水污染控制工程考研答疑

水污染控制工程考研答疑一、试分析推流式曝气池和完全混合曝气池的特点及优缺点。

推流式曝气池的特点:1.初期吸附与氧化分解均在同一池中进行,从首端的对数增长,到池中,末端的减速增长,内源呼吸期.2.曝气池首端有机污染污负荷高,好氧速率高.3.曝气池容积大,占用的土地较多,基建费用高.4.耗氧速率沿曝气池长是变化的,而供氧速率难于其相吻合,适应,池前段可能出现耗氧速率高于供氧速率的现象,后段又可能出现DO过剩的现象.5.对进水水质水量变化的适应性差.优点：1.推流式曝气池应用时间比较长，是一种比较成熟的运行方式；2.处理效果好，运行稳定；3.BOD5去除率较高，可达90%以上，城市污水处理多采用这种方式运行。

缺点：1.曝气池池首端污泥负荷率高，好氧速度快，所以设计时不宜采用过高BOD负荷率；2.耗氧速度沿池长逐渐降低，但是供氧速度恒定，造成浪费；3.抗负荷率冲击能力不强，对水质、水量变化适应性较差。

完全混式曝气池的特点:1.迅速混合稀释适应水量水质变化.2.池内各点水质相同,F/M比值相等微生物组成数量一致,在有机物降解微生物增殖曲线上处于一个点便于将整个工况控制在最佳状态.3.可以通过控制(进水量)F/M(回流污泥比)比值得到希望水质.4.池内需氧速度均衡,动力消耗低于推流式.二、普通生物滤池和生物接触氧化法两工艺的异同接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。

这种方法的主要设备是生物接触氧化滤地。

在不透气的曝气地中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。

活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。

生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。

1、特点：（1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强；（2）具有膜法的优点，剩余污泥量少；（3）具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短；（4）能分解其它生物处理难分解的物质；（5）容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。

缺点：（1）滤料间水流缓慢，水力冲刷力小；（2）生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；（3）滤料更换，构筑物维修困难。

生物滤池由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。

污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。

构造1、滤料的要求（1）比表面要大（2）孔率高（3）质材强度高（4）稳定（5）价廉2、池壁的功能构筑物主体，起支撑作用。

3、池底通风系统、排泥系统、支承渗水结构4 、布水系统旋转布水器性能特点：1）生物滤池的处理效果非常好，在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。

2）不产生二次污染。

3）微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。

因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至周后再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。

停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内恢复最佳的处理效果。

4）生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。

5）运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。

易损部件少，维护管理非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障。

6）生物滤池的池体采用组装式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。

7）此类过滤形式的生物滤池能耗非常低，在运行半年之后滤池的压力损失也只有500Pa左右。

三、简述污泥加药调理法的作用城市污水厂中的固体物质主要是胶质微粒，与水的亲和力很强，若不作适当的预处理，脱水将非常的困难。

在脱水前进行预处理，使污泥粒子改变物化性质，破坏污泥的胶体机构，减少其与水的亲和力，从而改善其脱水性能，这个过程为污泥的调理或调质。

污泥调理有多种方法，加药法、淘洗、加热、冷冻等，由于加药调理经济实用、简单方便，应用最为广泛。

加药调理是通过向污泥中投加混凝剂、助凝剂等，而使污泥凝聚，提高脱水性能的。

1、调理剂种类调理剂分无机调理和有机调理剂两大类，无机调理剂一般适用于真空过滤和板框过滤，而有条理则较适用离心脱水和带式压滤脱水。

（1）无机调理剂最有效、最便宜的无机调理剂是铁盐，主要包括：聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝、碱式氯化铝。

投加无机调理剂后，可大大加速污泥浓缩作用，改善过滤脱水效果，但用量较大，一般均为污泥干固体重量的5%-20%，所以滤饼体积增大。

值得注意的是，若用三氯化铁作为调理剂，当污泥滤饼焚烧时还会腐蚀设备。

（2）有机调理剂有机合成高分子调理剂种类很多，按聚合度分为低聚合度和高聚合度两种，按离子型分为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺、两性离子型聚丙烯酰胺，我国用于污泥调理的有机调理剂主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝你产品。

与无机调理剂相比，有机调理剂用量较少，一般为0.1%-0.5%（干重），无腐蚀性。

2、调理剂的投加量污泥调理的药剂消耗量，因污泥品种和性质、消化程度、固体浓度不同而异，没有一定得标准。

因此，目前国内外确定调理剂种类及投加量，多数是在现场或在实验室直接试验确定。

一般情况下，对于城市污水处理厂污泥，三氯化铁加量为5%-10%,消石灰投加量为20%-40%，聚合氯化铝和聚合硫酸铁约为1%-3%，阳离子聚丙烯酰胺为0.1%-0.3%. 3、污泥调理效果的影响因素影响污泥调理效果的因素很多，主要有：污泥性质、调理剂品种和投加量、调理时的环境条件等。

注：调理剂投加顺序也影响调理效果。

采用铁盐和石灰调理时，一般先投加铁盐，再投加石灰，这样过滤速度快、药剂投量少。

当采用无机调理剂有机调理剂时，一般先投加无机调理剂，在投加有机过分子调理剂的调理效果较好。

四、简述三种去除废水中金属离子的处理工艺氧化还原法，化学沉淀法，离子交换法以处理铬为例：答:化学沉淀法：1）FeSO4-石灰法FeSO4-石灰法处理含铬废水是一种成熟的方法,适用于含铬浓度大的废水.优点是药剂来源容易,方法简单,处理效果好;缺点是占地面积大,污泥体积大,出水色度高,适用于小厂.其反应原理为:(1)酸化还原(pH2~3)6FeSO4+2H2Cr2O7+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O.(2)碱化沉淀(pH8.5~9.0)Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3CaSO4氧化还原法：电解法用电解法处理含铬废水,优点是效果稳定可靠,操作管理简单,设备占地面积小,废水中的重金属离子也能通过电解有所降低.缺点是耗电量较大,消耗钢板,运行费用较高,沉渣综合利用等问题有待进一步决。

.其电解反应为:Fe-2e=Fe2+,Cr2O72-+6Fe2++4H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O.随着废水中H+的消耗, [OH-]升高, pH 升高, Cr(OH)3沉淀析出.3 离子交换法该法适于处理浓度不太高的含铬废水,处理效果好,废水可回用,并可回收铬酸.但工艺较为复杂,且使用的树脂不同,工艺也不同.一次投资较大,占地面积大,运行费用高,适于大厂.原理为:用阴离子交换树脂去除Cr2O72-或CrO42-:2ROH+CrO42-R2CrO4+2OH-,2ROH+Cr2O72-R2Cr2O7+2OH-.五、对比米-门方程和莫诺特方程的异同点答：莫诺特方程和米门方程相比较，十分类似。

莫诺方程与米氏方程的区别如下表所示。

莫诺方程：S K SS +=max μμ 米氏方程：S K S r r m +=max 描述微生物生长描述酶促反应 经验方程理论推导的机理方程 方程中各项含义：μ：生长比速(h -1)μmax ：最大生长比速(h -1) S: 单一限制性底物浓度(mol/L) K S :半饱和常数(mol/L)方程中各项含义： r ：反应速率(mol/L.h) r max ：最大反应速率(mol/L.h)S ：底物浓度(mol/L)K m ：米氏常数(mol/L) 适用于单一限制性底物、不存在抑制的情况 适用于单底物酶促反应不存在抑制的情况六、什么是单一限制性基质？如何判断是否限制性基质？限制性基质可根据临界基质浓度判断，临界基质浓度是指达到μmax 的最低基质浓度Scrit ，若S ≤Scrit ，则为限制性基质，若S >Scrit ，则为非限制性基质。

在一个分批培养的全过程中，完全有可能出现多种限制性基质的情况。

七、氧转移的基本原理及影响氧转移的因素 氧转移的基本原理根据气体传递双膜理论，可以计算出曝气池内清水中气泡内的氧转移到水中的速率，通过曝气，空气中的氧从气相传递到混合液的液相中，这既是一个传质过程，又是一个物质扩散过程，扩散的推动力是氧在界面两侧的浓度差，即氧的不足量或饱和差，饱和差越大，氧转移速率就越大。

影响氧转移的因素在供氧量和吸氧量之间存在着转移效率。

废水实际所吸收的氧量有多种影响因素：①水温水温不仅会影响饱和溶解氧的浓度，而且还影响流体的黏滞度，从而影响氧的总转移系数，式中是温度为T℃时氧的总转移系数，是温度为20℃时氧的总转移系数，为温度系数，其取值范围为1.008～1.047，一般取值1.024。

②溶液的性质及其所含组分对氧的溶解度和氧的转移都有直接的影响，如污水中的表面活性剂等有机组分及无机组分都会影响氧的饱和溶解度。

③分压力对氧的饱和溶解度有一定的影响，当氧的分压力降低时，氧的饱和溶解度也降低，在压力不是标准大气压的地区，应使用修正系数进行修正。

④曝气装置的搅拌混合强度对氧的总转移系数有影响，强的混合程度不但会使液膜的厚度减小从而使氧的总转移系数增大而且还使气泡直径减小，增加了气液交界的面积，有利于氧的转移，所以搅拌混合强度越大，越大。

⑤水深对溶解氧浓度的影响在鼓风曝气池内，增加扩散器的装设浓度，形成的气泡中氧的分压力增大，所以氧的饱和溶解度亦增大，安装在池底的空气扩散装置出口处的氧分压最大，因此氧的饱和溶解浓度也最大。

曝气池中的饱和溶解氧浓度应该是扩散装置出口处和混合液表面两处的饱和溶解氧浓度的平均值八、试述UASB反应器的构造和高效运行的特点。

答：构造1) 进水配水系统：其功能主要有两个方面：①将废水均匀地分配到整个反应器的底部；②水力搅拌；一个有效的进水配水系统是保证UASB反应器高效运行的关键之一。

2) 反应区：反应区是UASB反应器中生化反应发生的主要场所，又分为污泥床区和污泥悬浮区，其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗粒污泥，是有机物的主要降解场所；而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。