水处理期末试题集.doc

1。某城市污水处理厂运用传统活性污泥工艺来净化城市污水，出水水质一直稳定，并直接排放于附近的一个河流。近期由于原水水质波动剧烈，发现二沉池泥面升高，导致出水水质受到影响，镜检发现曝气池活性污泥中丝状菌数目增多。试根据目前掌握的知识，回答以下问题： 
1. 写出三个表征污水水质的指标（3分） 如COD、SS、BOD等，每个1分 
2. 试画出该城市污水处理厂的工艺流程简图。（3分） 画出主要构筑物（曝气池、二沉池）及污泥回流和排放 
3. 试分析二沉池事故原因，提出合理的解决方法；（3分） 污泥膨胀（1分），解决方法：控制曝气量、调整pH、投加好化学药剂、投加氮磷营养、废掉初沉池，各0.5分 
4. 由于收纳排水的河流近期出现了大范围的水华现象，而该污水厂出水水质由于含有较多的硝酸盐氮，针对目前的环境状况，该污水厂亟待工艺调整和改进。提出你的工艺改进意见，画出改进后的工艺流程图，并说明原因以及改进后工艺的原理和期望达到的效果。（10） 脱氮工艺，如A/O，三段工艺、把店铺工艺等。

2.与好氧生物处理比较，厌氧生物处理有何优缺点？ 
答：工艺优点 
    （1）应用范围广。好氧工艺只适用于中、低浓度和易生物降解的有机废水处理；而厌氧工艺既适用于高浓度有机废水处理，也适用
于中、低浓度和难生物降解的有机废水处理。 
（2）能耗低。当原水BOD5达到1500mg/L时，沼气能量可以抵消消耗能量，原水有机物浓度越高，剩余能量越多。一般厌氧法的动力消
耗约为活性污泥法的1/10。 
（3）负荷高。通常好氧法的容积负荷为1～4kgBOD/m3·d，而厌氧法为2～10kgCOD/m3
·d，高的可达40～50 kgCOD/m3·d。
（4）剩余污泥量少，且易脱水处置。剩余污泥量仅为好氧法的5～20％，且污泥稳定，易脱水，甚至可作为饲料、肥料。
 （5）对N、P营养元素要求低。通常只要求BOD5:N:P＝200～300：5：1，甚至在BOD5:N:P＝800：5：1时仍能正常运行。 
（6）可杀菌解毒。 （7）可间歇运行。

3. 简述生物法脱氮的基本原理和影响因素。 
答：生物脱氮机理 :原污水在氨化菌作用下，将污水中有机氮(OR-N)转化成氨氮(NH4-N)，与原污水中NH4-N一并，在适宜的条件下，利用亚硝化及硝化自养菌，将污水中NH4-N硝化，生成亚硝酸盐氮(NO2-N)和硝酸盐氮(NO3-N)。然后再利用原污水中BOD成分(或外加甲醇等为碳源)作为氢供体(有机碳源)进行反硝化，将亚硝酸盐氮(NO2-N)和硝酸盐氮(NO3-N) 转化成N2释放到大气中，从而实现废水脱氮。 
影响因素 （1）酸碱度：pH；（2）溶解氧：DO；（3）碳氮比：BOD5/TKN

4. 为什么竖流式沉淀池常作为二沉池？  
答：竖流沉淀池的特点是水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。  （2分） 由于二级处理为生物处理，二级处理出水中的污泥具有絮凝性，上升的小颗粒污泥和下沉的大颗粒污泥之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。  （2分） 
同时沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒污泥起拦截和过滤作用，因而可使竖流沉淀池具有较高的沉降效率，适宜作为二沉池。  （2分）
5. 如何提高滤池的含污能力？
 答：提高滤池含污能力的途径有： （1）提高滤料颗粒的均匀性，即增大d10、减小K80；   （2）由单层滤料改为两层滤料或三层滤料；   （3）改变水流方向，采用上、下双向流过滤。 

6. 简述影响混凝效果的主要因素。
答：混凝是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括： ①浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝。 ②水温 水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。 ③pH值及碱度 pH值影响胶体颗粒表面电荷及ξ电位，而且影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。 ④水中杂质的成分性质和浓度  部分杂质有利于混凝，部分杂质不利于混凝。 ⑤混凝剂  A、混凝剂种类：混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质及浓度。 B、混凝剂投加量：投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。 
C、混凝剂的投加顺序：当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。 
⑥水力条件  水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。 

7. 简述SBR工艺的工作原理，并说明该工艺具有哪些特点。 
答：（1）工作原理：SBR工艺即间歇式活性污泥法工艺，又称序批式活性污泥法，是集有机物降解与混合液沉淀于一体的反应器。SBR的间歇运行是通过控制曝气池的运行操作来实现的，其运行操作分为5道工序，分别为：进水、反应（曝气）、沉淀、排水、闲置，这5道工序均在曝气池完成。  
（2）工艺特点：  ① SBR集有机物降解与混合液沉淀于一体，无需要回流设备，不设二沉池。 ② SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀现象。 ③ 具有较好的脱氮、除磷效果。 ④ 工艺可实现全部自动化控制，运行操作灵活，效果稳定、出水水质好。

8. 简述UASB反应器中颗粒污泥的形成条件。 
答：UASB反应器形成颗粒污泥的重要条件是： 1）控制反应器较高的污泥负荷和反应器适当的表面负荷；   （2）保持适宜的pH值和碱度；   （3）防止有毒物质的干扰。

9. 在20℃时，亚硝化细菌的世代时间是多少天？为什么污泥龄太短的曝气池氨的硝化作用不完全。
答：（1）20℃时亚硝化细菌的世代时间3天。 （2）污泥龄是指污泥在反应器中的停留时间，污泥龄=每日排放剩余污泥量 反应应器内污泥，即曝气池全部活性污泥更新一次所需要的 时间。 在废水生化处理装置中，要使微生物充分发挥其净化作用，必须使污泥龄不能短于活性污泥中微生物的世代时间，否则曝气池中的污泥会全部流失。对于氨的硝化作用来说，硝化细菌的世代时间较长，应通过工艺调整使泥龄大于硝化细菌的世代时间，才能取得较好的硝化效果，污泥龄太短的曝气池氨的硝化作用不能进行完全。

10. 如何通过废水的BOD5和COD判断废水的可生化性？某工业废水水质为COD 650mg/L，BOD5 52mg/L，问该工业废水是否适宜采用生化处理。 
答：（1）BOD5是指5日生化需氧量，表示在有氧的情况下，在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离态氧的数量。COD是指化学需氧量，表示在一定条件下，水中各种有机物与化学强氧化剂作用时所消耗的氧化剂的量。 BOD5可间接表示废水中有机物的含量，COD表示废水中还原性物质的含量（包括有机物和无机性还原物质）。  
（2分） 一般采用BOD5/COD的比值可以初步判断废水的可生化性：   当BOD5/COD>0.45时，生化性较好； 当BOD5/COD>0.3时，可以生化； 当BOD5/COD<0.3时，较难生化； 当BOD5/COD<0.25时，不宜生化；  
（2）本题给定的工业废水BOD5/COD=52/650=0.08，该工业废水不适宜采用生化处理。 

11. 在电渗析操作过程中，工作电流密度超过极限电流密度会出现什么现象，如何消除？
  答：（1）在操作过程中，工作电流密度超过极限电流密度会出现浓差极化现象。  
 （2）消除浓差极化现象的方法有：     ① 控制操作电流密度小于极限电流密度（或使i<i极）；    ② 定期倒换电极；    ③ 增大水流速度；    ④ 定期酸洗；   ⑤ 进行预处理。

12. 某企业以废箱板为主要原料生产箱板纸，其生产过程中排放大量的废水，主要污染物为SS和COD，其水质为pH 7~8、COD900~1100mg/L、SS800~1100mg/L。请制定一废水处理工艺，使处理后出水水质达到pH 6.0~9.0；COD £100mg/L；SS £100mg/L，画出工艺流程简图，并说明各处理单元功能。
答：（1）处理工艺： 根据题中给出的造纸废水水质情况和要求达到的水质标准分析，拟采取的工艺流程如下： 造纸废水→格栅→筛网→（沉淀）、调节池→混凝反应池→气浮池（沉淀池） →生化处理装置→沉淀池→出水
（2）各处理单元功能 ① 格栅：截留大的悬浮物、漂浮物 ② 筛网：截留悬浮物，回收纸浆③ 沉淀、调节池：沉淀的目的是对废水中悬浮物沉淀去除，调节的目的是调节水量、均和水质。（说明：此处可不设计沉淀池） ④ 混凝反应池：通过投加混凝剂使废水中的细小悬浮物和胶体脱稳，生成大的絮体。 ⑤ 气浮池（沉淀池）：主要目的是使絮体与废水分离。（说明：两种工艺任意选择一种均可） ⑥ 生化处理装置：去除废水中的有机物，可以选取曝气池、生物接触氧化池等。 ⑦ 沉淀池：实现泥水的分离、污泥回流和剩余污泥的排放。

13. 解释并画出氧垂曲线 ?
图表示一条被污染河流中生化需氧量和溶解氧的变化曲线。横坐标从左到右表示河流的流向和距离，纵坐标表示生化需氧量和溶解氧的浓度。 
将污水排入河流处定为基点0，向上游去的距离取负值，向下游去的距离取正值。在上游未受污染的区域，BOD5很低，DO接近饱和值，在0点有污水排入。由溶解氧曲线可以看出：DO和BOD5 有非常密切的关系。在污水未排入之前，河水中DO很高，污水排入后因有机物分解耗氧，耗氧速率大于大气复氧速率，DO从0点开始向下游逐渐减低。从0点流经2.5d，降至最低点，此点称为零界点。该点处耗氧速率等于复氧速率。零界点后，耗氧速率因有机物浓度降低而小于复氧速率，DO又逐渐回升，最后恢复到近于污水注入前的状态。在污染河流中DO曲线呈下垂状，称为溶解氧下垂曲线（简称氧垂曲线）。 
根据DO和BOD5曲线，可以把该河流划分为污水排入前的清洁区，排入后的水质污染恶化区，恢复区和恢复后的清洁水区。斜线部分表示DO受污染后低于正常值，黑影部分表示DO低于水体质量标准。

14. 生物脱氮包括哪几个过程？ 
①氨化反应 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程。 
②硝化反应 在亚硝化菌和硝化菌的作用下，将氨态氮转化为亚硝酸盐（NO2-）
和硝酸盐（NO3-）的过程。 ③反硝化反应 在缺氧条件下，NO2- 和 NO3- 在反硝化菌的作用下被还原为氮气的过程。 ④同化作用 生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程。当进水氨氮浓度较低时，同化作用可能成为脱氮的主要途径。
15. 画图说明辐流式沉淀池的构造及工作特征？
工作特征：圆形池体，中心进水，周边出水，中心传动机械排泥。进水管设穿孔挡板，变速水流，中心流速最大，沉下的颗粒也是中心最大，向四周逐渐变小，出水用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。

16. 什么是活性污泥，它由哪几部分组成﹖
污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。
活性污泥是以细菌，真菌，原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。

17. 对影响氧转移速率的因素进行分析，说明提高曝气池充氧效果的主要途径？
影响氧转移速率的因素：（1）污水水质：污水中杂质影响氧的转移，特别是表面活性物质等两亲分子，在水液界面上，形成一层分子膜，阻碍氧分子的扩散转移。而且水中溶解氧的饱和度也受到水中盐类的影响。（2）水温：影响水的粘滞性，从而影响扩散系数，液膜厚度也随之变化，影响氧转移速率；同时影响溶解氧的饱和度，从而影响氧转移速率；这两种作用是相反的，但是总体来说温度降低有利于氧的转移。 （3）液体中氧的浓度梯度和气相中氧的分压梯度：影响溶解氧的饱和度，从而影响氧转移速率；影响了转移氧的推动力从而影响氧转移速率。 （4）气泡的大小：将影响气水的接触面，从而影响氧的转移速率 （5）液体的紊流程度：紊流程度大则气水接触充分，氧转移速率也就提高了。 （6）气泡与液体的接触时间 。
主要途径： （1）使温度降低 （2）使水流处于紊流状态 （3）使产生大量气泡，并让他们尽快上升，破裂，有助于液膜的更新和氧的转移。 （4）使鼓风曝气的气泡尺寸减小，从而接触面积加大，有助于氧的转移。 （5）加大气泡与液体接触的时间.

18. 画图说明Orbal氧化沟的运行方式？
运行方式：多个呈椭圆形同心沟渠组成，污水首先进入最外环的沟渠，然后依次进入下一层沟渠，最后由位于中心的沟渠流出进入二次沉淀池。

19. 试述污水中的氮在生物处理中是如何转化的？
污水中的氮主要形式为：有机氮和氨态氮。首先有机氮化合物要在氨化菌的作用下进行氨化反应，分解转化为氨态氮；然后氨态氮在亚硝化菌的作用下进行亚硝化反应转化为亚硝酸氮；在硝化菌的作用下进行硝化反应转化为硝酸氮；最后亚硝酸氮和硝酸氮在反硝化菌的作用下进行反硝化反应转化为气态氮。

20. 污泥厌氧消化的影响因素？
（1）温度因素（2）生物固体停留时间与负荷 （3）搅拌与混合（4）营养与C/N，氧的守恒与转化 （5）有毒物质（6）酸碱度，pH值和消化液的缓冲作用

21. 含油废水污染的危害？
（1）流到水体中的可浮油，形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源； （2）水中的乳化油和溶解油，由于需氧微生物的作用，使水体形成缺氧状态，而且CO2使水中pH值下降到正常范围下，使水生物不能生存； （3）含油废水流到土壤，由于土层的吸附与过滤在土壤表层形成油膜，使空气难以透入，阻碍土壤微生物的增殖，破坏土层团粒结构； （4）含油废水排入城市排水管道，对排水设备和城市污水处理厂造成影响，如果超过一定指标，就会影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程。

22. 污水中乳化油粗粒化附聚原理？
当含乳化油的污水通过粗粒化滤料时，因它具有亲油疏水性质，微小油珠便附聚在其表面上形成油膜，达到一定厚度后，在浮力和水流剪力的作用下，脱离滤料表面，形成颗粒大的油珠浮升到水面。

23. 是否任何物质都能粘附在空气泡上，取决于哪些因素？
并不是任何物质都能黏附在空气泡上的，是有一定的条件的： （1）界面张力，接触角和体系界面自由能 （2）气－粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附

24. 化学沉淀的影响因素？
1）投加的离子种类：产生同名离子效应，当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动。
2）电解质的存在与浓度：产生盐效应，在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移
3）pH：产生酸效应，溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度。
4）水中离子性质：产生络合效应，若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。

25. 吸附方法的几种类型？
（1）物理吸附，吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附。
（2）化学吸附，吸附剂和吸附质之间通过化学作用产生由于化学键力引起的吸附。 (3)离子吸附,互相交换离子的吸附,依靠静电引力牢固吸附.

26. 什么是疏水性物质？
难为水润湿的物质,水中物质润湿程度是由润湿接触角决定的,疏水与亲水以90为界,即润湿接触角>90时为难被润湿,疏水性物质.

27. 介绍传统活性污泥法、吸附再生法和延时曝气法的运行特点。在一般情况下，对于有机废水BOD5的去除率如何？根据活性污泥增长曲线来看，这几种运行方式的基本区别在什么地方？
答:(1)运行特点：
传统活性污泥法：①处理效果好②不易污泥膨胀③供氧与需氧不平衡④耐冲击负荷能力差(尤其对有毒或高浓度工业废水) 吸附—再生活性污泥法：①处理质量较差②耐冲击负荷强 ③适合处理胶体物质含量高的工业废水 ④BOD降解曲线是呈急剧下降、缓慢下降曲线
延时曝气活性污泥法：①由于负荷低，延时曝气池容积大，占地面积较大 ②对水质水量变动性强③产污泥量少④处理效果好
(2)对BOD的去除率：
传统活性污泥法对BOD的去除率在90％以上； 吸附—再生活性污泥法对BOD的去除率低于传统活性污泥法； 延时曝气活性污泥法对BOD的去除率高于传统活性污泥法
(3)从活性污泥增长曲线来看的基本区别： 传统活性污泥法中活性污泥由池首至池尾依次经历了对数增长期、减速增长期和内源呼吸期； 吸附—再生活性污泥法中在吸附去除阶段利用了活性污泥的内源呼吸期，再生阶段活性污泥则经历了对数增长期、减速增长期和内源呼吸期； 延时曝气活性污泥法中活性污泥一直处于内源呼吸期。

28. 试述与活性污泥法相比，生物膜法的特点体现在那些方面？
答:(1)微生物相方面的特征：
①参与净化反应微生物多样化生物膜处理法的各种工艺都具有适于微生物生长栖息、繁衍的安静稳定的环境，生物膜上的微生物勿需像活性污泥那样承受强烈的搅拌冲击，适于增长繁殖，由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。
②生物的食物链长在生物膜上动物性营养一类所占比例较大，微型动物的存活率也高，栖息着高次营养水平的生物，如寡毛虫类和昆虫，因此食物链要长于活性污泥，所产污泥量也少于活性污泥处理系统。
③能够存活世代时间长的微生物生物膜处理法中，生物固体平均停留时间与污水的停留时间无关，污泥龄比活性污泥大的多，硝化菌与亚硝化菌得以繁衍增殖，因此具有一定的硝化功能，采取适当的运行方式还可能具有返硝化脱氮的功能。
④分段运行与优势菌种生物膜处理法多分段运行，每段繁衍与本段水质相适应的微生物，并形成优占种属，有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解。
(2)处理工艺方面的特征
①对水质、水量变动有较强的适应性
有一段时间中断进水，对生物膜的净化功能也不会有致命影响，通水后能够较快的恢复。 ②污泥沉降性良好，易于固液分离
脱落的生物膜所含动物成分较多，比重较大，且污泥颗粒个体较大，沉降性良好，易于固液分离。
③能够处理低浓度废水
活性污泥不适合处理低浓度的污水，若BOD长期低于50-60mg/l，会影响污泥絮体的形成，但生物膜处理低浓度污水，也能取得较好的处理效果。 ④易于维护运行，节能，动力费用低 与活性污泥处理系统相比较，生物膜处理法中的各种工艺都是比较易于维护管理的，像生物滤池、生物转盘等工艺，还都是节省能源的，动力费用较低。

29.绘图说明有明显吸附带的穿透曲线？如何充分利用吸附容量？ 穿透曲线
答:(1)采用多床串联操作如图“多柱串联试验曲线”,开始时按从Ⅰ到Ⅳ依次进行通水,当Ⅳ柱出水水质达到穿透浓度时,Ⅰ柱中的填充层已接近饱和,再生Ⅰ柱,将备用的Ⅴ柱串联在Ⅳ柱的后面.然后按照从Ⅱ到Ⅴ的顺序通水,当Ⅴ出水浓度达到穿透浓度时,Ⅱ柱已经接近饱和,将其再生,把再生后的Ⅰ串联在Ⅴ的后面.这样进行再生的吸附柱中的吸附剂都是接近饱和的. (2)采用升流式移动床操作废水自下而上流过填充层,最底层的吸附剂先饱和.如果每隔一定时间从底部卸出一部分饱和的吸附剂,同时在顶部加入等量的新的或再生后的吸附剂,这 样从底部排出的吸附剂都是接近饱和的,从而能够充分的利用吸附剂的吸附容量.

30.射流曝气：系在曝气池中利用射流式扩散器充氧。其优点是搅动混合能力强，氧转递效率高，活性污泥沉降性能好，适宜于中等规模的曝气池，费用中等。缺点是曝气池几何尺寸受限制，喷嘴会堵塞。鼓风式射流曝气需要有鼓风机与泵，吸气式射流曝气可省去鼓风机。

射流曝气工艺：