處理方法有哪些?各有什么特點(diǎn)?(1)物理處理法，利用物理原理和方法，分離污水中的污染物，在處理過(guò)程中一般不改變(2)化學(xué)及物理化學(xué)處理法，利用化學(xué)反應(yīng)的原理和方法，分離回收污水中的污染物，使(3)生物法，利用微生物的新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被降8.污水的處理程度有哪幾個(gè)?各在什么場(chǎng)合使用?答：污水處理程度一般可分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理(深度處理)。(1)一級(jí)處理，主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，主要技術(shù)為物理法。城鎮(zhèn)污水處理廠中，一級(jí)處理對(duì)BOD?去除率一般為20%～30%,故一級(jí)處理一般作為二級(jí)處理的前(2)二級(jí)處理，污水經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后，再用生物方法進(jìn)一步去除污水中的膠體和溶解性污染物的過(guò)程，其BOD?去除率在90%以上，主要采用生物法。(3)三級(jí)處理，又稱深度處理，一般以更高的處理與排放要求，或以污水的回用為目的，9.3考研真題詳解關(guān)于氧垂曲線，下列說(shuō)法不正確的是()。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009年研]A.受污點(diǎn)即虧氧量最大點(diǎn)B.曲線下降階段，耗氧速率>復(fù)氧速率C.曲線上升階段，耗氧速率<復(fù)氧速率D.曲線末端溶解氧恢復(fù)到初始狀態(tài)【答案】A查看答案DO開始逐漸回升，并最終恢復(fù)初始水平。A項(xiàng)，虧氧量最大點(diǎn)應(yīng)為氧垂曲線的臨界點(diǎn)處。1.一河流某點(diǎn)上游不遠(yuǎn)處有生活污染源正在排污，則該點(diǎn)水樣測(cè)得的各類含氮化合物中，【答案】有機(jī)氮查看答案【答案】物理指標(biāo)；化學(xué)指標(biāo)；生物指標(biāo)查看答案3.氧垂曲線的最低點(diǎn)稱為,該點(diǎn)處耗氧速率復(fù)氧速率。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】臨界點(diǎn)；等于查看答案【解析】DO與BOD?有非常密切的關(guān)系。在污水未排入前，河水中DO很高，污水排入后因有機(jī)物分解作用耗氧，耗氧速率大于大氣復(fù)氧速率，DO從0點(diǎn)(將污水排入河流處定為基點(diǎn)0)開始向下游逐漸減低，經(jīng)2.5d,降至最低點(diǎn)，此點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)。該點(diǎn)處耗氧速率等4.所有各種雜質(zhì)，按它們?cè)谒械拇嬖跔顟B(tài)可分為三類：和。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009年研]【答案】懸浮物；膠體；溶解物查看答案5.國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)主要有和等。[寧波大學(xué)2015年研]【答案】《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》;《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》;《污水排入城市下準(zhǔn)。國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)主要有《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8798—1996)、《城鎮(zhèn)污水處理6.《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)規(guī)定地表水_,禁止新建排排污口應(yīng)按水體功能要求，實(shí)行。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】I、Ⅱ類水域、Ⅲ類水域中劃定的保護(hù)區(qū)和海洋水體中第一類海域；污染物總量控【答案】五；工業(yè)用水；娛樂(lè)用水查看答案用水區(qū)；⑤V類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一[廣東工業(yè)大學(xué)2015年研]【答案】分解查看答案在合流制排水系統(tǒng)中，還包括_。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009年研；寧波大學(xué)2014【答案】生活污水；工業(yè)廢水；部分城鎮(zhèn)地表徑流；【解析】城鎮(zhèn)污水是指由城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)收集的生活污水、工業(yè)廢水和部分城鎮(zhèn)地表徑流(雨雪水)等組成的一種綜合污水，成分性質(zhì)比較復(fù)雜。在1.一般情況下，同一種水的BOD?<CODcr<TOD。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011【答案】正確查看答案【解析】各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定關(guān)2.BOD是碳化所需氧量和硝化所需氧量之和。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2010年研]【答案】錯(cuò)誤查看答案化需氧量(BOD)通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量，即碳化所需氧量。1.COD及TOD[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2013年研]mg/L為單位?；瘜W(xué)需氧量愈高，表示水中有機(jī)污染物愈多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱CODMn或簡(jiǎn)稱OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱CODcr,或簡(jiǎn)稱COD。TOD即總需氧量，是指當(dāng)有機(jī)物全都被氧化，碳被氧化為二氧化碳，氫、氮及硫則被氧化2.懸浮物含量[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2012年研]答：懸浮物含量(SS)是指濾渣脫水烘干后得到的固體含量。水中所有殘?jiān)目偤头Q為總固體(TS),總固體包括溶解性固體(DS)和懸浮固體(又稱懸浮物，SS)。固體殘?jiān)鶕?jù)揮發(fā)性能可分為揮發(fā)性固體(VS)和固定性固體(又稱灰分，F(xiàn)S)。溶解性固體一般表3.生物需氧量[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年研]答：生物需氧量(BOD)是指水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量，以mg/L為愈多。測(cè)定生化需氧量時(shí)以20℃作為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度，以5d作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，簡(jiǎn)稱5日生化需氧量(用BOD?表示)。4.氧垂曲線[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2012年研]1.污水中表示有機(jī)物含量的指標(biāo)有哪些?各自有什么含義?四者之間有什么區(qū)別和聯(lián)系?[寧波大學(xué)2015年研]答：(1)污水中表示有機(jī)物含量的指標(biāo)及其含義①化學(xué)需氧量(COD),是指化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物時(shí)所消耗的氧化劑量(以mg/L為單位)。②生化需氧量(BOD),是指水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量(以mg/L為單位),間接反映了水中可生物降解的有機(jī)物量。③總有機(jī)碳(TOC),包括水樣中所有有機(jī)污染物的含碳量，是評(píng)價(jià)水樣中有機(jī)污染物的一④總需氧量(TOD),有機(jī)物中除含有碳外，還含有氧、氮、硫等元素，當(dāng)有機(jī)物全都被(2)四者之間的區(qū)別與關(guān)系與TOD或TOC之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。它們之間的相互關(guān)系為：TOD>COD④污水中存在的還原性無(wú)機(jī)物(如硫化物)被氧化也需要消耗氧，以COD表示存在一定的誤差。⑤BOD?/COD的比值可作為該污水是否適宜于采用生物處理判別標(biāo)準(zhǔn)，比值越大，2.簡(jiǎn)述水體自凈。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2013年研](2)自凈機(jī)制3.污水按來(lái)源分為哪幾種類型?說(shuō)明各類特征及影響因素。[中國(guó)海洋大學(xué)2011年研](1)生活污水a(chǎn).生活污水主要來(lái)自家庭、商業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、城鎮(zhèn)公共設(shè)施及工廠的餐飲、衛(wèi)生b.生活污水的主要成分為纖維素、淀粉、糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，以及氮、磷、(2)工業(yè)廢水a(chǎn).工業(yè)廢水主要是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品或成品等物料所污染的水；b.種類繁多，污染物成分及性質(zhì)隨生產(chǎn)過(guò)程而異，變化復(fù)雜；c.工業(yè)廢水污染比較嚴(yán)重，往往含有有毒有害物質(zhì)，有的含有易燃、易爆和腐蝕性強(qiáng)的污來(lái)源。(3)初期污染雨水a(chǎn).初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表徑流，將大氣和地表中的污染物帶入水中，形b.初期雨水的水質(zhì)水量隨區(qū)域環(huán)境、季節(jié)和時(shí)間變化，成分比較復(fù)雜；c.個(gè)別地區(qū)，初期雨水污染物濃度超過(guò)生活污水。某些工業(yè)廢渣或城鎮(zhèn)垃圾堆放場(chǎng)地經(jīng)雨(4)城鎮(zhèn)污水a(chǎn).城鎮(zhèn)污水包括生活污水、工業(yè)廢水等，在合流制排水系統(tǒng)中包括雨水，在半分流制排水b.城鎮(zhèn)污水成分性質(zhì)比較復(fù)雜，不僅各城鎮(zhèn)間不同，同一城市中的不同區(qū)域也有差異。六、計(jì)算題現(xiàn)有100.0mL水樣，用H?SO?酸化后，加入25.00mL0.01677mol.L?1K?Cr?O7溶液，以Ag鹽為催化劑，回流。待水樣中還原性物質(zhì)氧化完全后，用0.1000mol-L?1FeSO?滴定過(guò)量的K?Cr?O7,用去18.20mL。計(jì)算水中的COD含量(O?,MW=32.00)。[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2013年研]氧化同一還原物質(zhì)，3molO?相當(dāng)于2molK?Cr?O?,即：n(O?)=1.5n(K?Cr?O?)用FeSO?滴定剩余，滴定反應(yīng)為：第10章污水的物理處理【重點(diǎn)難點(diǎn)歸納】1.格柵的作用(1)作用(2)設(shè)計(jì)原則a.柵條間隙寬度；b.柵條間隙寬度與處理規(guī)模；c.污水的性質(zhì)及后續(xù)處理設(shè)備選擇。一般以不堵塞水泵和污水處理廠(站)的處理設(shè)備，保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)能正常運(yùn)行為原③柵渣被格柵截留的物質(zhì)稱為柵渣，柵渣的含水率約為80%,密度約為960kg/m3。2.格柵的種類(見表10-1)表10-1格柵的種類3.格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算布置方式多樣，都可通過(guò)簡(jiǎn)圖10-1進(jìn)行格柵計(jì)算。圖10-1格柵水力計(jì)算簡(jiǎn)圖(1)格柵槽總寬度柵的速度，一般取0.6～1.0m/s;α為格柵安裝傾角，(°);一E為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。格柵間隙數(shù)n確定以后，則格柵框架內(nèi)的柵條的數(shù)目為n-1。(2)過(guò)柵水頭損失幾何形狀有關(guān)，可按表10-2計(jì)算；g為重力加速度，9.81m/s2;k為系數(shù)，格柵受過(guò)柵水頭損失一般為0.08～0.15m,為避免格柵前涌水，故將柵后槽底下降h?作為補(bǔ)償。表10-2格柵阻力系數(shù)ξ計(jì)算公式(3)柵后槽的總高度h?為過(guò)柵水頭損失，由式(10-3)計(jì)算確定。(4)格柵槽的總長(zhǎng)度,,(5)每日柵渣量式中，W為每日柵渣量，m3/d;W?為單位體積污水柵渣量，m3/(103m3污水),一般取0.1~柵渣的最終處置方法，包括與城市垃圾一道填埋、焚燒(820℃以上)以及堆肥等。4.篩網(wǎng)(1)特點(diǎn)(2)分類上截留的纖維等雜質(zhì)卸到固定篩網(wǎng)上，進(jìn)一步濾去附在纖維上的水滴。如圖10-2所示。圖10-2振動(dòng)篩網(wǎng)示意圖步濾去水滴。如圖10-3所示。圖10-3水力篩網(wǎng)構(gòu)造示意圖5.破碎機(jī)初級(jí)處理(初次沉淀池，簡(jiǎn)稱初沉池);③生物處理后的固液分離(二次沉淀池，簡(jiǎn)稱二沉池);④污泥處理階段的污泥濃縮。2.沉淀類型表10-3沉淀的分類3.自由沉淀與絮凝沉淀分析(1)自由沉淀理論基礎(chǔ)a.顆粒為球形；b.沉淀過(guò)程中顆粒的大小、形狀、重量等不變；c.式中，4=為顆粒密度，kg/m3;pL為液體的密度，kg/m3;u為顆粒沉速，m/s與pL相等時(shí)，u=0,顆粒在水中呈隨機(jī)懸浮狀態(tài)，這類顆粒b.u與顆粒直徑d的平方成正比。因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度(或上浮速度),(2)絮凝沉淀分析a.試驗(yàn)方法絮凝沉淀試驗(yàn)柱直徑一般取150～200mm,高度上應(yīng)與擬建沉淀池相同。取樣口的位置約間隔0.5m,在不同的時(shí)間間隔取樣分析懸浮固體濃度，對(duì)每個(gè)分析樣品計(jì)算去除百分率，然后像繪制等高線一樣繪制等百分率去除曲線，如圖10-4所示。b.計(jì)算與分析絮凝沉淀速度u可以用下式計(jì)算：式中，u為沉淀速度，m/s;H為沉淀柱高度，m;t為達(dá)到給定去除率所需時(shí)間，s。對(duì)于指定的沉淀時(shí)間和沉淀高度，總沉淀效率η可用下式計(jì)算：式中，η為總沉淀效率，%;i為等百分率去除曲線號(hào)；△h;為等百分率去除曲線之間的距離，m;H為沉降柱總高度，m;R;為曲線號(hào)i的等百分去除率，%;Ri+1為曲線號(hào)i+1的等百分去除率，%。圖10-4絮凝沉淀試驗(yàn)分析4.沉淀池的工作原理(1)沉淀池結(jié)構(gòu)理想沉淀池可劃分為五個(gè)區(qū)域，即進(jìn)口區(qū)、沉淀區(qū)、出口區(qū)、緩沖區(qū)及污泥區(qū)。(2)假定前提①沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v;②懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u;(3)顆粒沉淀運(yùn)動(dòng)根據(jù)上述的假定，懸浮顆粒自由沉淀的跡線可用圖10-5表示。另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u。顆粒運(yùn)圖10-5平流理想沉淀池示意圖(4)沉淀分析①?gòu)某恋韰^(qū)頂部x點(diǎn)進(jìn)入的顆粒中，必存在著某一粒徑的顆粒，其沉速為uo,到達(dá)沉淀區(qū)②當(dāng)顆粒沉速u?≥uo時(shí)，無(wú)論這種顆粒處于進(jìn)口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即圖10-5a中的軌跡線xy與x'y';③當(dāng)顆粒沉速u?<uo時(shí)，從沉淀區(qū)頂端進(jìn)入的顆粒不能沉淀到池底，會(huì)隨水流排出，如圖去除，如圖中軌跡線x'y所示，說(shuō)明對(duì)于沉速u?小于指定顆粒沉速uo的顆粒，有一部分會(huì)(5)沉淀效率①設(shè)沉速為u?的顆粒占全部顆粒的dP(%),其中的的顆粒將會(huì)從水中沉淀到②沉淀池的表面水力負(fù)荷(又稱溢流率)q可表示為：式(10-13)表明，理想沉淀池的沉淀效率與池的表面面積A有關(guān)，與池深H、沉淀時(shí)間t、池的體積V等無(wú)關(guān)。三、沉砂池1.沉砂池的工作原理與設(shè)計(jì)原則(1)沉砂池的工作原理②工作原理(2)沉砂池的設(shè)計(jì)原則而定。城鎮(zhèn)污水處理廠的沉砂池的只數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不少于2。a.當(dāng)污水自流進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期的最大設(shè)計(jì)b.當(dāng)污水為提升進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期工作水泵的最大組合流量計(jì)算；c.在合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算。③城鎮(zhèn)污水的沉砂量可按每立方污水沉砂0.03L計(jì)算，其含水率約為60%,容重約為1500kg/m3。沉砂池應(yīng)設(shè)置砂水分離器進(jìn)行洗砂和砂水分離，分離器溢流上④貯砂斗的容積不應(yīng)大于2日沉砂量，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55°,沉砂池排砂宜采用機(jī)械方式，并經(jīng)砂水分離后貯存或外運(yùn)。人工排砂時(shí)，排砂管直徑不應(yīng)小于200mm,同時(shí)考2.沉砂池的分類(1)平流式沉砂池a.優(yōu)點(diǎn)：截留無(wú)機(jī)顆粒效果較好、構(gòu)造較簡(jiǎn)單；b.缺點(diǎn)：流速不易控制、沉砂中有機(jī)性顆粒含量較高、排砂常需要洗砂處理等。a.污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s,最小流速應(yīng)不小于0.15m/s;b.最高流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間不應(yīng)小于30s,一般取30～60s;c.有效水深不應(yīng)大于1.2m,一般采用0.25～1.0m,每格寬度不宜小于0.6m;d.池底坡度一般為0.01～0.02,當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時(shí)，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，確定池底的a.沉砂部分的長(zhǎng)度Lb.水流斷面面積Ac.池總寬度Bd.貯砂斗所需容積Ve.貯砂斗各部分尺寸計(jì)算設(shè)貯砂斗底寬b?=0.5m;斗壁與水平面的傾角為60°;則貯砂斗的上口寬b?為：貯砂斗的容積V?為：f.貯砂室的高度h?假設(shè)采用重力排砂，池底設(shè)0.06坡度坡向砂斗假設(shè)采用重力排砂，池底設(shè)0.06坡度坡向砂斗g.池總高度H(2)曝氣沉砂池a.沉砂中含有機(jī)物的量低于5%;b.由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、除泡作用以及加速污水中油類和c.曝氣作用要消耗能量，對(duì)生物脫氮除磷系統(tǒng)的厭氧段或缺氧段的曝氣沉砂池的剖面如圖10-6所示。圖10-6曝氣沉砂池剖面圖b.工作原理懸浮起來(lái)隨出水帶走。沉于池底的砂粒較為純凈，有機(jī)物含量只有5%左右，便于沉砂的處a.水平流速一般可取0.08～0.12m/s,一般取0.1m/s;b.最大流量時(shí)污水在池內(nèi)的停留時(shí)間為4～6min,處理雨天合流污水時(shí)為1~3min,如同時(shí)作為預(yù)曝氣池使用，停留時(shí)間可取10～30min;c.池的有效水深宜為2.0～3.0m。池寬與池深比為1~1.5,池的長(zhǎng)寬比可達(dá)5,當(dāng)池的長(zhǎng)寬比大于5時(shí)，可考慮設(shè)置橫向擋板；d.曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，穿孔孔徑為2.5～6.0mm,距池底約0.6～0.9m,每組穿e.每立方米污水所需曝氣量宜為0.1～0.2m3(空氣)或每平方米池表面積曝氣量3～5m3/h。a.總有效容積Vb.池?cái)嗝娣eAc.池總寬度Be.所需曝氣量q式中，q為所需曝氣量，m3/min;D為單位污水需要曝氣量，m3/((3)旋流沉砂池旋流沉砂池最高設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí)間不應(yīng)小于30s,設(shè)計(jì)水力表面負(fù)荷宜為150～200m3/1.沉淀池概況(1)沉淀池的分類a.初沉池，其去除對(duì)象是懸浮固體。b.二沉池，設(shè)在生物處理構(gòu)筑物后面，用于沉淀分離活性污泥或去除生物膜法中脫落的生表10-4沉淀池的類型圖10-7為三種形式沉淀池的示意圖。圖10-7三種形式沉淀池示意圖(2)沉淀池的組成及功能(見表10-5)表10-5沉淀池的組成及功能(3)沉淀池的運(yùn)行方式(4)三種形式沉淀池的特點(diǎn)及適用條件(見表10-6)表10-6三種形式沉淀池的特點(diǎn)及適用條件2.沉淀池的一般設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)參數(shù)(1)設(shè)計(jì)原則②對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理廠，沉淀池應(yīng)不少于2座，并考慮1座發(fā)生故障時(shí)，其余工作的沉淀池表10-7沉淀池經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)(2)沉淀池的構(gòu)造尺寸③緩沖層高度，非機(jī)械排泥時(shí)宜采用0.5m,機(jī)械排泥時(shí)，應(yīng)根據(jù)刮泥板高度確定，且緩沖⑤坡向泥斗的底板坡度，平流式沉淀池不宜小于0.01,輻流式沉淀池不宜小于0.05。(3)沉淀池出水部分(4)貯泥斗的容積①初沉池一般按不大于2d的污泥量計(jì)算，采用機(jī)械排泥的污泥斗可按4h污泥量計(jì)算；②活性污泥法處理后二沉池的污泥區(qū)體積，宜按不超過(guò)2h貯泥時(shí)間計(jì)算，并應(yīng)有連續(xù)排泥③生物膜法處理后二沉池的污泥區(qū)體積，宜按4h的污泥量計(jì)算。(5)排泥部分④排泥管直徑不應(yīng)小于200mm。3.平流式沉淀池(1)平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點(diǎn)設(shè)有行車刮泥機(jī)的平流式沉淀池剖面如圖10-8所示。圖10-8設(shè)有行車刮泥機(jī)的平流式沉淀池圖10-9,入流處的擋流板，一般高出池水水面0.15～0.2m,擋流板的浸沒(méi)深度應(yīng)不少于0.25m,一般用0.5～1.0m,擋流板距流入槽0.5～1.0m。圖10-9平流式沉淀池的進(jìn)水整流措施平流式沉淀池排泥可以采用帶刮泥機(jī)的單斗排泥或多斗排泥，見圖10-10,多斗式沉淀池可以不設(shè)置機(jī)械刮泥設(shè)備，每個(gè)貯泥斗單獨(dú)設(shè)置排泥管，各自獨(dú)立排泥，互不干擾，保證污泥的濃度。在池的寬度方向污泥斗一般不多于兩排。圖10-10平流式沉淀池的單斗與多斗排泥(2)平流式沉淀池的設(shè)計(jì)平流沉淀池設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括確定沉淀池的數(shù)量，入流、出流裝置設(shè)計(jì)，沉淀區(qū)和污泥區(qū)尺寸計(jì)算，排泥和排渣設(shè)備選擇等。目前常按照表面水力負(fù)荷、沉淀時(shí)間和水平流速進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。①沉淀區(qū)的表面積A通過(guò)沉淀試驗(yàn)取得，或參照表10-7選取。③沉淀區(qū)有效容積V或④沉淀池長(zhǎng)度L式中，L為沉淀池長(zhǎng)度，m;v為最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速，⑤沉淀區(qū)的總寬度B⑥沉淀池的數(shù)量n平流式沉淀池的長(zhǎng)度一般為30～50m,不宜大于60m,為了保證污水在池內(nèi)分布均勻，池長(zhǎng)與池寬比不宜小于4,長(zhǎng)度與有效水深比不宜小于8。⑦污泥區(qū)的容積V為兩次排泥的時(shí)間間隔，d,初沉池按2d考慮，活性污泥法后二沉池按2h考慮，機(jī)械排泥初沉池和生物膜法后二沉池按4h設(shè)計(jì)計(jì)算。在95%以上時(shí)，可取1000kg/m3:po為污泥含水率，%;T為兩次排泥時(shí)間間隔，同上。⑧沉淀池的總高度Hm;h?為緩沖層高度，m,無(wú)機(jī)械刮泥設(shè)備時(shí)為0.5m,有機(jī)械刮泥設(shè)備時(shí)，其上緣應(yīng)高出刮⑨貯泥斗的容積V?⑩貯泥斗以上梯形部分污泥容積V?4.豎流式沉淀池(1)豎流式沉淀池的工作原理a.當(dāng)顆粒沉速u>v時(shí)，則顆粒將以u(píng)-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除；a.當(dāng)可沉顆粒屬于自由沉淀類型時(shí)，其沉淀效果(在相同的表面水力負(fù)荷條件下)豎流式b.當(dāng)可沉顆粒屬于絮凝沉淀類型時(shí)，一方面，由于在池中顆粒存在相反方向的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)上升著的顆粒與下降著的顆粒，同時(shí)還存在著上升顆粒與上升顆粒之間、下降顆粒與下降顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀；另一方面，絮凝顆粒在上升水流的頂托和自身重力作用下，會(huì)在沉淀區(qū)內(nèi)形成一個(gè)絮凝污泥層，這一層可以網(wǎng)捕攔截污水中的待沉顆粒。(2)豎流式沉淀池的設(shè)計(jì)①中心管截面積f?與中心管直徑do式中，Qmax為每組沉淀池最大設(shè)計(jì)流量，m3/s;f?為中心管截面積，m2;vo為中心管內(nèi)流速，m/s;do為中心管直徑，m。②中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h?式中，h?為間隙高度，m;v?為間隙流出速度，m/s;d?為喇叭口直徑③沉淀池面積f?和池徑D式中，f?為沉淀區(qū)面積，m2;q為表面水力負(fù)荷，m3/(m2·h);A為沉淀池面積(含中心管其余各部分的設(shè)計(jì)與平流沉淀池相似。5.輻流式沉淀池(1)輻流式沉淀池的構(gòu)造輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，有中心進(jìn)水與周邊進(jìn)水兩種形式。進(jìn)水方式如表10-8所示。表10-8沉淀池進(jìn)水方式(2)輻流式沉淀池設(shè)計(jì)①每座沉淀池的表面積A?和池徑D②沉淀池有效水深h?沉淀池直徑(或正方形的一邊)與有效水深之比宜為6～12。③沉淀池總高度H6.斜板(管)沉淀池(1)斜板(管)沉淀池的構(gòu)造(見圖10-11)包括：①斜板(管)沉淀區(qū)；②進(jìn)水配水區(qū)；③清水出水區(qū)；④緩沖區(qū)；⑤污泥區(qū)。圖10-11升流式斜板沉淀池(2)斜板(管)沉淀池設(shè)計(jì)①沉淀池表面積A式中，A為斜板(管)沉淀池表面積，m2;Qmax為最大設(shè)計(jì)流量，m3/h;n為池?cái)?shù)；0.91為斜板(管)面積利用系數(shù)；q?為表面水力負(fù)荷，m3/(m2h),可按普通沉淀池表面水力負(fù)荷的2倍計(jì)。②池內(nèi)停留時(shí)間t式中，t為池內(nèi)停留時(shí)間，h;h?為斜板(管)上部清水區(qū)高度，m,一般取0.7～1.0m;h?為斜板(管)自身垂直高度，m,一般為0.866～1.0m。(3)斜板(管)沉淀池在污水處理中的應(yīng)用斜板(管)沉淀池具有去除效率高、停留時(shí)間短、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。②應(yīng)用b.當(dāng)污水處理廠的占地受到限制時(shí)，可考慮作為初沉池使用；c.生物處理后續(xù)深度處理時(shí)，進(jìn)一步去除懸浮固體。7.提高沉淀池沉淀效果的有效途徑①在沉淀區(qū)增設(shè)斜板(管);②對(duì)污水進(jìn)行曝氣攪動(dòng)；③回流部分活性污泥。1.含油廢水的來(lái)源與危害(1)含油廢水來(lái)源(2)廢水中油的存在形態(tài)(見表10-9)表10-9廢水中油的存在狀態(tài)(3)含油廢水對(duì)環(huán)境的危害2.隔油池(1)平流式隔油池平流式隔油池按表面負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用1.2m3/(m2·h);按停留時(shí)間設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用僅僅依靠油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮而進(jìn)行油、水分離，油的去除效率一般為70%～80%左氣浮法分離油、水的效果較好，出水中含油量一般可低于20mg/L。(2)斜板式隔油池對(duì)于細(xì)分散油同樣可以利用淺池理論來(lái)提高分離效果，通常采用波紋形斜板，板間距約40mm,傾角不小于45°,廢水沿板面向下流動(dòng)，從出水堰排出，水中油滴沿板的下表面向上3.乳化油及破乳方法(1)乳化油的主要來(lái)源③含油(可浮油)廢水在管道中與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動(dòng)而形成。在含油廢水產(chǎn)生的地點(diǎn)立即用隔油池進(jìn)行油水分離，可以避免油的乳化，而且還可以就地回收油品，降低含油廢水的處理費(fèi)用。(2)破乳方法簡(jiǎn)介破乳的基本原理是破壞油滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。破乳途徑有下述幾種：①投加換型乳化劑，例如氯化鈣；②投加鹽類、酸類物質(zhì)；③投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑，例如異戊醇劑；④通過(guò)劇烈的攪拌、震蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并；⑤如以粉末為乳化劑的乳狀液，可用過(guò)濾法攔截油滴；⑥改變?nèi)榛旱臏囟?加熱或冷凍);⑦投加水處理中常用的混凝劑。1.氣浮法的基本條件及應(yīng)用(1)基本條件氣浮法是一種有效的固—液和液—液分離方法，常用于對(duì)那些顆粒密度接近或小于水的細(xì)小顆粒的分離。氣浮法處理工藝必須滿足下述基本條件：①必須向水中提供足夠量的細(xì)微氣泡；②必須使廢水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；③必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生黏附作用。(2)應(yīng)用方面①石油、化工及機(jī)械制造業(yè)中的含油(包括乳化油)廢水的油水分離；②廢水中有用物質(zhì)的回收，如造紙廢水中的紙漿纖維及填料的回收；③含懸浮固體相對(duì)密度接近1的工業(yè)廢水的預(yù)處理；④取代二沉池進(jìn)行泥水分離，特別適用于活性污泥絮體不易沉淀或易于產(chǎn)生膨脹的情況；⑤剩余污泥的濃縮。2.氣浮法的類型(見表10-10)表10-10氣浮法的類型3.加壓溶氣氣浮法的基本原理(1)空氣在水中的溶解度與壓力及溫度的關(guān)系(2)水中的懸浮顆粒與微小氣泡相黏附的原理生表面張力(或稱界面張力),即具有表面能(或稱界面能)。圖10-12不同懸浮顆粒與水接觸的潤(rùn)濕情況水中懸浮顆粒是否能與氣泡黏附，與氣、水、顆粒間的界面能有關(guān)。當(dāng)三者相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，三相界面張力的關(guān)系如圖10-12所示，其關(guān)系式為：式中，θ為接觸角(又稱濕潤(rùn)角)。進(jìn)一步可得當(dāng)氣泡與懸浮顆粒黏附后，黏附面上單位面積的界面能減小值△E為：當(dāng)θ→0時(shí)，cosθ→1,△E→0,這類物質(zhì)親水性強(qiáng)(稱為親水性物質(zhì)),無(wú)力排開水膜，不易與氣泡黏附，不能用氣浮法去除。當(dāng)θ→180°時(shí)，cosθ→-1,△E→2σ水-氣，這類物質(zhì)疏水性強(qiáng)(稱為疏水性物質(zhì)),易與氣泡黏附，宜用氣浮法去除。②“顆?！?dú)馀荨睆?fù)合體(簡(jiǎn)稱帶氣絮體)的上浮速度③氣浮池(3)投加化學(xué)藥劑提高氣浮效果4.加壓溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)(1)加壓溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成與主要工藝參數(shù)浮池)。a.加壓水泵b.壓力溶氣罐吸水管吸氣溶氣式、水泵出水管射流溶氣式和空壓機(jī)供氣式，如表10-11所示。表10-11溶氣方式c.空氣供給設(shè)備(空壓機(jī)或射流器)及其他附屬設(shè)備附，并使帶氣絮體與水分離。目前應(yīng)用較為廣泛的有平流式和豎流式兩種，見表10-12氣浮池類型(2)設(shè)計(jì)計(jì)算①氣浮所需空氣量QG與原水中懸浮固體含量(S)的比值，可用下式表示：在溶氣壓力P下溶解的空氣，經(jīng)減壓釋放后，理論上釋放空氣量A為：為在一定溫度下，一個(gè)大氣壓時(shí)的空氣溶解度，mL/L;P為溶氣壓力(絕對(duì)壓力),大氣壓atm;P?為當(dāng)?shù)貧鈮?絕對(duì)壓力),大氣壓atm;f為加壓溶氣系統(tǒng)的溶氣效率，為實(shí)際空氣溶解度與理論溶解度之比，與溶氣罐等因素有關(guān)，通常取0.5～0.8,參見表10-14;QR表10-13空氣的密度及其在水中的溶解度表10-14階梯環(huán)填料罐(層高1m)的水溫、壓力與溶氣效率關(guān)系下的釋氣量，L/m3;k為水溫校正系數(shù)，取1.1～1.3(主要考慮水的黏度影響，試驗(yàn)時(shí)水溫與冬季水溫相差大者取高值)。選定過(guò)流密度I后，溶氣罐直徑Da按下式計(jì)算：一般對(duì)于空罐I選用1000～2000m3/(m2·d);對(duì)填料罐，I選用2500～5000m3/(m2·d)。溶氣罐高h(yuǎn):h?為貯水區(qū)高度，一般取10m;h?為填料層高度，一般取10～1.3m。a.接觸室的表面積Acb.分離室的表面積Asm3/(m2·h),一般取6～8m3/(m2·h)。(3)區(qū)別與聯(lián)系2.設(shè)置沉砂池的目的和作用是什么?曝氣沉砂池的工作原理與平流式沉砂池有何區(qū)別?答：(1)設(shè)置沉砂池的目的和作用(2)曝氣沉砂池和平流式沉砂池工作原理的區(qū)別機(jī)物的量低于5%;由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、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(或上浮)的基本規(guī)律，影響沉淀或上浮的因素有哪些?答：(1)水的沉淀法處理基本原理(2)球形顆粒的靜水自由沉降(或上浮)的基本規(guī)律靜水中懸浮顆粒開始沉降(或上浮)時(shí)，會(huì)受到重力、浮力、摩擦力的作用。剛開始沉降(或上浮)時(shí)，因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后，顆粒(3)影響沉淀或上浮的因素影響沉淀或上浮的因素有水中懸浮顆粒的性質(zhì)(密度、大小)、水的黏度、水流速度、池的①顆粒與水的密度差(ps-PL)愈大，沉速愈快，成正比關(guān)系。當(dāng)ps>pL時(shí)，顆粒下沉；當(dāng)<pL時(shí)，顆粒上浮；當(dāng)ps=pL時(shí)，顆粒既不上浮也不下沉；4.已知某小型污水處理站設(shè)計(jì)流量Q=400m3/h,懸浮固體濃度SS=250mg/L。設(shè)沉淀效率為55%。根據(jù)性能曲線查得uo=2.8m/h,污泥的含水率為98%,試為該處理站設(shè)計(jì)豎流式表面水力負(fù)荷q=uo=2.8m3/(m2·h)(1)估算豎流沉淀池直徑，確定池?cái)?shù)。設(shè)計(jì)沉淀池?cái)?shù)為四只，池型為圓形，估算單池的直徑約為7m,符合要求。(2)中心管的截面積和直徑(3)喇叭口直徑：d?=1.35d=1.35×1.1=1.5m;(4)反射板直徑=1.3d?=2.0m;(5)中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度h?:(6)沉淀區(qū)面積：(7)沉淀池直徑：(8)沉淀區(qū)的深度：h?=vt=2.8×1.3=3.64≈3.7m(設(shè)沉淀時(shí)間為1.3h),D/h?=7/3.7=1.89<3,符合要求。(9)污泥斗的高度和體積取下部截圓錐底直徑為0.4m,貯泥斗傾角為55°,則：hs=(7/2-0.4/2)tg55°=V?=(R?+Rr+r?)πhs/3=(3.52+3.5×0.2+0.22)π×4.7(10)沉淀池的總高度H:H=h?+h?+h?+h?+hs=0.3+3.7+0.3+0.3+(11)污泥區(qū)的容積排泥周期按2d設(shè)計(jì)，則污泥區(qū)容積：在工程設(shè)計(jì)中還包括進(jìn)水槽、出水槽、出水堰、排泥管等設(shè)計(jì)內(nèi)容。5.已知某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)平均流量Q=20000m3/d,服務(wù)人口100000人，初沉污泥量按25g/(人d),污泥含水率按97%計(jì)算，試為該廠設(shè)計(jì)曝氣沉砂池和平流式沉淀池。答：由題意知：(1)曝氣式沉砂池總有效容積：池?cái)嗝婷娣e：池總寬度：所需曝氣量：q=60D×Qmax=60×0.23×0.2=2(2)平流式沉淀池沉淀區(qū)表面積：沉淀區(qū)有效水深：沉淀區(qū)有效容積：沉淀池長(zhǎng)度：6.加壓溶氣氣浮法的基本原理是什么?有哪幾種基本流程?各有何特點(diǎn)?答：(1)加壓溶氣氣浮法的基本原理(2)基本流程(3)各流程的特點(diǎn)7.微氣泡與懸浮顆粒相黏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答：(1)微氣泡與懸浮顆粒相黏附的基本條件有關(guān)。微氣泡與懸浮顆粒相黏附的基本條件是黏附角θ→180°,這性物質(zhì)),易與氣泡黏附。(2)影響因素(3)改善措施8.氣固比的定義是什么?如何確定適當(dāng)?shù)臍夤瘫?答：(1)氣固比的定義氣固比是指溶解空氣量(A)與原水中懸浮固體含量(S)的比值。(2)確定適當(dāng)?shù)臍夤瘫鹊姆椒ㄓ?.005～0.006,廢水懸浮固體含量高時(shí)，可選用上限，低時(shí)選用9.在廢水處理中，氣浮法與沉淀法相比較，各有何優(yōu)缺點(diǎn)?②缺點(diǎn)(2)沉淀法(3)氣浮法與沉淀法比較去除廢水中的纖維物質(zhì)特別有效，有利于提高資源利用率，效益好；c.應(yīng)用范圍廣。10.某工業(yè)廢水水量為1200m3/d,水中懸浮固體濃度為800mg/L,需要進(jìn)行氣浮法預(yù)處理，反應(yīng)室反應(yīng)時(shí)間：5～15min,取15min;接觸室水流上升速度：15mm/s,水力停留時(shí)間=2min分離室停留時(shí)間：10～20min;下流速度：1.5～3.0mm/s;長(zhǎng)：寬=1～2:1。(1)溶氣水量設(shè)計(jì)溶氣壓力：p=0.3MPa,水溫20℃,溶氣效率f取0.9;(2)分離室表面積：(3)分離室的水力停留時(shí)間：(符合要求)(4)分離室的長(zhǎng)與寬長(zhǎng)：L=A/B=12/3=4m;(分離室的寬度取3m)L/B=1.33(符合要求);分離室的下流速度：(符合要求)(5)接觸室容積校核：。(符合要求)接觸室寬度b:(6)反應(yīng)室容積：(7)溶氣罐在工程設(shè)計(jì)中還包括氣浮池的進(jìn)水(潛孔)、出水(集水管)、設(shè)計(jì)、除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、溶氣11.如何改進(jìn)及提高沉淀或氣浮分離效果?答：(1)提高沉淀分離效果的方法①在沉淀區(qū)增設(shè)斜板(管)以提高沉淀池的分離效果和處理能力；(2)提高氣浮分離效果的方法①疏水性很強(qiáng)的物質(zhì)(如植物纖維、油滴及炭粉末等),不投加化學(xué)藥劑即可獲得滿意的固(液)—液分離效果。1.沉淀池積泥區(qū)和澄清池污泥濃縮室(斗)的容積，應(yīng)根據(jù)進(jìn)出水的()含量、處理水量、排泥周期和濃度等因素通過(guò)計(jì)算確定。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]A.濁度B.懸浮物C.含砂量D.有機(jī)物【答案】B查看答案【解析】由沉淀池污泥量的計(jì)算方法可知，確定沉淀池積泥區(qū)和澄清池污泥濃縮室(斗)的2.曝氣沉砂池的主要作用是()。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]A.去除有機(jī)物B.減少沉砂池體積C.提高沉砂效率D.有利于反硝化【答案】C查看答案對(duì)密度較輕的有機(jī)顆粒懸浮起來(lái)隨出水帶走。沉于池底的砂粒較為純5%左右，便于沉砂的處置，從而提高沉砂效率。1.為了防止格柵前渠道,一般在設(shè)置格柵的渠道與柵前渠[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】出現(xiàn)阻流回水現(xiàn)象查看答案圖10-1格柵水力計(jì)算簡(jiǎn)圖2011年研]【答案】平流式沉淀池；豎流式沉淀池；輻流式沉淀池查看答案向可分為平流式、豎流式和輻流式三種。絮凝(flocculation)是指由高分子物質(zhì)吸附架橋作4.絮凝沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有相互絮凝聚集增大的作用，沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、 【答案】形狀；沉速查看答案之間有互相絮凝作用，顆粒因互相聚集增大而加快沉降5.根據(jù)水流和泥流的相對(duì)方向，可將斜板(管)沉淀池分為和三種類型。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009年研]【答案】異向流；同向流；側(cè)向流查看答案【解析】斜板(管)沉淀池由斜板(管)沉淀區(qū)、進(jìn)水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成，按斜板或斜管間水流與污泥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)區(qū)分，斜板(管)沉淀池可分為異向流、同向流和側(cè)向流三種。在污水處理中常采用升流式異向流斜板(管)沉淀池。6.按產(chǎn)生微細(xì)氣泡的方法，氣浮法有。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2010【答案】電解氣浮法；分散空氣氣浮法；溶解空氣氣浮法查看答案7.加壓溶氣氣浮法有三種基本流程。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研；廣東工業(yè)大學(xué)2015年研]【答案】全加壓溶氣流程；部分加壓溶氣流程；部分回流加壓溶氣流程查看答案8.油類在水中的存在狀態(tài)有。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】懸浮狀態(tài)；乳化狀態(tài)；溶解狀態(tài)查看答案【解析】含油廢水中的油類污染物，其相對(duì)密度一般都小于1,但焦化廠或煤氣發(fā)生站排出的重質(zhì)焦油的相對(duì)密度可高達(dá)1.1。廢水中的油通常由于其油滴粒徑的不同而呈懸浮狀態(tài)、9.普通隔油池去除的主要是。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2010年研]【答案】懸浮油查看答案【解析】普通隔油池主要為平流式隔油池和斜板隔油池，平流式隔油池可以去除的最小油滴直徑為100～150μm,斜板隔油池可分離油滴的最小粒徑約為80μm,因此可去除懸浮油中全部的可浮油(粒徑大于100μm)和部分細(xì)分散油(粒徑一般為10～100μm)。三、判斷題1.格柵的水頭損失主要在于自身阻力大。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2010年研]【答案】錯(cuò)誤查看答案【解析】格柵自身阻力導(dǎo)致的水頭損失很小，其阻力主要是截留物阻塞造成的。2.沉淀、隔油、沉砂的工作原理都是相同的，隔油不僅能去除浮油，也能去除乳化油。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】錯(cuò)誤查看答案【解析】沉淀、隔油和沉砂都是利用重力分離原理進(jìn)行污水的物理處理。僅僅靠油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮而進(jìn)行油水分離的隔油法，油的去除效率一般為70%～80%左右，隔油池的出水仍含有一定數(shù)量的乳化油和附著在懸浮固體上的油分。3.根據(jù)理想沉淀?xiàng)l件，沉淀效率與池子深度、長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，與表面積成反比。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】正確查看答案【解析】沉淀池的表面水力負(fù)荷是反應(yīng)沉淀池效率的參數(shù)，是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)沉淀池單位表面積的流量，根據(jù)沉淀池的表面水力負(fù)荷q的表達(dá)式：可知，理想沉淀池的沉淀效率與池的表面積A成反比，與池深H、沉淀時(shí)間t、池的體積V等無(wú)關(guān)。4.憎水性強(qiáng)的物質(zhì)易與氣泡粘附，更宜用氣浮法去除。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】正確查看答案【解析】水中污染物能否與氣泡黏附取決于該物質(zhì)的接觸角θ的大小。當(dāng)θ>90°時(shí)，為憎水性物質(zhì)，顆粒容易被氣泡吸附；當(dāng)0<θ<90°,為親水性物質(zhì)，顆粒與氣泡的吸附不牢，容易在水流的作用下脫附；當(dāng)θ=0時(shí)，固體顆粒完全被潤(rùn)濕，而不能被吸附。5.通常，顆粒在沉砂池中的沉淀可以看作自由沉淀，而二沉池泥斗中的污泥濃縮過(guò)程可以看作擁擠沉淀。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]【答案】錯(cuò)誤查看答案【解析】自由沉淀在水中懸浮固體濃度不高時(shí)發(fā)生，沉淀過(guò)程懸浮顆粒各自獨(dú)立完成沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線，顆粒的物理性質(zhì)，不發(fā)生變化，因此顆粒在沉砂池中的沉淀為自由沉淀。而二沉池泥斗中的污泥濃縮過(guò)程中，懸浮顆粒濃度高，且顆粒之間相互接觸在重力作用下擠出顆粒間的水，沉淀特征符合壓縮沉淀。自由沉淀[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2013年研]答：自由沉淀是發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高時(shí)的一種沉淀類型。沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間互不干擾，顆粒各自獨(dú)立完成沉淀過(guò)程，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個(gè)沉淀過(guò)程中，顆粒的物理性質(zhì)，如形狀、大小及相對(duì)密度等不發(fā)生變化。砂粒在沉砂池中的沉淀就屬于自由沉淀。1.污水物理處理方法有幾種?各種方法常用的處理構(gòu)筑物是什么?去除對(duì)象?[中國(guó)海洋大學(xué)2011年研](1)篩濾截留法用來(lái)截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物，如纖維、碎皮(2)重力分離法a.初沉池b.沉砂池d.氣浮池(3)離心分離法①處理構(gòu)筑物2.顆粒在水中的沉淀類型及其特征如何?[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009年研](1)自由沉淀(2)絮凝沉淀(3)區(qū)域沉淀(又稱擁擠沉淀、成層沉淀)區(qū)域沉淀的懸浮顆粒濃度較高(5000mg/L以上),顆粒的沉降受到周圍其他顆粒影響，顆(4)壓縮沉淀2010年研]3.自由沉淀的概念和特征，分析沉速的影響因素。[中國(guó)海洋大學(xué)2011年研]答：(1)概念與特征(2)影響因素②u與顆粒直徑d的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度(或上浮速度),4.二沉池的功能和構(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?[寧波大學(xué)2015年研]答：(1)二沉池與一般沉淀池的不同①功能a.二沉池的進(jìn)水部分應(yīng)使布水分布均勻并造成有利于b.二沉池中污泥絮凝較輕，容易被水挾走，因此要限制出流堰處的流速；c.污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求；d.二沉池應(yīng)設(shè)置浮渣的收集、撇除、輸送和處置。(2)在二沉池中設(shè)置斜板不能取得理想效果的原因5.如何從理想沉淀池的理論分析得出斜板(管)沉淀池產(chǎn)生依據(jù)?[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)答：通過(guò)理想沉淀池的理論分析存在H/u=L/v,即u/v=H/L,如果將水深為H的沉淀池分隔成為n個(gè)水深為H/n的沉淀池，則當(dāng)沉淀池長(zhǎng)度為原沉淀區(qū)長(zhǎng)度的1/n時(shí)，就可處理與原6.沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何?兩者涵義有何區(qū)別?[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]答：(1)沉淀池表面負(fù)荷q與顆粒截留沉速uo關(guān)系(2)兩者涵義的區(qū)別①沉淀池表面水力負(fù)荷q單位面積的流量，單位是m3/(m2·h)或m3/(m2·s),可簡(jiǎn)化為m/h或m/s。②顆粒截留沉速uo7.簡(jiǎn)述沉砂池的類型和各自特點(diǎn)。[中國(guó)海洋大學(xué)2012年研](1)平流式沉砂池(2)曝氣沉砂池沉砂中含有機(jī)物的量低于5%,由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、除泡作用(3)旋流沉砂池1.某城市污水處理廠日處理水量Q=150000m3/d,原污水中懸浮物濃度為265mg/L,初次沉淀池效率為65%,污泥含水率95%,污泥密度為1000kg/m3,試計(jì)算初沉池每天產(chǎn)生的污泥體積。[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年研]2.某活性污泥曝氣池混和液濃度MLSS=2500mg/L。取該混和液100mL于量筒中，靜置[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年研]解：(1)100mL混合液中對(duì)應(yīng)的污泥容積為30mL,則1L混合液對(duì)應(yīng)的污泥容積為300mL。而活性污泥的密度為1g/mL,1mL活性污泥質(zhì)量為1g。則含水率為：(1-0.0083)/1×100%=99.17%3.已知污水設(shè)計(jì)流量為3000m3/h,懸浮固體濃度為300mg/L。設(shè)沉淀效率為75%,表面水力負(fù)荷qo=1.5m3/(m2-h),每座沉淀池直徑、有效水深和一天(24小時(shí))的產(chǎn)泥量。[廣東工業(yè)大學(xué)2015年研]解：(1)沉淀池直徑D每座輻流式沉淀池的面積A?為：(2)有效水深h?:(3)一天產(chǎn)泥量Vw第11章污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)【知識(shí)框架】【重點(diǎn)難點(diǎn)歸納】一、污水生物處理技術(shù)分類(見表11-1及表11-2)二、污水生物處理基本原理(1)污水生物處理污水生物處理是指微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陳代謝功能，對(duì)污水中的污染物質(zhì)進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化。(2)微生物代謝微生物代謝由分解代謝(異化)和合成代謝(同化)兩個(gè)過(guò)程組成，是物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列復(fù)雜生化反應(yīng)的總稱。①分解代謝，是指微生物在利用底物的過(guò)程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同時(shí)釋放出能量的過(guò)程，又稱生物氧化。②合成代謝，是指微生物利用另一部分底物或分解代謝過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，在合成酶的作用下合成微生物細(xì)胞的過(guò)程，合成代謝所需的能量由分解代謝提供。污水生物處理過(guò)程中有機(jī)物的生物降解實(shí)際上就是微生物將有機(jī)物作為底物進(jìn)行分解代謝獲取能量的過(guò)程。2.發(fā)酵與呼吸有機(jī)底物的生物氧化主要以脫氫(包括失電子)方式實(shí)現(xiàn)，底物氧化后脫下的氫可表示為：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中最終電子受體的不同，分解代謝可分成發(fā)酵和呼吸兩種類型，呼吸又可分成好氧呼吸和缺氧呼吸兩種方式。(1)發(fā)酵①概念發(fā)酵是指微生物將有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量并產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物的過(guò)程。②特點(diǎn)a.有機(jī)物部分氧化，釋放少量能量，合成少量的ATP;b.不需要外界提供電子受體。①概念呼吸是指微生物在降解底物的過(guò)程中，將釋放出的電子交給電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或其他還原型產(chǎn)物并釋放能量的過(guò)程。②分類a.好氧呼吸以分子氧作為最終電子受體，反應(yīng)的電子供體(底物)則根據(jù)微生物的不同而異，異養(yǎng)微生物的電子供體是有機(jī)物，自養(yǎng)微生物的電子供體是無(wú)機(jī)物。異養(yǎng)微生物進(jìn)行好氧呼吸時(shí)，有機(jī)物最終被分解成CO?、氨和水等無(wú)機(jī)物，同時(shí)釋放出能量。自養(yǎng)微生物進(jìn)行好氧呼吸時(shí)，其最終產(chǎn)物也是無(wú)機(jī)物，同時(shí)釋放出能量。b.缺氧呼吸以氧化型化合物作為最終電子受體，也需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，也能產(chǎn)生能量用于生命活動(dòng)。但由于部分能量隨電子傳遞給最終電子受體，故生成的能量少于好氧呼吸。(3)二者的區(qū)別呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別在于呼吸作用中電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。3.好氧生物處理(1)概念污水中有分子氧存在的條件下，利用好氧微生物(包括兼性微生物，但主要是好氧細(xì)菌)降(2)處理過(guò)程(見圖11-1)圖11-1好氧生物處理過(guò)程中有機(jī)物轉(zhuǎn)化示意圖(3)特點(diǎn)(4)適用范圍4.厭氧生物處理(1)概念有機(jī)物的生物處理方法。其處理過(guò)程見圖11-2。圖11-2厭氧生物處理過(guò)程有機(jī)物轉(zhuǎn)化示意圖(2)特點(diǎn)可回收能量(甲烷)。(3)適用范圍5.脫氮除磷基礎(chǔ)理論(1)生物脫氮生物脫氮是指含氮化合物經(jīng)過(guò)氨化、硝化、反硝化后，轉(zhuǎn)變?yōu)镹?而被去除的過(guò)程。其(2)生物除磷表11-3生物脫氮反應(yīng)類型在厭氧—好氧或厭氧—缺氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中，利用聚磷微生物(PAOs)具有厭氧釋磷及好氧(或缺氧)超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過(guò)排1.微生物的生長(zhǎng)曲線培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(即底物)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而消耗，據(jù)此可繪出如圖11-3所示的生長(zhǎng)曲線。圖11-3微生物的生長(zhǎng)曲線按微生物生長(zhǎng)速率，其生長(zhǎng)過(guò)程可分為四個(gè)時(shí)期，如表11-4所示。表11-4微生物生長(zhǎng)過(guò)程2.微生物的生長(zhǎng)環(huán)境(1)微生物的營(yíng)養(yǎng)生物來(lái)講，碳、氮、磷營(yíng)養(yǎng)有一定的比例，一般為BODs:N:P=100:5:1。(2)溫度一般好氧生物處理中的微生物多屬中溫微生物，其生長(zhǎng)繁殖的最適溫度范圍為20～37℃。②厭氧生物處理厭氧生物處理中，常利用中溫和高溫兩種類型的微生物，中溫厭氧菌40℃,高溫厭氧菌的最適溫度范圍為50～60℃。酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活，最適pH為3.0～6.0。在污水生物處理過(guò)程中，保持最適pH范圍是十分必要的。當(dāng)污水的pH變化較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池，以保持(4)溶解氧(5)有毒物質(zhì)1.反應(yīng)速率過(guò)程可以用圖11-4表示。圖11-4生化反應(yīng)過(guò)程底物變化示意圖又稱產(chǎn)率系數(shù)，g(生物量)/g(降解的底物)。式(11-2)反映了底物減少速率和細(xì)胞增長(zhǎng)速率之間的關(guān)系，是污水生物處理中研究生化反2.反應(yīng)級(jí)數(shù)程式見式(11-1),生化反應(yīng)速率可由下式表示：或式(11-4)又可改寫為：式(11-5)可以用圖11-5來(lái)表示，圖中直線的斜率即為反應(yīng)級(jí)數(shù)n的數(shù)值。圖11-5lgv與lgS之間的關(guān)系1.微生物的增長(zhǎng)速率(1)增長(zhǎng)速率以dX表示反應(yīng)時(shí)段dt內(nèi)的微生物增長(zhǎng)量，則微生物的增長(zhǎng)速率表示為：(2)比增長(zhǎng)速率關(guān)系式(莫諾特方程)見下式：試驗(yàn)時(shí)，選擇不同的底物濃度S,測(cè)定對(duì)應(yīng)的比增長(zhǎng)速率μ,求出兩者的倒數(shù)，并以一對(duì)日2.底物利用速率(1)底物利用速率與現(xiàn)存微生物群體濃度X成正比，即：(2)勞—麥方程上式表明了比底物利用速率與底物濃度之間的關(guān)系式在整個(gè)濃度區(qū)間上都是連續(xù)的。①當(dāng)S遠(yuǎn)大于Ks的情況下，可忽略式(11-11)中的Ks,方程變?yōu)椋篴.式(11-12)表明，在高有機(jī)物濃度條件下，有機(jī)底物以最大速率降解，與底物的濃度無(wú)關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)關(guān)系。這是因?yàn)樵诟邼舛扔袡C(jī)物條件下，微生物處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，其酶系統(tǒng)的活性部位都為有機(jī)底物所飽和。b.式(11-13)表明，在高有機(jī)物濃度條件下，底物的降解速率僅與微生物的濃度有關(guān)，呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系。②當(dāng)Ks遠(yuǎn)大于S的情況下，可忽略式(11-11)中的S,方程變?yōu)椋菏?11-14)表明，此時(shí)的底物降解速率與底物濃度呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系，在這種條件下，微生物增長(zhǎng)處于穩(wěn)定期或衰亡期，微生物的酶系統(tǒng)多未被飽和。式(11-13)和式(11-15)是式(11-11)的兩種極端情況，這兩個(gè)式子一般合稱為“關(guān)于底3.微生物增長(zhǎng)與底物降解對(duì)于異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，底物既可起營(yíng)養(yǎng)源作用，又可起能源作用。用于提供能量的底物又可分為用于合成作用提供能量的底物和用于維持生命提供能量?jī)刹糠?。微生物凈增長(zhǎng)速率和底物利用速率之間的關(guān)系可用“微生物增長(zhǎng)的基本方程”進(jìn)行描述：謝系數(shù)，表示每單位微生物體每單位時(shí)間內(nèi)由于內(nèi)源呼吸而消耗的微生物量；Y為被利用的單位底物量轉(zhuǎn)換成微生物量的系數(shù)，這一產(chǎn)率沒(méi)有將內(nèi)源代謝造成的微生物減少量計(jì)算在內(nèi)。根據(jù)式(11-8),式(11-16)可改寫成：1.簡(jiǎn)述好氧和厭氧生物處理有機(jī)污水的原理和適用條件。答：(1)好氧生物處理①原理在有游離氧(分子氧)存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無(wú)害化。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物(以溶解狀與膠體狀的為主),作為營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。這中、低濃度的有機(jī)廢水，或者BOD?濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水。(2)厭氧生物處理①原理有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水(一般BOD?≥2000mg/L)。2.某種污水在一連續(xù)進(jìn)水和完全均勻混合的反應(yīng)器里進(jìn)行處理，假設(shè)反應(yīng)是不可逆的，且符合一級(jí)反應(yīng)(v=-kSA),反應(yīng)速率常數(shù)k為0.15d?1,求解當(dāng)反應(yīng)池容積為20m3、反應(yīng)效率為98%時(shí)，該反應(yīng)器能夠處理的污水流量為多大?3.簡(jiǎn)述城填污水生物脫氮過(guò)程的基本步驟。(1)氨化(2)硝化反應(yīng)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(NO?)和硝酸鹽(NO?-)。(3)反硝化反應(yīng)4.簡(jiǎn)述生物除磷的原理。制在()。[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2011年研]A.延遲期末期B.對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期末期C.穩(wěn)定期末期D.衰亡期末期【答案】C查看答案二、填空題【答案】Enhancedbiologicalphosphorusremoval;厭氧釋磷；好氧吸磷查看答案釋磷及好氧(或缺氧)超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終2013年研] (CO?)產(chǎn)最很少，甚至無(wú)氣體產(chǎn)生，主要發(fā)酵末端產(chǎn)物為丙酸和乙酸。丁酸型發(fā)酵參與的在反硝化細(xì)菌的作用下被還原為氮?dú)獾倪^(guò)程。三、判斷題好氧微生物對(duì)氮、磷的需要量為BODs:N:P=200:5:1。()[中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)2009對(duì)微生物來(lái)講，碳、氮、磷營(yíng)養(yǎng)有一定的比例，一般為BODs:N:P=10內(nèi)源呼吸[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年研]細(xì)胞出現(xiàn)自溶。此時(shí)由于能量水平低，微生物絮凝體吸附有機(jī)物的能力顯著,但活性降低，1.畫圖說(shuō)明好氧生物處理中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化。[中國(guó)海洋大學(xué)2011年研]答：好氧生物處理中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化如圖11-1所示。圖11-1好氧生物處理中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化圖有機(jī)物被微生物攝取后，通過(guò)代謝活動(dòng)，約有1/3被分解、穩(wěn)定，并能量，約有2/3被轉(zhuǎn)化，合成新的細(xì)胞物質(zhì)，即進(jìn)行2.試比較厭氧法與好氧法處理的優(yōu)缺點(diǎn)。[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年研]答：厭氧法和好氧法的優(yōu)缺點(diǎn)如表11-1所示。表11-1厭氧法和好氧法的優(yōu)缺點(diǎn)3.說(shuō)明微生物生長(zhǎng)速率的四個(gè)時(shí)期，各自特點(diǎn)。污水處理中微生物生長(zhǎng)應(yīng)該控制在什么時(shí)期?為什么?[中國(guó)海洋大學(xué)2012年研]答：(1)微生物生長(zhǎng)速率的四個(gè)時(shí)期及各自的特點(diǎn)如下：①適應(yīng)期(延滯期)細(xì)胞需要適應(yīng)新的環(huán)境；細(xì)胞不繁殖，活細(xì)胞數(shù)目不會(huì)增加，甚至可能死亡而減少；對(duì)不良條件的抵抗能力較弱。②對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期細(xì)胞以基本恒定的生長(zhǎng)速率進(jìn)行繁殖；細(xì)胞的大小、形態(tài)及生理生化反應(yīng)比較一致；細(xì)胞增殖數(shù)量(對(duì)數(shù))與培養(yǎng)時(shí)間基本上呈直線關(guān)系；細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)豐富積累。③穩(wěn)定期(減速增長(zhǎng)期)細(xì)胞生長(zhǎng)速率下降，死亡速率上升，新增加的細(xì)胞數(shù)與死亡細(xì)胞數(shù)趨于平衡；細(xì)胞之間易于相互黏附，分泌物增多，開始形成菌膠團(tuán)(絮凝體);微生物不但具有一定的氧化有機(jī)物的能力，而且還具有良好的沉降性能。④衰亡期(內(nèi)源呼吸期)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)已耗盡，細(xì)胞靠?jī)?nèi)源呼吸代謝以維持生存；生長(zhǎng)速率為零，而死亡速率隨時(shí)間延長(zhǎng)而加快，細(xì)胞形態(tài)多呈衰退型，許多細(xì)胞出現(xiàn)自溶。微生物絮凝體吸附有機(jī)物的能力顯著,但活性降低，絮凝體較松散。(2)污水處理微生物生長(zhǎng)應(yīng)該控制在穩(wěn)定期末期和衰亡期初期，原因如下：①在這個(gè)時(shí)期可以獲得既具有較強(qiáng)的氧化和吸附有機(jī)物的能力，又具有良好的沉降性能的活②若要維持較高的生物活性，就需要有充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)選擇對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期時(shí)，含有高濃度有機(jī)物的進(jìn)水容易造成出水有機(jī)物超標(biāo)，使出水達(dá)不到排放要求；③對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期的微生物活力強(qiáng)，使活性污泥不易凝聚和沉降，給泥水分離造成一定困難；④如果將微生物維持在衰亡期末期，此時(shí)處理過(guò)的污水中含有的有機(jī)物濃度固然很低，但由于微生物氧化分解有機(jī)物能力很差，所需反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，在實(shí)際工作中是不可行的。4.從麥—?jiǎng)诜匠探忉層绊懳鬯杏袡C(jī)物降解速率的因素。分析有機(jī)物濃度是很高和很低時(shí)有機(jī)物的降解速率。[中國(guó)海洋大學(xué)2012年研]答：(1)有機(jī)物降解速率的影響因素從麥—?jiǎng)诜匠炭芍?，比底物利用速率與底物濃度之間的關(guān)系式在整個(gè)濃度區(qū)間上都是連續(xù)的，而且影響有機(jī)物降解的主要是這兩個(gè)因素。(2)有機(jī)物降解速率的分析①當(dāng)S遠(yuǎn)大于Ks,即在高有機(jī)物濃度條件下，有機(jī)底物以最大速率降解，與底物的濃度無(wú)關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)關(guān)系。這是因?yàn)樵诟邼舛扔袡C(jī)物條件下，微生物處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，其酶系統(tǒng)的活性部位都為有機(jī)底物所飽和，此時(shí)，底物的降解速率僅與微生物的濃度有關(guān)，呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系。②當(dāng)Ks遠(yuǎn)大于S,即在低有機(jī)物濃度條件下，底物降解速率與底物濃度呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系，在這種條件下，微生物增長(zhǎng)處于穩(wěn)定期或衰亡期，微生物的酶系統(tǒng)多未被飽和。12.1復(fù)習(xí)筆記【知識(shí)框架】【重點(diǎn)難點(diǎn)歸納】1.活性污泥(1)活性污泥組成①有活性的微生物(Ma),如以菌膠團(tuán)形式存在的細(xì)菌、真菌等；②微生物自身氧化殘留物(Me);③吸附在活性污泥上沒(méi)有被微生物所降解的有機(jī)物(Mi);④無(wú)機(jī)懸浮固體(Mii),主要來(lái)自入流的污水，也包括細(xì)胞物質(zhì)中的一些無(wú)機(jī)物質(zhì)。(2)活性污泥性狀(3)活性污泥的評(píng)價(jià)方法a.混合液懸浮固體濃度(MLSS),是指曝氣池中單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的b.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS),是指混合液懸浮固體中有機(jī)物的質(zhì)量。它包括MLSS測(cè)定簡(jiǎn)便，工程上往往以它作為評(píng)價(jià)活性污泥量的指標(biāo)。MLVSS代表混合液懸浮固體中有機(jī)物的含量，比MLSS更接近活性微生物的濃度，測(cè)定也較為方便。對(duì)某一特定的③污泥沉降比(SV%)污泥沉降比是指曝氣池混合液靜止30min后沉淀污泥的體積分?jǐn)?shù)，標(biāo)準(zhǔn)采用1L的量筒測(cè)定污泥沉降比。通常使用污泥沉降比(SV%)和污泥體積指數(shù)來(lái)表示活性污泥的沉降性能。④污泥體積指數(shù)(SVI)污泥體積指數(shù)(SVI)是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕污泥的體SVI表示沉淀后單位干泥所占體積，比SV%能更準(zhǔn)確反映污泥的沉降性能。通常認(rèn)為SVI50,污泥絮體細(xì)小緊密，含無(wú)機(jī)物較多，污泥活性差。如圖12-1所示。圖12-1活性污泥法基本流程設(shè)備不僅傳遞氧氣進(jìn)入混合液，同時(shí)起攪拌作用而使混合液呈增設(shè)有攪拌設(shè)備)。生物)濃度。③曝氣池中的生化反應(yīng)導(dǎo)致微生物的增殖，增殖的微生物(剩余污泥)通常從沉淀池底泥中排除。剩余污泥中含有大量的微生物，排放環(huán)境前應(yīng)3.活性污泥降解污水中有機(jī)物的過(guò)程(1)吸附階段和穩(wěn)定階段水中的有機(jī)物被活性污泥所吸附。吸附階段很短，一般在15～45min左右就可完成。(2)有機(jī)物去除情況活性污泥法曝氣過(guò)程中污水中有機(jī)物的變化，如圖12-2所示。圖12-2污水中有機(jī)物的變化1.活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式(1)推流式曝氣池推流式曝氣池的工藝流程如圖12-3所示。圖12-3推流式曝氣池工藝流程平面布置，長(zhǎng)寬比一般為5～10;橫斷面布置，池寬和有效水深之比一般為1～2。(2)完全混合曝氣池(3)封閉環(huán)流式反應(yīng)池封閉環(huán)流式反應(yīng)池(CLR)結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài)的特點(diǎn)，污水進(jìn)入反應(yīng)池后，在循環(huán)流動(dòng)，如圖12-5所示。封閉環(huán)流式反應(yīng)池在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)推流式，而在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)則呈圖12-5封閉環(huán)流式處理系統(tǒng)流程(4)序批式反應(yīng)池有機(jī)污染物卻是隨著反應(yīng)時(shí)間的推移而被逐步降解的。圖12-6為序批式反應(yīng)池的基本運(yùn)行圖12-6序批式反應(yīng)工藝的操作過(guò)程2.活性污泥法的發(fā)展和演變(見表12-1)表12-1活性污泥法的類型3.活性污泥法生物脫氮除磷(1)生物脫氮①生物脫氮過(guò)程一般要完成從NH?+-N氧化為NOx-N及將NOx-N還原為N?的過(guò)程。②在流程中必須具備氨氮硝化的好氧區(qū)或好氧時(shí)間段，同時(shí)還應(yīng)具備缺氧區(qū)或缺氧時(shí)間段以完成生物反硝化過(guò)程。③反硝化時(shí)作為電子供體的有機(jī)物為入流污水中有機(jī)物，當(dāng)碳源不足時(shí)，可外加碳源。(2)生物除磷①生物除磷過(guò)程需要設(shè)置厭氧區(qū)和好氧區(qū)，同時(shí)活性污泥需要不斷經(jīng)過(guò)厭氧區(qū)磷釋放和好氧區(qū)磷吸收，通過(guò)排除經(jīng)過(guò)好氧區(qū)以后富含磷的污泥使污水中磷得以有效去除。②生物除磷最理想的碳源為揮發(fā)性脂肪酸，其次為易發(fā)酵的有機(jī)物。同時(shí)考慮生物脫氮除磷問(wèn)題，活性污泥法流程中需要同時(shí)設(shè)置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)，典型的工藝為AAO工藝。4.膜生物反應(yīng)器(1)概念及類型膜生物反應(yīng)器(MBR)是指用微濾膜或超濾膜代替二沉池進(jìn)行污泥固液分離的污水處理裝置，在很多情況下出水可以作為再生水直接回用。類型可分為內(nèi)置浸沒(méi)膜組件的內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器和外置膜分離單元的外置式膜生物反應(yīng)器。(2)優(yōu)點(diǎn)①容積負(fù)荷率高，水力停留時(shí)間短；②污泥齡較長(zhǎng)，剩余污泥量減少；③混合液污泥濃度高，避免影響曝氣反應(yīng)區(qū)的MLSS