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《水污染控制工程》第三版習(xí)題答案 第11章 1、 簡(jiǎn)述好氧生物和厭氧生物處理有機(jī)污水的原理和適用條件。 答：好氧生物處理：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)害化的處理方法。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。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能量，最終以低能位的無(wú)機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來(lái)，達(dá)到無(wú)害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進(jìn)一步處置。適用于中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說(shuō)BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水。 厭氧生物處理：在沒(méi)有游離氧存在的條件下，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。在厭氧生物處理過(guò)程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物，同時(shí)釋放能量。適用于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD5≥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)器中進(jìn)行處理，反應(yīng)不可逆，符合一級(jí)反應(yīng)，V=KSA,K=0.15D-1,求當(dāng)反應(yīng)池容積為20M3，反應(yīng)效率為98％時(shí)，該反應(yīng)池能夠處理的污水流量為多大？ 解：一級(jí)反應(yīng): v=ds/dt ln s = ln s0 – kt 當(dāng)反應(yīng)效率為0.98時(shí)，有s = 0.02 s0 ， 并帶入k =0.15 D-1 ，有 t = （1/k）* ln (s0/s) = 26.08 d Q = V / t = 20 / 26.08 = 0.77 m3/d 3 簡(jiǎn)述城鎮(zhèn)污水生物脫氮過(guò)程的基本步驟。 答：微生物經(jīng)氨化反應(yīng)分解有機(jī)氮化合物生成NH3,再在亞硝化菌和硝化菌的作用下，經(jīng)硝化反應(yīng)生成（亞）硝酸鹽，最后經(jīng)反硝化反應(yīng)將（亞）硝酸鹽還原為氮?dú)?。?dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時(shí)，同化作用也可能成為脫氮的主要途徑。 4、 簡(jiǎn)述生物除磷的原理。 答：在厭氧－好氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中，得用聚磷微生物具有的厭氧釋磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過(guò)排放含有大量富磷污泥而達(dá)到從污水中除磷的目的。 第十二章活性污泥法 1． 活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？ 答：活性污泥是指由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。 活性污泥法處理流程具體流程見(jiàn)下圖： 2． 常用的活性污泥法曝氣池的基本形式有哪些？ 答：推流式曝氣池：污水及回流污泥一般從池體的一端進(jìn)入，水流呈推流型，底物濃度在進(jìn)口端最高，沿池長(zhǎng)逐漸降低，至池出口端最低。 完全混合式曝氣池：污水一進(jìn)入曝氣反應(yīng)池，在曝氣攪拌作用下立即和全池混合，曝氣池內(nèi)各點(diǎn)的底物濃度、微生物濃度、需氧速率完全一致。 封閉環(huán)流式反應(yīng)池：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，在曝氣設(shè)備的作用下被快速、均勻地與反應(yīng)器中混合液進(jìn)行混合，混合后的水在封閉的溝渠中循環(huán)流動(dòng)。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)則呈現(xiàn)完全混合特征。 序批式反應(yīng)池（SBR）：屬于“注水--反應(yīng)—排水”類(lèi)型的反應(yīng)器，在流態(tài)上屬于完全混合，但有機(jī)污染物卻是隨著反應(yīng)時(shí)間的推移而被降解的。其操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過(guò)程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，所有處理過(guò)程都是在同一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行，混合液始終留在池中，從而不需另外設(shè)置沉淀池。 3． 活性污泥法有哪些主要運(yùn)行方式？各種運(yùn)行方式有何特點(diǎn)？ 答：傳統(tǒng)推流式：污水和回流污泥在曝氣池的前端進(jìn)入，在池內(nèi)呈推流式流動(dòng)至池的末端，充氧設(shè)備沿池長(zhǎng)均勻布置，會(huì)出現(xiàn)前半段供氧不足，后半段供氧超過(guò)需要的現(xiàn)象。 漸減曝氣法：漸減曝氣布置擴(kuò)散器，使布?xì)庋爻踢f減，而總的空氣量有所減少，這樣可以節(jié)省能量，提高處理效率。 分步曝氣：采用分點(diǎn)進(jìn)水方式，入流污水在曝氣池中分3—4點(diǎn)進(jìn)入，均衡了曝氣池內(nèi)有機(jī)污染物負(fù)荷及需氧率，提高了曝氣池對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷的能力。 完全混合法：進(jìn)入曝氣池的污水很快被池內(nèi)已存在的混合液所稀釋、均化，入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化較小，即該工藝對(duì)沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，F(xiàn)/M值均等，各部位有機(jī)污染物降解工況相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾近一致；曝氣池內(nèi)混合液的需氧速率均衡。 淺層曝氣法：其特點(diǎn)為氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可以獲得較高的氧傳遞速率。 深層曝氣法：在深井中可利用空氣作為動(dòng)力，促使液流循環(huán)。并且深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同時(shí)氣液接觸時(shí)間延長(zhǎng)，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。 高負(fù)荷曝氣法：在系統(tǒng)與曝氣池構(gòu)造方面與傳統(tǒng)推流式活性污泥方相同，但曝氣停留時(shí)間公1.5－3.0小時(shí)，曝氣池活性污泥外于生長(zhǎng)旺盛期。主要特點(diǎn)是有機(jī)容積負(fù)荷或污泥負(fù)荷高，但處理效果低。 克勞斯法：把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進(jìn)入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問(wèn)題。而且消化池上清液中富有氨氮，可以供應(yīng)大量碳水化合物代謝所需的氮。消化池上清液夾帶的消化污泥相對(duì)密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。 延時(shí)曝氣法：曝氣時(shí)間很長(zhǎng)，活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無(wú)需消化，可直接排放。本工藝還具有處理過(guò)程穩(wěn)定性高，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強(qiáng)，不需要初沉池等優(yōu)點(diǎn)。 接觸穩(wěn)定法：混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。本工藝特點(diǎn)是污水與活性污泥在吸附池內(nèi)吸附時(shí)間較短，吸附池容積較小，再生池的容積也較小，另外其也具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。 氧化溝：氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長(zhǎng)，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，具有曝氣和攪拌兩個(gè)作用， 使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 純氧曝氣法：純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動(dòng)力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。 吸附－生物降解工藝；處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。 序批式活性污泥法:工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無(wú)污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無(wú)需設(shè)置調(diào)節(jié)池；反應(yīng)推動(dòng)力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；運(yùn)行操作靈活，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹；該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過(guò)計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 4． 解釋污泥泥齡的概念，說(shuō)明它在污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中的作用。 答：污泥泥齡即生物固體停留時(shí)間，其定義為在處理系統(tǒng)（曝氣池）中微生物的平均停留時(shí)間。在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值?；钚晕勰嗄帻g是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的重要參數(shù)。在曝氣池設(shè)計(jì)中的活性污泥法，即是因?yàn)槌鏊|(zhì)、曝氣池混合液污泥濃度、污泥回流比等都與污泥泥齡存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，由活性污泥泥齡即可計(jì)算出曝氣池的容積。而在剩余污泥的計(jì)算中也可根據(jù)污泥泥齡直接計(jì)算每天的剩余污泥。而在活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行管理過(guò)程中，污泥泥齡也會(huì)影響到污泥絮凝的效果。另外污泥泥齡也有助于進(jìn)步了解活性污泥法的某些機(jī)理，而且還有助于說(shuō)明活性污泥中微生物的組成。 5．從氣體傳遞的雙膜理論，分析氧傳遞的主要影響因素。 答：氣體傳遞的雙膜理論的基點(diǎn)是認(rèn)為在氣液界面存在著二層膜（即氣膜和液膜）這一物理現(xiàn)象。這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時(shí)受到了阻力。當(dāng)氣體分子從氣相向液相傳遞時(shí)，若氣體的溶解度低，則阻力主要來(lái)自液膜。影響氧傳遞的因素主要有如下： 污水水質(zhì)：水中各種雜質(zhì)如某些表面活性物質(zhì)會(huì)在氣液界面處集中，形成一層分子膜，增加了氧傳遞的陰力，影響了氧分子的擴(kuò)散。 水溫：水溫對(duì)氧的轉(zhuǎn)移影響較大，水溫上升，水的黏度降低，液膜厚度減小，擴(kuò)散系數(shù)提高，反之，擴(kuò)散系數(shù)降低。 氧分壓：氣相中的氧分壓直接影響到氧傳遞的速率。氣相中氧分壓增大，則傳遞速率加快，反之，則速率降低。 總的來(lái)說(shuō)，氣相中氧分壓、液相中氧的濃度梯度、氣液間的接觸面積和接觸時(shí)間、水溫、污水的性質(zhì)、水流的紊流程度等因素都影響著氧的轉(zhuǎn)移速率。 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的效果？ 第十三章 生物膜法 1什么是生物膜法?生物膜法具有哪些特點(diǎn)? 答：污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。這種處理法的實(shí)質(zhì)是細(xì)菌一類(lèi)的生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類(lèi)的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上生長(zhǎng)繁育，并在其上形成膜狀生物污泥——生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物，作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。 特點(diǎn)： 1、 微生物相方面的特點(diǎn) （1） 參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化 （2） 生物的食物鏈長(zhǎng) （3） 能夠存活世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物 （4） 分段運(yùn)行和優(yōu)占種屬 2、 處理工藝方面的特點(diǎn) （1） 對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性 （2） 污泥沉降性能好，宜于固液分離 （3） 能夠處理低濃度的污水 （4） 易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能 2試述生物膜法處理廢水的基本原理 答:原理：細(xì)菌一類(lèi)的生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類(lèi)的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上生長(zhǎng)繁育，并在其上形成膜狀生物污泥——生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物，作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。 3比較生物膜法與活性污泥法的優(yōu)缺點(diǎn)。 普通活性污泥法工作流程 優(yōu)點(diǎn):BOD和SS去除率高,可達(dá)90%-95%,適于處理要求高,水質(zhì)穩(wěn)的廢水. 缺點(diǎn):對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)差;實(shí)際需氧前大后小,使前段氧少,后段氧余;曝氣池容積負(fù)荷低,占地面積大,基建費(fèi)高. 改進(jìn): 階段曝氣:克服前段氧少,后段氧余缺點(diǎn),曝氣池容積減少30%.完全混合:承受沖擊負(fù)荷強(qiáng),適應(yīng)工業(yè)廢水特點(diǎn),可處理高濃度有機(jī)廢水;污泥負(fù)荷高,需氧均勻,動(dòng)力省;但連續(xù)出水時(shí),水質(zhì)不理想,污泥膨脹.延時(shí)曝氣:低負(fù)荷運(yùn)行,池容積大,耗時(shí)長(zhǎng),積污水和污泥處理于一體,污泥氧化徹底,脫水迅速,無(wú)臭,水質(zhì)穩(wěn)定,受低溫影響小.但池容積大,曝氣量大,部分污泥老 化.適于處理要求高,不便于污泥處理的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水. 廢水→ 初沉池 → 二沉池 → 生物濾池 →出水 生物膜法工作流程 2.生物膜法 優(yōu)點(diǎn) ★生物膜對(duì)水質(zhì),水量變化適應(yīng)性強(qiáng),穩(wěn)定性好;★無(wú)污泥膨脹,運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便;★生物膜中生物相豐富,生物種群呈一定分布; ★有高營(yíng)養(yǎng)級(jí)別微生物存在,產(chǎn)能多,剩余污泥少; ★自然通風(fēng)供氧,省能耗. 缺點(diǎn) ★運(yùn)行靈活性差,難以人為控制; ★載體比表面積小,設(shè)備容積負(fù)荷小,空間效率低; ★處理效率差,BOD去除率約80%左右,出水BOD 28mg/l(活性污泥法BOD >90%,出水14mg/l). 5、生物膜法有哪幾種形式？試比較它們的特點(diǎn)。 答: 生物濾池：處理效果好，BOD5的去除率可達(dá)90％以上，出水 BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸鹽含量在10mg/L左右，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 生物轉(zhuǎn)盤(pán)：（1）不需曝氣和回流，運(yùn)行時(shí)動(dòng)力消耗和費(fèi)用低；（2）運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高；（3）工作穩(wěn)定，適應(yīng)能力強(qiáng)；（4）適應(yīng)不同濃度、不同水質(zhì)的污水；（5）剩余污泥量少，易于沉淀脫水；（6）沒(méi)有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問(wèn)題；（7）可多層立體布置；（8）一般需加開(kāi)孔防護(hù)罩保護(hù)、保溫。 生物接觸氧化法：一種浸沒(méi)曝氣式生物濾池，是曝氣池和生物濾池綜合在一起的處理構(gòu)筑物，兼有兩者優(yōu)點(diǎn)：(1)具有較高的微生物濃度，一般可達(dá)10~20g/L；(2)生物膜具有豐富的生物相，含有大量絲狀菌，形成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，污泥產(chǎn)量低；(3)具有較高的氧利用率；(4)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力； (5)生物膜活性高；(6)沒(méi)有污泥膨脹的問(wèn)題。 生物流化床：濾床具有巨大的表面積容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，生物流化床每單位體積表面積比其他生物膜大，單位床體的生物量很高（10～14g/L），傳質(zhì)速度快，廢水一進(jìn)入床內(nèi)，很快被混合稀釋。 微生物活性強(qiáng)，對(duì)同類(lèi)廢水，在相同處理?xiàng)l件下，其生物膜的呼吸速率約為活性污泥的兩倍，可見(jiàn)其反應(yīng)速率快，微生物的活性較強(qiáng)。 傳質(zhì)效果好，由于載體顆粒在床體內(nèi)處于劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，氣－固－液界面不斷更新，因此傳質(zhì)效果好，這有利于微生物隨污染物的吸附和降解，加快了生化反應(yīng)速率。 6試述各種生物膜法處理構(gòu)筑物的展本構(gòu)造及其功能。 答：普通生物濾池 普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等四個(gè)部分所組成 （1） 池體 普通生物濾池在平面上多呈方形或矩形。四周筑墻稱(chēng)之為池壁，池壁具有維護(hù)濾料的作用，應(yīng)當(dāng)能夠承受濾料的壓力，一般多用磚石構(gòu)造。池壁可構(gòu)成帶孔洞的和不帶孔洞的兩種形式，有孔洞的赤壁有利于濾料內(nèi)部的通風(fēng)，但在低溫季節(jié)，易受低溫的影響，使凈化功能降低。為了防止風(fēng)力對(duì)池表面均勻布水的影響，池壁一般應(yīng)高出濾料表面0.5～0.9m。 池體底部為池底，它的作用是支撐濾料和排除處理后的污水。 （2）濾料 濾料是生物濾池的主體，它對(duì)生物濾池的凈化功能有直接影響。 （3）布水裝置 生物濾池布水裝置的首要任務(wù)是向?yàn)V池表面均勻的散布污水。此外，還應(yīng)具有：適應(yīng)水量的變化；不易堵塞和易于清通以及不受風(fēng)、雪的 影響等特征。 （4）排水系統(tǒng) 生物濾池的排水系統(tǒng)設(shè)于池的底部，它的作用有二：一是排除處理后的污水；二是保證濾池的良好通風(fēng)。 高負(fù)荷生物濾池： 在構(gòu)造上，高負(fù)荷生物濾池與普通生物濾池基本相同，但也有不同之處，其中主要有以下各項(xiàng)。 （1） 高負(fù)荷生物濾池在表面上多為圓形。 （2） 高負(fù)荷生物濾池多使用旋轉(zhuǎn)式的布水裝置，即旋轉(zhuǎn)布水器。 塔式生物濾池： 在構(gòu)造上由塔身、濾料、布水系統(tǒng)以及通風(fēng)及排水裝置所組成。 （1） 塔身 塔身主要起圍擋濾料的作用。 （2） 濾料 宜采用輕質(zhì)濾料。 （3） 布水裝置 （4） 通風(fēng) 一般采用自然通風(fēng) 曝氣生物濾池： 設(shè)備與給水處理的快濾池相類(lèi)似。池類(lèi)底部設(shè)承托層，其上部則是作為濾料的填料。在承托層設(shè)置曝啟用的空氣管及空氣擴(kuò)散裝置，處理水集水管兼作反沖洗水管也設(shè)置在承托層內(nèi)。 生物轉(zhuǎn)盤(pán)： 生物轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)備是由盤(pán)片、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)裝置以及接觸反應(yīng)槽3部分組成。 （1） 盤(pán)片 是生物轉(zhuǎn)盤(pán)的主要部件，應(yīng)具有輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕、耐老化、抑郁掛膜、不變形，比表面積大，易于取材、便于加工安裝等性質(zhì)。 （2） 接觸反應(yīng)槽 （3） 轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸 (4) 驅(qū)動(dòng)裝置，提供動(dòng)力 7、生物濾池有幾種形式？各適用于什么具體條件？ 答：低負(fù)荷生物濾池（現(xiàn)在已經(jīng)基本上不常用）：僅在污水量小、地區(qū)比較偏僻、石料不貴的場(chǎng)合尚有可能使用。 高負(fù)荷生物濾池（大多采用）：適用于大部分污水處理過(guò)程，水力負(fù)荷及有機(jī)負(fù)荷都比較高。3、塔式生物濾池。 4、曝氣生物濾池。 8、影響生物濾池的處理效率的因素有哪些？它們是如何影響處理效果的？ 答：濾池高度：隨著濾床深度增加,微生物從低級(jí)趨向高級(jí)，種類(lèi)逐漸增多,生物膜量從多到少。各層生物膜的微生物不相同,處理污水的功能和速率也隨之不同。 負(fù)荷率：在低負(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水中有機(jī)物的傳質(zhì)速率加快，生物膜量增多，濾床特別是它的表面很容易堵塞。在高負(fù)荷條件下，隨著濾率的提高，污水在生物濾床中停留的時(shí)間縮短，出水水質(zhì)將相應(yīng)下降。 回流：（1）回流可提高生物濾池的濾率，它是使生物濾池負(fù)荷率由低變高的方法之一;（2）提高濾率有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭;（3）當(dāng)進(jìn)水缺氧、腐化、缺少營(yíng)養(yǎng)元素或含有有害物質(zhì)時(shí)，回流可改善進(jìn)水的腐化狀況、提供營(yíng)養(yǎng)元素和降低毒物質(zhì)濃度；（4）進(jìn)水的質(zhì)和量有波動(dòng)時(shí)，回流有調(diào)節(jié)和穩(wěn)定進(jìn)水的作用。 供氧：微生物的好氧性，厭氧性，兼氧性使微生物有不同的氧需求，氧氣量就制約了微生物的活性，進(jìn)而影響了微生物分解有機(jī)物反應(yīng)速率，進(jìn)而影響了處理效果。 第十四章 穩(wěn)定塘和污水的土地處理 1、 穩(wěn)定塘有哪幾種主要類(lèi)型，各適用于什么場(chǎng)合？ 答：好氧塘：好氧塘的深度較淺，陽(yáng)光能透至塘底，全部塘水內(nèi)都含有溶解氧，塘內(nèi)菌藻共生，溶解氧主要是由藻類(lèi)供給，好氧微生物起凈化污水作用。適用于低有機(jī)物濃度污水。 兼性塘：兼性塘的深度較大，上層是好氧區(qū)，藻類(lèi)的光合作用和大氣復(fù)氧作用使其有較高的溶解氧，由好氧微生物起凈化污水作用；中層的溶解氧逐漸減少，稱(chēng)兼性區(qū)（過(guò)渡區(qū)），由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無(wú)溶解氧，稱(chēng)厭氧區(qū)，沉淀污泥在塘底進(jìn)行厭氧分解。適用于富含N，P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及一些難去除的有機(jī)污染物的污水。（占地面積大） 厭氧塘：厭氧塘的塘深在2m以上，有機(jī)負(fù)荷高，全部塘水均無(wú)溶解氧，呈厭氧狀態(tài)，由厭氧微生物起凈化作用，凈化速度慢，污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)。適用于高溫高有機(jī)物濃度的污水。 曝氣塘：曝氣塘采用人工曝氣供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起凈化作用，污水停留時(shí)間較短。 深度處理塘：深度處理塘又稱(chēng)三級(jí)處理塘或熟化塘，屬于好氧塘。其進(jìn)水有機(jī)污染物濃度很低，一般BOD5≤30mg/L。常用于處理傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的出水，提高出水水質(zhì)，以滿(mǎn)足受納水體或回用水的水質(zhì)要求。 2、試述好氧塘、兼性塘和厭氧塘凈化污水的基本原理及優(yōu)缺點(diǎn)。 答：在各種類(lèi)型的氧化塘中，兼性塘是應(yīng)用最為廣泛的一種。兼性塘一般深1.0~2.0m，在塘的上層，陽(yáng)光能夠照射透入的部位，為好氧層，其所產(chǎn)生的各項(xiàng)指標(biāo)的變化和各項(xiàng)反應(yīng)與好氧塘相同，由好氧異養(yǎng)微生物對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解；藻類(lèi)的光合作用旺盛，釋放大浪的氧。在塘底部，由沉淀的污泥和衰死的藻類(lèi)和菌類(lèi)形成的污泥層，在這層里由于缺氧，而進(jìn)行由厭氧微生物起主導(dǎo)作用的厭氧發(fā)酵，為厭氧層。 好氧層與厭氧層之間，存在一個(gè)兼性層，在這里溶解氧量低，而且是時(shí)有時(shí)無(wú)，一般在白晝有溶解氧存在，而在夜間又處于厭氧狀態(tài)，在這里存活的是兼性微生物，這一類(lèi)微生物既能夠利用水中游離的分子氧，也能夠在厭氧條件下，從NO3-和CO32-中攝取氧。 在兼性塘內(nèi)進(jìn)行的凈化反應(yīng)是比較復(fù)雜的，生物相也比較復(fù)雜。 在厭氧區(qū)與一般的厭氧發(fā)酵反應(yīng)相同，是產(chǎn)酸、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷3種細(xì)菌的連續(xù)作用下，相繼經(jīng)過(guò)產(chǎn)酸、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段的反應(yīng)。液態(tài)代謝產(chǎn)物與塘水混合，氣態(tài)產(chǎn)物則逸出水面，或在通過(guò)好氧區(qū)時(shí)為細(xì)菌分解，為藻類(lèi)利用。 厭氧區(qū)也有降解BOD的功能，約有20%的BOD是在厭氧娶去除的。此外，厭氧區(qū)，通過(guò)厭氧反應(yīng)發(fā)酵反應(yīng)可以使污泥得到一定程度的降解，減少塘底污泥量。 在好氧區(qū)進(jìn)行的各項(xiàng)反應(yīng)與存活的生物基本同好氧塘。由于污水的停留時(shí)間長(zhǎng)，有可能生長(zhǎng)繁育多種種屬的微生物，其中包括世代時(shí)間較長(zhǎng)的種屬。除有機(jī)物降解外，這里還可以進(jìn)行更為復(fù)雜的反應(yīng)，如硝化反應(yīng)等。 3、好氧塘中溶解氧和PH值為什么會(huì)發(fā)生變化。 答：藻類(lèi)光合作用使塘水的溶解氧和ph呈晝夜變化。在白晝，藻類(lèi)光合作用放出的氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)藻類(lèi)和細(xì)菌所需要的，塘水中氧的含量很高，可達(dá)到飽和狀態(tài)，夜間光合作用停止，由于生物呼吸所耗，水中溶解氧濃度下降，在凌晨時(shí)最低，陽(yáng)光開(kāi)始照射，光合作用又開(kāi)始，水中溶解氧又上升；好氧塘內(nèi)pH值也是變化的，好氧塘的ph與水中co2濃度有關(guān)，在白晝pH值上升，夜晚又下降。 Co2 + h2o = h2co3 = hco3- + H+ Co3- + h2o = hco3- + oh- H2o = h+ + oh- 4、在穩(wěn)定塘的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般采用什么方法？應(yīng)注意哪些問(wèn)題？ 答：一般采用經(jīng)驗(yàn)法。 要注意：塘的位置：穩(wěn)定塘應(yīng)設(shè)在居民區(qū)下風(fēng)向200m以外，以防止塘散發(fā)的臭氣影響居民區(qū)。此外，塘不應(yīng)設(shè)在距機(jī)場(chǎng)2km以?xún)?nèi)的地方，以防止鳥(niǎo)類(lèi)（如水鷗）到塘內(nèi)覓食、聚集，對(duì)飛機(jī)航行構(gòu)成危險(xiǎn)。 防止塘體損害：為防止浪的沖刷，塘的襯砌應(yīng)在設(shè)計(jì)水位上下各0.5m以上。若需防止雨水沖刷時(shí)，塘的襯砌應(yīng)做到堤頂。襯砌方法有干砌塊石、漿砌塊石和混凝土板等。 在有冰凍的地區(qū)，背陰面的襯砌應(yīng)注意防凍：若筑堤土為黏土?xí)r，冬季會(huì)因毛細(xì)作用吸水而凍脹，因此，在結(jié)冰水位以上位置換為非黏性土。 塘體防滲：穩(wěn)定塘的滲漏可能污染地下水源；若塘體出水再考慮回用，則塘體滲漏會(huì)造成水資源損失，因此，塘體防滲是十分重要的。但某些防滲措施的工程費(fèi)用較高，選擇防滲措施時(shí)應(yīng)十分謹(jǐn)慎。防滲方法有素土夯實(shí)、瀝青防滲襯面、膨脹土防滲襯面和塑料薄膜防滲襯面等。 塘的進(jìn)出口：進(jìn)出口的形式對(duì)穩(wěn)定塘的處理效果有較大影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意配水、集水均勻，避免短流、溝流及混合死區(qū)。主要措施為采用多點(diǎn)進(jìn)水和出水；進(jìn)口、出口之間的直線(xiàn)距離盡可能大；進(jìn)口、出口的方向避開(kāi)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向。 5、 污水土地處理系統(tǒng)中的工藝類(lèi)類(lèi)型有哪些？各有什么特點(diǎn)？ 答：慢速滲濾系統(tǒng)：慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負(fù)荷一般較低，滲流速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。 快速滲濾系統(tǒng)：快速滲濾土地處理系統(tǒng)是一種高效、低耗、經(jīng)濟(jì)的污水處理與再生方法。適用于滲透性能良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、砂質(zhì)壚坶等。污水灌至快速濾滲田表面后很快下滲進(jìn)入地下，并最終進(jìn)入地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，使濾田表面土壤處于厭氧-好氧交替運(yùn)行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以?xún)艋? 地表漫流系統(tǒng)：地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性的黏土或亞黏土，地面的最佳坡度為 2％～ 8％。廢水以噴灌法或漫灌法有控制地在地面上均勻地漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流動(dòng)過(guò)程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲入地下。地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體。 濕地處理系統(tǒng)：濕地處理系統(tǒng)是一種利用低洼濕地和沼澤地處理污水的方法。污水有控制地投配到種有蘆葦、香蒲等耐水性、沼澤性植物的濕地上，廢水在沿一定方向流動(dòng)過(guò)程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以?xún)艋? 地下滲濾處理系統(tǒng)：地下污水處理系統(tǒng)是將污水投配到距地面約0.5m深、有良好滲透性的底層中，藉毛管浸潤(rùn)和土壤滲透作用，使污水向四周擴(kuò)散，通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過(guò)程使污水得到凈化。 6 人工濕地脫氮除磷的機(jī)理是什么？ 答：脫氮機(jī)理：（1）氮被有機(jī)質(zhì)吸附 （2）陽(yáng)離子交換作用和固氮作用 （3）植物的吸收及因其收獲而去除 （4）NH3的揮發(fā)而逸入大氣 （5）被微生物代謝而形成新細(xì)胞 （6）化學(xué)的、生物的硝化反硝化 除磷機(jī)理：（1）植物吸收磷 （2）生物除磷 （3）磷在介質(zhì)中的物化存貯 7、人工濕地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工參數(shù)是什么？應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？ 答：土地處理系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)為負(fù)荷率。常用的負(fù)荷率有水量負(fù)荷和有機(jī)負(fù)荷，有時(shí)還輔以氮負(fù)荷和磷負(fù)荷。 要考慮的問(wèn)題是：土壤性質(zhì)、透水性、地形、作物種類(lèi)、氣候條件和廢水處理程度的要求。 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(wú)分子氧條件下通過(guò)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(guò)程，也稱(chēng)為厭氧消化。厭氧生物處理是一個(gè)復(fù)雜的微生物化學(xué)過(guò)程，依靠三大主要類(lèi)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(gè)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(shì)，又有哪些不足之處？ 答：通常厭氧發(fā)酵分為三個(gè)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(jiǎn)單的有機(jī)物。繼而簡(jiǎn)單的有機(jī)物在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)過(guò)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(lèi)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(chēng)中溫消化），也可在高溫（52℃一55℃）進(jìn)行（稱(chēng)高溫消化）。因?yàn)樵趨捬跎锾幚磉^(guò)程中需考慮到各項(xiàng)因素對(duì)產(chǎn)甲烷菌的影響，因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌在兩個(gè)溫度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）時(shí)，活性最高，處理的效果最好。 厭氧生物處理優(yōu)勢(shì)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、脫水性良好，處理及處置簡(jiǎn)單。另外，氮、磷營(yíng)養(yǎng)需要量較少，污泥可以長(zhǎng)期貯存，厭氧反應(yīng)器可間歇性或季節(jié)性運(yùn)轉(zhuǎn)。其不足之處：厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長(zhǎng)；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(guò)程中產(chǎn)生的異味與氣體對(duì)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(shí)間、攪拌和混合、營(yíng)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6.8~7.2之間, 2.溫度可以維持在中溫（35℃一38℃），也可以是高溫（52℃一55℃） 3.保持較長(zhǎng)的生物固體停留時(shí)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(diǎn)和適用條件。 答：幾種厭氧處理方法和構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件如下表： 方法或反應(yīng)器 適用條件 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 傳統(tǒng)消化法 在一個(gè)消化池內(nèi)進(jìn)行酸化，甲烷化和固液分離。適用于小型，低投入系統(tǒng)。 設(shè)備簡(jiǎn)單 反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，池容積大；污泥易隨水流帶走 厭氧生物濾池 微生物固著生長(zhǎng)在濾料表面，適用于懸浮固體量低的污水 設(shè)備簡(jiǎn)單，能承受較高負(fù)荷，出水懸浮固體低，能耗小 底部易發(fā)生堵塞，填料費(fèi)用較貴 厭氧接觸法 用沉淀池分離污泥并進(jìn)行回流，消化池中進(jìn)行適當(dāng)攪攔，池內(nèi)呈完全混合，能適應(yīng)高有機(jī)物濃度和高懸浮固體的污水 能承受較高負(fù)荷，有一定抗沖壩子負(fù)荷能力，運(yùn)行較穩(wěn)定，不受進(jìn)水懸浮固體的影響；出水懸浮固體低 負(fù)荷高時(shí)污泥會(huì)流失，設(shè)備較多，操作要求較高 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 消化和固液分離在一個(gè)池內(nèi)，微生物量很高，適用于高負(fù)荷污水 負(fù)荷高；總?cè)莘e小，能耗低，不需攪拌 如設(shè)計(jì)不善，污泥會(huì)大量消失，池的構(gòu)造復(fù)雜 兩相厭氧處理法 酸化和甲烷化在兩個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行，兩個(gè)反應(yīng)器可以采用不同反應(yīng)溫度 能承受較高負(fù)荷，耐沖擊，運(yùn)行穩(wěn)定 設(shè)備較多，運(yùn)行操作較復(fù)雜