水质工程学1

2011年12月期末考试复习材料 水工085班 水质工程学

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名词解释

1.生化需氧量BOD ：在水温20℃的条件下，由于微生物的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量；化学需氧量COD ：用强氧化剂（重铬酸钾），在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与H2O 所消耗的氧量。

2.凯士氮：有机氮与氨氮之和被；总氮：四种含氮化合物（有机氮，氨氮，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮）的总量就是。含氮化合物的转化：经氨化过程和硝化过程。

3.自由沉降：当悬浮物浓度不高时，在沉淀的过程中，颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立完成沉淀过程。

絮凝沉淀：当悬浮物浓度约为50-500mg/L 时，在沉淀过程中，颗粒与颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒与质量逐渐增大，沉淀速度不断加快。成层沉淀：当悬浮物浓度大于500mg/L 时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下结合成一个整体向下沉淀与澄清水之间形成清晰的液-固界面下称。

4.沉淀池表面负荷：在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量（m/s ）

5.混合液浓度MLSS ：在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量，混合液挥发性悬浮物固体浓度MLVSS ：混合液活性污泥中有机物固体物质部分的浓度，污泥龄：曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，污泥沉降比SV ：混合液在量筒中静置30min 后所形成的沉淀污泥的容积与原混合液容积的百分率，污泥容积指数SVI ：在曝气池出口处的混合液在经过30min 静置后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，SVI=SV/MLSS

6.BOD 污泥负荷率：曝气池内单位重量活性污泥在单位时间内能够接受并将其降解到预定程度的有机物污染物。容积负荷率：单位曝气池容积在单位时间内能够接受并将其降解到预定程度的BOD 量。

7.剩余污泥量：在曝气池内，在微生物新细胞生成的同时，又有一部分微生物老化，活性衰退，为了使曝气池内经常保持高度活性的活性污泥，每天排出相当于每天增长量的污泥量。

8.污泥的表现产率系数：实测所得微生物增殖量，实际上都没有包括由于内源呼吸作用而减少的那部分微生物质量，也就是微生物的净增产量。

9.解释活性污泥系统运行中的污泥异常情况：

污泥膨胀：污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI 值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水量上升，澄清液稀少，颜色有异常。主要是丝状菌大量繁殖引起的，也有由结合水异常增多导致

污泥解体：处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等。原因有运行中的问题，如曝气过量或污水中混入了有毒物质。

污泥腐化：由于污泥长期滞留而产生厌气发酵生成气体，从而使大块污泥上浮的现象。

污泥上浮：曝气池内污泥泥龄过长，硝化进行较高，在沉淀池底部产生反硝化，硝酸盐的氧被利用，氮以气体的方式脱出附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。 泡沫问题：污水中存在大量合成洗涤剂或其他起泡物质。 10.生污泥：未经消化处理的污泥。硝化污泥：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数。固体通量：单位时间内，通过单位面积的固体重量。污泥比阻：单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力。

11.厌氧消化的投配率：每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。

12.界面张力：在水气粒三相混合系中，不同介质相表面上受力不均匀而存在的力。

接触角：通过相界面交界线作水粒界面张力作用线与水气界面作用线的交角。

界面自由能：水气粒三相混合系中存在着使分散相总表面积减小的力图减至最小趋势的能量。

疏水性物质：颗粒的接触角大，气浮体结合牢固不易脱落。 亲水性物质：颗粒的接触角小，气粒两相接触面积小，气浮体结合不牢易脱落。

一、简答分析题：

1.理想沉淀池原理：假设条件①污水在池内沿水平方向作等速流动，水平流速为u ，从入口到出口的流动时间为t ②在流入区，颗粒沿截面AB 均匀分布，并处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速。③颗粒沉淀到池底即认为已被除去。

2.沉砂池的作用：去除比重较大的无机颗粒。 类型：①平流沉砂池：优点：截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂较方便，缺点：沉砂中夹杂约15%的有机物，使沉砂的后续处理增加难度②曝气沉砂池：可以克服沉砂池的缺点，使沉砂中有机物含量低于10% ③多尔沉砂池：可以使沉砂中有机物含量低于10%，采用有机物回流降低其含量④钟式沉砂池：利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒沉淀，有机物随水流带走，调整转速可达最佳沉砂。

3.沉淀池特点与适用条件

4.解释浅层沉降原理：池长为L ，池深为H ，池中水平流

速为V ，颗粒沉速为u0的沉淀池中，在理想状态下L/H=V/u0，所以在池长不变，水平流速也不变的情况下，池深H 越浅，可被去除的悬浮物颗粒也越小，沉淀效果越好。

5.说明二次沉淀池里存在几种沉淀类型，为什么？①混合液进入二次沉淀池即被池水稀释，固体浓度降低，形成絮凝区，絮凝区上部是清水区，二者之间有一泥水界面②絮凝区下层是成层沉降区，此区内固体浓度基本不变，沉速也基本不变，絮凝区中絮凝情况的优劣，直接影响成层沉降区中泥花的状态、大小和沉速。③靠近池底形成污泥压缩区，压缩区与成层沉降区之间有一明显界面，固体浓度发生突变，澄清能力与絮凝能力与池面积及污泥性质及泥斗容积有关。

6.活性污泥的组成：活性污泥由下列四部分物质组成：①具有代谢功能活性的微生物群体②微生物内源代谢，自身氧化的残留物③由原污水带入的惰性有机物质④由污水带入的无机物质。生物絮体的形成机理：曝气池内有及营养物质的含量降低到某种程度时，细菌增殖速度低下或停止，处于内源呼吸期或减衰增殖期后段，运动性能减弱，动能很低，受范德华力影响，在布朗运动作用下，菌体互相碰撞，互相结合，形成絮凝体，絮凝体形成后与其他细菌结合，扩大同时絮凝体之间也互相结合，最后形成较大的生物絮体；在此过程中，一些微生物分泌的胶体物质的吸附与黏接性能，也促进了絮体形成。

7.活性污泥净化反应过程：活性污泥反应过程实质是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取，代谢利用的过程。①初期吸附去除，活性污泥有很大的表面积且具有很强的吸附能力，当其与污水接触时，在较短时间内，污水中悬浮物和胶体状态的有机污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得以去除②微生物代谢，存活在曝气池内的活性污泥微生物不断地从其周围的环境中摄取污水中的有机污染物作为营养加以摄取，吸收。 8.活性污泥反应主要影响因素

（1）营养物质平衡，碳源，氮源，无机盐及某些生长素充分

（2）溶解氧含量充足但不宜过高 （3）PH 值（6.5-8.5）（4）水温

（5）有毒物质对微生物生理活动有抑制作用的某些无机物及有机物质。

9.传统活性污泥法的运行方式：原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的回流污泥也同步注入，污水回流污泥混合液呈推流式流动至池末端，流出池外进入二次沉淀池，处理后分离。部分污泥回流曝气池，部分作为剩余污泥排出系统。

优点：对污水处理效果极好，BOD 去除率可达９０％以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水

缺点：ａ曝气池容积大，占地多，建造费用高，ｂ，供氧速度难与耗氧速度吻合适应，ｃ对进水水质，水量变化的适应性较低，进行效果易受水质，水量变化影响。 10.阶段曝气活性污泥法的运行方式：污水沿曝气池的长度分散地但均衡进入。

优点：曝气池内有机污染物负荷及需氧率得到平衡，一定程度上缩小了耗氧速度与充氧速度之间的差距，节能，同时也保证了活性污泥微生物的降解功能得以正常发挥；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力；混合液中的活性污泥浓度沿水池长逐渐降低，出流混合液的浓度较低，减轻二次沉降池的负荷，有利于固液混合。

11.吸附-再生活性污泥法的运行方式：将活性污泥对有机污染物降解的两个过程吸附及和代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。

缺点：处理效果低于传统法，不宜处理溶解性有机物含量较多的污水。

优点：吸附池与再生池占地面积小，投资低；对水质，水量的冲击负荷具有一定的承受能力。

12.完全混合活性污泥法系统的运行方式：污水回流污泥进入曝气池后，立即与混合液充分混合，可以认为池内混合液是已经处理而未经分离的处理水。

优点：对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水；有可能通过调整F/M ，控制曝气池工况在最佳条件；池内混合液需氧速度均衡，动力消耗低于推流式曝气池。

缺点：易于出现活性污泥膨胀现象；一般情况下，处理水的水质低于推流式曝气池的活性污泥法系统；处理效果相同条件下，负荷率较高于推流式曝气池。

13.对于相同数量的基质，细菌在好氧环境下合成量大于在厌氧条件下的原因：厌氧生物处理法对有机物负荷高，其污泥产率低，而细菌在好氧环境下，对有机物负荷相对较低，有利于细菌的大量合成以达到一定处理效果，且随着有机物减少，胶团成为优势细菌。 14.氧化沟类型及特点：

a.卡塞罗氧化沟，特点：多沟串联，二次沉淀池，污泥回流系统组成。

b.交替工作氧化沟，特点：池体串联运行交替作为曝气池，处理水质优良，污泥稳定。

c.二次沉淀池交替运行氧化沟，特点：两座二次沉淀池交替运行，交替回流污泥

d.奥巴乐型氧化沟，特点：椭圆形同心沟渠，污水由外渠道中心沟渠进入二沉池

e.曝气-沉淀一体化氧化沟，特点：二沉池建在氧化沟内。

15.解释双膜理论：气液两相接界存在处于流层状态的气膜和液膜，在共外侧气相，液相主体为紊流，气体分子以扩散方式从气相主体穿气膜和液膜进入液相主体；气液相主体处于紊流，浓度基本均匀，不存在传质阻力，阻力仅存在气液两膜中；气膜中存在氧的分压梯度，液膜中存在浓度梯度，她们是氧转移的推动力；氧难溶于水，通过液膜的转移过程的控制速度。

如何提高氧转移速率：提高氧总转移系数Ｋｌａ；提高界面溶解氧浓度Ｃｓ值

16.曝气池曝气作用：充氧，把空气中氧转移到污泥絮体上，供微生物呼吸；搅拌，混合，使活性污泥、溶解氧。污水中有机物三者充分接触，同时也起到防止活性污泥沉淀作用。

17.氧转移速率影响因素：气相中氧分压梯度，液相中氧的浓度，气液之间接触面和接触时间，水温，污水的性质以及水流的紊流程度。

18.空气扩散装置常见形式：

a.微气泡空气扩散装置，特点：微气泡，气液接触面积大，氧利用率高

b.中气泡空气扩散装置，特点：结构简单，不易堵塞，阻力小

c.水力剪切空气扩散装置，特点：利用本身构造，产生水力剪切作用

d.水力冲击或空气扩散装置，特点：氧利用率高

e.水下空气空气扩散装置，特点：气液接触充分，气泡分散良好，转移率高。

19.活性污泥的培养驯化方式：异步培训法（先培养后训化），同步培训法（培养和训化同时进行或交替进行），接种培训法（利用其他污水处理厂的剩余污泥再进行适当培训）

20.生物膜的构造由内向外：厌氧膜，好氧膜，附着水层，流动水层

净化机理与物质迁移：空气中的溶解氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传递给生物膜，供微生物用于呼吸，污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解。 21.生物膜微生物相方面的特征：a.参与净化反应微生物多样化b.生物的食物链化c.能够存活世代时间较长的微生物d.分段运行并能形成优点种属。

22.生物滤池主要形式：普通生物滤池（适用于日污水量

１０００3

m

的小城镇污水成有机性工业废

水）；高负荷生物滤池；塔式生物滤池；曝气生物滤池 23.生物转盘用于生活污水，城市污水处和有机性工业废水的处理

24.生物接触氧化法的特点：

①在工艺方面：有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖，无污泥膨胀之虑，提高净化效果，保持较高浓度的活性生物量

②在运行方面：对冲击负荷有较强的适应能力，操作简单，运行方便，易于维护管理，无需污泥回流，无污泥膨胀现象

③在功能方面：具有多种净化功能。

应用：城市污水，印染废水，石油化工废水。

25.说明高浓度氮如何吹脱去除：在氮气脱除塔内设木制或塑料的格子填料，用以促进空气与水的充分接触，一般以石灰作为碱剂对污水进行预处理，是ＰＨ值上升到１１左右，污水从塔的上部淋洒到填料上而形成水滴，在填料间隙次第下滴，用风机从塔内向上吹送空气，使水气对流，在填料的作用下，水气能够充分混合，水滴不断形成破碎，使游离氨呈气态从水中逸出。

26.解释生物脱氮原理：氨化反应：有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮。硝化反应：在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化为硝酸氮。反硝化作用：硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮 27.解释生物除Ｐ机理：是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需求，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从污水中除磷的效果。

28.稳定塘的主要形式与应用：好氧塘，兼性塘（城市污水处理最常用），厌氧塘（高浓度有机废水首级处理），曝气塘，深度处理塘（专门处理二级处理水）。

净化机理：稀释，沉淀和絮凝，好氧微生物代谢，厌氧微生物代谢，浮游生物作用：水生维管束植物的作用： 29.土地处理系统的类型：慢速渗滤处理系统，快速渗滤系统，地表漫流处理系统，湿地处理系统，污水地下渗滤系统，

净化机理：物理过滤，物理吸附与物理化学吸附，化学反应与化学沉淀，微生物代谢作用下的有机物分解 30.说明污泥流动的水力特征：在含水率较高的状态下，属于牛顿流体，流动的特性接近于水流，随固体浓度的增高，污泥流动显示出半塑性或塑性流体的特征。必须克服初始剪力以后才能开始流动，固体浓度越高，0

I 值也

越大。

31.污泥浓缩的目的：减容。

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垂直搅拌栅的作用：促进浓缩作用，提高浓缩效果。 32.厌氧消化搅拌的目的：由于厌氧消化是由细菌体的内酶与外酶与底物进行的接触反应，因此搅拌可以使两者充分混合，提高速度。

33.污泥浓缩池：1.重力浓缩池：连续式重力浓缩池，间歇式浓缩池。2.气浮式浓缩池：圆形气浮浓缩池，矩形气浮浓缩池。

34.厌氧消化的C/N 比：C/N 达到（10-20）：1为宜，太高，氮不足，消化液缓冲能力低，PH 易低；太低，氮过量PH 可能上升，铵盐积累抑制消化

35.厌氧消化甲烷菌的特点：对温度适应性差，中温30-36℃，高温50-53℃；对PH 适应差，ＰＨ＝６-８；世代长；专一性强；厌氧菌，产生甲烷。

36.消化污泥的培养与驯化方式：逐步培养法；二次培养法

37.消化池异常现象：产量下降；上清液水质恶化；沼气的气泡异常

38.污泥好氧消化机理：经过长时间的曝气，使污泥中的微生物处理内源呼吸阶段进行自身氧化，因此微生物体的可生物降解部分被去除 39.

2275O 7NO H C +－－－５-3

22NO

H O H 3CO ++++ 40.污泥机械脱水的方法：真空过滤脱水；压滤脱水；滚压脱水；离心脱水

41.调节池的形式：水量调节池；水质调节池；分流贮水池

42.离心分离的原理：废水高速旋转时，悬浮固体和水的质量不同，所受离心力也不相同，质量大的悬浮固体被抛向外侧，质量小的被推向内层，这样悬浮固体和水从各自出口排除，从而使废水得到处理。0

p

P 》时颗粒

被抛向周边，Ｐ《0

P 时颗粒被推向中心。 应用：离心机，水力旋流器

43.除油池的形式：平流隔油池；斜板隔油池。

构造：进水管，配水槽，集油管，出水槽，出水管 43.臭氧在水处理中的应用：主要使污染物氧化分解，用于降低BOD 、COD 、脱色、除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁锰、氰、酚等。常见举例：印染废水处理，含氰废水处理，含酚废水处理。

44.气浮法原理：通过某种方法产生大量微气泡，使与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小的气浮体，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣，进行

固液或液液分离。

45.气浮法中表面活性剂的作用：形成稳定的气浮泡沫，防止泡沫不稳定使已浮起的污染物又脱落到水中。 46.气浮中产生的气泡方法：电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮法。

影响物质粘附于气泡的因素：三相混合系的表面张力与体系界自由能，颗粒表面疏水性和润湿接触角；混凝剂与表面活性剂影响。

47.乳化油类不宜相互粘聚上浮原因：水中含有两亲分子组成的表面活性物质，表面活性物质的非极端吸附在油粒内，极性端伸向水中并进一步电力，从而导致油珠界面被包围一层负电荷，由此产生的双电层现象，提高了粒子表面电位，这不仅阻碍了细小油珠的相互兼并，且影响了油珠向气泡表面粘附。

48.可生化问题实质：有机物降解难易程度 评价可生化方法及优缺点：

水质标准法：优点：测定方法简单，迅速判定，缺点：不能判断能否采用生物处理法

微生物耗氧速度法：优点：评价有机物可生化效果好，缺点：微生物、有机物浓度及温度条件要求严格

脱氢酶活性法：优点：可评价有机物的可生化性，缺点：人为受氢体的选择要合适。