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1. 我国的环境问题
生态破坏和资源枯竭严重，表现在：森林资源和草原面积减少；水土流失，沙漠扩大；耕地资源浪费严重；水资源短缺。
环境污染形势严峻，表现在：水体污染：未经处理的废水造成水环境污染，其中有毒有害污染﹑有机物污染和富营养化污染及其严重；大气污染：由能源结构不合理引起，主要是烟煤型污染；固体废弃物污染：其无适当处置，占用土地资源，产生“围城”现象，引起其他环境问题；城市噪声污染：交通运输和城市建设引起；乡镇企业污染：技术管理差，资源利用率低，量大面广，执法难度大。
2. 环境工程学的主要内容☆
环境工程学不仅研究防治环境污染和公害的技术，而且研究自然资源的保护和合理利用，探讨废物资源化技术，改革生产工艺，发展无废少废闭路生产系统，以及对区域环境进行系统规划和科学管理，以获得最优的环境效益﹑社会效益和经济效益。
具体来说，主要包括：水质净化与水污染控制工程；大气污染控制工程；固体废弃物处理处置与管理工程；噪声﹑振动与其他公害防治技术；环境规划﹑管理和环境系统工程；环境监测和和环境质量评价。广义的环境工程还包括供暖通风和空气调节。
3. 水的循环
水循环分为自然循环和社会循环。
自然循环：自然界中的水(太阳能)→蒸发﹑蒸腾上升凝结成云→降水→地表径流﹑地下渗流→海洋或被植物吸收的往复过程。
社会循环：人类社会为满足生活和生产需要从天然水体中取水，使用后的水成为生活污水和生产废水而被排放，最终流入天然水体的过程。
我国水资源人均不丰富，空间分布和年际分布不均衡。
4. 水污染分类和影响
水污染可分为化学性污染﹑物理性污染﹑生物性污染。
化学性污染：无机污染物质：酸﹑碱和一些无机盐。酸碱污染使水体pH变化，杀灭或抑制微生物生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶和水下建筑，影响渔业，破坏生态平衡；无机盐提高水的硬度和渗透压，降低水中溶解氧，影响淡水生物生长。
无机有毒物质：主要是重金属等有潜在长期影响的物质，其中汞﹑镉﹑铅危害大。其通过食物链富集引起人体严重疾病或慢性病。
有机有毒物质：主要是有机农药﹑多环芳烃﹑芳香胺等。其化学性质稳定，难以被生物分解，有些可致癌。
需氧污染物质：碳水化合物﹑蛋白质﹑脂肪﹑醇类可被微生物分解，并在分解过程中消耗氧气的物质。其消耗水中溶解氧影响水生生物生长。
植物营养物质：生活污水和工业废水以及农田排水中的氮和磷。水中氮磷含量较高使水流速度较慢水域浮游生物和水草大量繁殖，引起水质恶化，鱼类死亡，湖泊退化的水体富营养化现象。
油类污染物质：其会影响水质，破坏海滩危害水生生物。
物理污染物：悬浮物质污染：水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫。其影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用减少氧气溶入，对水生生物不利。
热污染：热电﹑核电及各种工业过程中的冷却水。其引起水温升高，溶解氧含量降低，水中某些有毒物质毒性增强，危及水生生物。
放射性污染：原子能工业﹑放射性矿藏开采﹑核电﹑同位素研究，使放射性废水废物增加。
生物性污染：生活污水，特别是医院污水和某些工业废水，往往带有病原微生物，引起各种疾病。
5. 水质指标分类☆
物理性水质指标
感官物理性指标：温度﹑色度(真色和表色)﹑浑浊度﹑透明度﹑嗅和味。
其他物理性指标：总固体﹑悬浮固体﹑溶解固体﹑可沉固体﹑电导率。
水中杂质分为：溶解物质10-3—10-5µm；胶体物质1—10-3µm；悬浮物质100—1µm，1μm=10-3mm
化学性水质指标
一般化学性水质指标：pH﹑碱度﹑硬度﹑各种阴阳离子﹑总含盐量﹑一般有机物质。

有毒化学性水质指标：重金属﹑氰化物﹑多环芳烃﹑农药。
氧平衡指标：DO﹑COD﹑BOD﹑TOD。
生物学指标：细菌总数﹑总大肠菌群数﹑各种病原细菌﹑病毒。
6. 生化自净过程所需氧的来源
水体和废水中原来含有的氧；大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直到水体中的溶解氧达到饱和；水生植物光合作用放出氧气，溶于水中有时可使水体中的溶解氧达到饱和。
7. 有氧条件下，废水有机物分解过程
有机物被微生物分解的过程：微生物通过自身生命活动过程，把一部分被吸收的有机物转化成简单的无机物，并释放出生长活动所需的能量，另一部分有机物被转化为营养物质，组成新的细胞；细胞内物质也可被微生物氧化，同时放出能量，即内源呼吸。
碳化阶段：主要是不含氮有机物氧化，也包括含氮有机物氨化，以及氨化后不含氮有机物继续氧化，其消耗的氧量为碳化生化需氧量。总的碳化生化需氧量称为第一阶段生化需氧量或完全生化需氧量(生化需氧量)，以La或BODu表示。
第二阶段：水中的硝化细菌可以氧化水中的氨和含氮有机物氨化分解出的氨，最终转化为硝酸盐。其消耗的氧量为硝化生化需氧量，即第二阶段生化需氧量，以LN或NOD表示。(NH3+亚硝化细菌+O2→NO2-+硝化细菌→NO3-)
8. 不同的水质标准和水质要求
饮用水水质标准：流行病学上安全可靠；化学组成上对人体无害；使用上方便无弊。地面水环境质量标准：按水体的不同用途和不同区域划分为五类。按从污染源控制的原则制定了污水综合排放标准：一类污染物(对人体健康产生长远影响)；另一种是影响小于第一类的污染物，列出最高允许排放浓度(三级)，Ⅰ﹑Ⅱ类水体不得新建排污口，Ⅲ类水体执行一级标准，Ⅳ﹑Ⅴ二级标准，下水道并进入二级污水处理厂执行三级标准。工业用水水质要求：饮用水，生产技术用水，锅炉用水，冷却用水不同使用目的，由不同水质要求。
9. 废水成分与性质
生活污水：居民日常生活中产生的废水，主要是生活废料和排泄物。这类废水的成分及变化取决于居民的生活水平和习惯。水质较稳定，浑浊﹑恶臭﹑深色﹑微碱性﹑不含有毒物质﹑有大量细菌病毒和寄生虫卵。
工业废水：工业生产过程中排出的废水。由于工业类型﹑生产工艺﹑原料﹑用水水质和管理水平的差异，其成分与性质差别较大。
农业废水：随着农药和化肥的大量使用，农田径流排水成为天然水体的污染来源。
10. 氧垂曲线解释
紧接排入口各点溶解氧逐渐减少，这是因为废水排入后，河水中的有机物无多，耗氧速度超过复氧速度。随着有机物的不断氧化分解，耗氧速度不断降低，在某一点耗氧速度等于复氧速度，此点溶解氧含量最低(最缺氧点)。过此点后，溶解氧含量逐渐恢复到排入口之前的含量(恢复速度不断加快)。氧垂曲线既是以离排入口的距离为横坐标，以溶解氧含量为纵坐标的曲线。如果河流受有机物污染的量低于它的自净能力，最缺氧点的溶解氧含量大于零，河水始终呈现有氧状态，反之，靠近最缺氧点的一段河流将出现无氧状态。
11. 水体中的细菌

当一般有机废水排入水体后，开始时水体中的细菌会大量增加，以后逐渐减少。促使细菌死亡的原因有：有机物因分解而减少；污染水体里有大量的吞噬细菌的生物；生物物理因素(生物絮凝，沉淀)；其它因素(pH﹑水温﹑日光)。

一般的，废水排入河流后，在12—24h内流过的距离是最大的细菌污染地带。3—4天后细菌量不超过最大量的10%。沿流微生物数量和种类分为四个区Ⅰ﹑Ⅴ为清洁区(天然水质)；Ⅱ降解区(水质混浊，污泥浮动，DO降至40%的饱和度，鱼类﹑绿藻减少，蓝绿藻蔓生，底泥出现蠕虫)Ⅲ强分解区(水质变黑灰，浮渣，腐败，DO降至40%的饱和度—0，厌氧，物种极少，有蚊蝇)Ⅳ恢复区(水质较清，DO在40%的饱和度以上，物种增多)。

12. 解决废水问题的主要原则☆

改革生产工艺，减少废物排放量：应深入工业生产工艺，与工人﹑技术人员相结合，革新生产工艺，尽量不用或少用水，不用少用易产生污染的原料﹑设备及生产方法。

重复利用废水：采用重复用水和循环用水系统，使废水排放量减至最少。

回收有用物质：工业废水中的污染物质多是在生产过程中进入水中的原料﹑半成品﹑成品﹑工作介质和能源物质。如能加以回收，即可防止污染又可创造价值。

对废水进行妥善处理：废水经回收利用后，还会有一些有害物质残留，也会有一些目前尚无回收价值的废水。要从全局出发，妥善处理，使其无害化，不致污染水体和环境。

选择处理工艺与方法时，必须经济合理，尽量采用先进技术。

13. 水处理的基本方法☆

给水处理：原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→饮用水(臭氧氧化﹑活性炭吸附)；地下水(消毒)；工业用水(软化﹑除盐﹑冷却﹑控制结垢与腐蚀)

废水处理：物理法﹑化学法和生物法。

物理法是利用物理作用来分离废水中悬浮污染物质，处理过程中不改变其化学性质。沉淀法去除回收比重大于1的中悬浮颗粒；气浮法去除乳状油或比重接近1的悬浮物；筛网过滤去除纤维﹑纸浆；蒸发法浓缩废水中的溶解性不挥发物质；另外，还有离心分离﹑超滤﹑反渗透等。

化学法是利用化学反应处理水中的溶解性污染物和胶体。包括：中和法﹑氧化还原法﹑混凝法﹑电解法﹑汽提法﹑萃取法﹑吹脱法﹑吸附法﹑离子交换法﹑电渗析法等。

生物法是利用微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质。可分为好氧生物处理和厌氧生物处理，其中好氧生物处理又可分为：活性污泥法﹑生物膜法﹑生物氧化塘法﹑污水灌溉法﹑土地处理法。

以上各方法各有特点和适用条件，实际中往往配合使用。

城市污水水处理一般流程：进水→初沉池(污泥)→生物处理构筑物→二沉池(污泥)→出水。

工业废水处理流程各不相同，一般程序是：澄清→回收→毒物处理→一般处理→再用或排放。

14. 废水处理系统分级

废水处理系统分为一级处理﹑二级处理﹑三级处理。

一级处理(机械处理)只去除废水中较大的悬浮物质(沉淀法去除可沉固体)。物理法中的大部分是由于一级处理的。废水经一级处理，一般达不到排放要求，需二级处理，它只是预处理。

二级处理(生物处理或生物化学处理)主要任务是去除废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物。生物处理法最常用于二级处理，且经济有效。通过二级处理，一般废水均能达到排放要求(沉淀法和生物处理法以降低污水悬浮固体和生化需氧量)。

三级处理(高级处理和深度处理)当水质要求高时，为进一步去除废水中的营养物质(氮和磷)﹑生物难降解的有机物和溶解盐类等，以达到某些水体水质标准或直接用于工业，就需要在二级处理后进行三级处理(过滤﹑氧化塘)。

15 废水处理中预处理单元的设备和构筑物功能和原理☆

粗大颗粒物的去除方法有：筛滤﹑截流﹑重力沉降和离心分离等。相应的设备有格栅﹑筛网﹑微滤机﹑沉沙池﹑离心机和旋流分离器。

格栅和筛网是处理厂第一处理单元，通常设置在其他处理构筑物之前。主要作用是去除水中粗大物质，保护其他机械设备，防止管道堵塞。当需要去除水中纤维﹑纸浆﹑藻类等稍小物质时，可选用不同孔径的筛网。

微滤机是一种截流细小悬浮物的筛网过滤装置，可用于自来水厂原水过滤以及去除藻类﹑水蚤等浮游生物，也可用于工业用水的过滤处理﹑工业废水中有用物质的回收以及污水的最终处理。

沉沙池主要是去除水中砂粒﹑煤渣等比重较大的无机颗粒杂质，同时也去除少量较大较重的有机杂质。其工作原理以重力沉降为基础，在沉降过程中杂质的尺寸﹑形状和比重不随时间而变化(自由沉降)。

颗粒沉降速度u=g(ρs-ρ)d2/18µ(ρs-ρ：粒水密度差；d：颗粒直径；µ：水的动力粘度Pa·s)

沉沙池分：平流式(最常用，构造简单，工作稳定，处理效果好，易排砂)﹑竖流式(圆型，污水由中心管进入池内自下而上流动砂粒借重力沉入池底，处理效果较差)和曝气式(没有有机杂质腐败发臭的缺点)。

离心分离：含悬浮颗粒的水在高速旋转时，由于颗粒和水分子质量不同，受离心力大小不同，质量大的颗粒被甩到外围，质量小的油粒留在内层。适当安排不同出口，就可使颗粒物与水分离。

颗粒所受的离心力C=(m-m0)v2/r(m-m0：颗粒和水质量差；r：旋转半径；v：线速度v=2πrn)

分离因素a=C/G≈πn2/900(G：颗粒所受重力)

离心分离设备分为：水旋分离设备(压力式[上清下浊]和重力式)(容器不动，切向高速水流提供离心力)和器旋分离设备(离心机)。

16. 水中悬浮物质去除和4种沉降

水中悬浮物质去除可通过颗粒和水的密度差，在重力作用下去除。但较小颗粒，特别是胶体自然沉速慢，需用混凝﹑沉淀﹑澄清﹑过滤和气浮等方法。

悬浮物质在水中的沉降分为：自由沉降：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状﹑尺寸﹑质量不变，下沉速断不受干扰(沉砂池﹑初沉池初期沉降)。絮凝沉降：颗粒在沉降过程中相互粘结，其尺寸﹑质量﹑沉速随深度增加而变大(絮凝沉淀池﹑初沉池后期﹑二沉池中期)。拥挤沉降(成层沉降)：颗粒在水中浓度较大时，各颗粒间相互靠得很近，下沉过程中受彼此作用力干扰，但相对位置不变，作为一个整体下沉，在清水与浑水之间形成明显界面，沉降过程实际就是这个界面的下沉过程，液体上涌对其有影响(高浊度水的沉淀﹑二沉池后期)。压缩沉降：颗粒在水中浓度很高时时会相互接触，上层颗粒在重力作用下将下层颗粒间的水压出界面，是颗粒群被压缩(污泥斗﹑污泥浓缩池)。

17. 几种沉淀池和其方法和原理

沉淀池：在水处理过程中，通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备。

理想沉淀池：各水断面上的点流速相同；悬浮颗粒以等速下沉，其水平分速度等于水流速度；悬浮颗粒落大池底不起浮。

普通沉淀池：平流式：(最常用，在流量较大的水处理厂中)污水→水槽和孔口→挡板稳流→池内流动→悬浮物沉底→清水→溢流堰→池外。

竖流式：(圆形或方形)污水→中心管下口→反射板→污水分布于水平断面缓慢向上流→悬浮物沉降到污泥斗中→清水→池子四周溢出。

辐流式：污水→中心管孔口→穿孔挡板→沿半径向四周辐射流动→流速变小→悬浮物沉降→清水→池子顶端堰口溢出。

斜板斜管沉淀池：u0=Q/A，Q不变，A↑，u0↓，从而提高沉淀效率。t=H/u0，u0不变，H↓，t↓，从而减小了沉淀池的体积。若将水深为H的沉淀池分为n个深为H/n的沉淀池，则当沉淀区的长度是原来的1/n时，就可以处理与原来相同的水量，而不影响处理效果。斜板斜管沉淀池单位面积上的泥量增大，如排泥不畅，将产生泛泥现象，使水质恶化；由于水流在池中停留时间短，其对水质水量的耐冲击负荷能力差；由于板距管径小，容易积泥；在日光照射下会滋生藻类。

浓悬浮液沉淀：(高浊度水沉淀池﹑活性污泥法中的二沉池﹑污泥浓缩池)同时起着水的澄清和污泥浓缩作用，与一般沉淀池构造相同，但须从池底不断排除经浓缩的污泥。

选择沉淀池类型时须综合考虑水量大小；水中悬浮物物理性质和沉降特性；处理厂总体布置和地形地质情况。

18. 混凝和胶体脱稳机理以及混凝剂与助凝剂

混凝：水和废水中常含有用自然沉淀法不能去除的悬浮微粒和胶体污染物，必须先投加化学药剂破坏其在水中的稳定分散系，使其凝聚为有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降分离，包括凝聚和絮凝两个步骤。

水中同种胶体微粒带有同号电荷，在静电斥力的作用下，不也相互聚集，具有一定的稳定性。

胶体脱稳机理：压缩双电子层：带同号电荷的胶粒之间存在着由ζ电位引起的静电斥力和范德华力，当距离很近时，范德华力占优势，合力为吸力，两个颗粒相互吸住，胶体脱稳。当投入电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加，这些离子与胶粒吸附的反离子相交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低ζ电位，使扩散层厚度减少。

吸附电中和：胶粒表面对异号离子﹑异号胶粒和链状高分子带异号电荷的部位有强烈吸附作用，从而中和了它的部分和全部电荷，减少了静电斥力，容易与其他颗粒接近吸附。

吸附架桥：如果投加的药剂是能吸附胶粒链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上，胶粒间就能连接团聚成絮凝体而被去除。

网捕作用：向水中投加金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉淀下来。

胶体浓度低时，网捕最为有效；胶体较高时，宜用吸附电中和和压缩双电子层来脱稳；胶体很高时，采用高分子絮凝剂更为经济有效；混凝剂投加量必须适量，量不足达不到效果，量过大会造成胶体复稳。

混凝剂：水处理中使胶粒脱稳沉淀而投加的电解质，最常用的是铝盐和铁盐(水解与聚合交错进行)。

助凝剂：可起凝聚作用，也可不起，与混凝剂一起使用时，能促进混凝，产生大而结实的矾花。

19. 澄清和澄清池分类

混凝处理工艺包括水和药剂混合，反应及絮凝体分离三个阶段，在澄清池中完成。澄清池中起接触絮凝作用的介质是呈悬浮状态的泥渣。当水中的悬浮颗粒与混凝剂作用而形成细小絮凝体时，若遇较大的泥渣碰撞，就会被其吸附而去除。

澄清池可按与水接触方式不同分为泥渣循环分离型(水力循环﹑机械加速)和悬浮泥渣过滤型(悬浮﹑脉冲)。

20. 过滤机理和滤池分类

粒状介质过滤：废水通过粒状滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体被截留在滤料的表面和内部空隙中，从而分离了不溶性污染物。

粒状介质过滤机理：阻力截留：废水通过粒状滤料床层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留于表层滤料空隙中，使空隙变小，截留能力变强，逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并起主要过滤作用。

重力沉降：原水通过滤料床层时，滤料表面提供了巨大的沉降面积。滤料愈小，沉降面积愈大；滤速愈小，水流愈平稳，有利于沉降。

接触絮凝：由于滤料有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。水中砂粒常带负电，能吸附带正电的铁﹑铝等胶体，进而吸附更多的带负电的粘土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。

较大悬浮颗粒以阻力截留为主(表面过滤)，细微悬浮物以重力沉降和接触絮凝为主(深层过滤)。

滤池分类：按滤料种类分：单层滤池﹑双层滤池﹑多层滤池；按作用水头分：重力式滤池和压力式滤池；按进出水及反冲洗的供给与排除分：普通快滤池﹑虹吸滤池和无阀滤池。

滤池总水头各部分水头损失+流速水头损失(v2/2g)+剩余水头

滤层膨胀率e=(l-l0)/l0×100%=(ε均-ε0)/(1-ε)×100%，l0，ε0静止时滤层厚度和空隙率；l，ε反冲洗时时滤层厚度和空隙率
21. 气浮相关内容

气浮法：利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡升到水面而去除。其处理对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。药剂浮选法：在废水中投加化学药剂，选择性将亲水性污染物变为疏水性，然后气浮去除。两者统称气浮法。

常用气浮设备：加压溶气气浮﹑叶轮气浮﹑曝气气浮﹑射流气浮和电解气浮。

气浮法优点：处理效率高，生产的污泥比较干燥，表面刮泥方便，曝气增加溶解氧有利后续生化处理。缺点：耗电量大，设备维修管理工作量大，易堵塞，浮渣怕较大风雨袭击。

22. 水的软化和除盐的基本方法

去除水中溶解物质的方法主要有软化除盐﹑离子交换﹑吸附和膜分离。

软化就是降低水中Ca2+﹑Mg2+的含量，以防止其在管道设备中结垢。基本方法有：加热软化法：借助加热将碳酸盐硬度转化成溶解度很小的CaCO3﹑Mg(OH)2沉淀出来。

药剂软化法：在不加热的条件下，借助化学药剂把钙﹑镁盐类(包括非碳酸盐硬度)转化成CaCO3﹑Mg(OH)2 沉淀出来，从而去除绝大部分Ca2+﹑Mg2+。常用药剂法有：石灰法﹑石灰—纯碱法与石灰—石膏法。

离子交换法：利用离子交换剂将水中的Ca2+﹑Mg2+转化成Na+，而其他成分不改变。

除盐就是减少水中溶解盐类(阴阳离子)总量，方法有：蒸馏法﹑电渗析法﹑离子交换法(应用最广)。

23. 离子交换法原理与工艺

离子交换法是水质软化和除盐的主要方法。在废水处理中，主要去除其中金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中其他同性质离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程(可逆性化学吸附)。其反应表达式为：RH(交换树脂)+M+(交换离子)<=>RM(饱和树脂)+H+，在平衡状态下，反应物质浓度符合关系式：[RM][ H+]/([RH][ M+])=k，k是平衡常数。k﹥1反应向右进行，k越大，越有利于交换反应，k的大小表示离子交换剂对某离子交换性大小。

离子交换树脂的性质：有效pH范围；交换容量；交联度；交换势(交换离子取代树脂上可交换离子的难易程度)。

离子交换装置可分为固定床和连续床两种。

离子交换操作有四步：交换﹑反洗﹑再生和清洗。交换：交换过程主要与树脂层高度﹑水流速度﹑原水浓度﹑树脂性能和再生程度有关。当水中离子浓度达到限值时，应进行再生。

反洗：其目的是松动树脂层，以便下一步再生，使再生液能分布均匀，同时也可清除树脂层内杂质﹑碎粒和气泡。

再生：即交换过程的逆过程，较高浓度的再生液流过树脂层，将吸附的离子置换出来，使其恢复交换能力(固定床中很重要)。

清洗：将树脂层内残留的再生液清洗掉，直到出水水质符合要求。

24. 吸附法相关内容

吸附：在相界面上，物质浓度自动发生累积或浓集的现象。

吸附法就是利用多孔性固体物质，使水中一种或多种物质吸附在固体表面而去除的方法，其主要是去除溶解性有机物质，此外还能去除合成洗洁剂﹑微生物﹑病毒和痕量重金属，并能脱色除臭。

吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附。吸附热较小，在低温下就能进行，反应较快。

化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学反应，由于化学键力引起(不可逆)。一般在高温下进行，吸附热大，相当于化学反应热。一种吸附剂只能对某种或几种吸附质发生化学吸附，有选择性。物理吸附和化学吸附往往相伴发生。

常有吸附剂有：活性炭﹑磺化煤﹑活化煤﹑沸石﹑活性白土﹑硅藻土﹑腐殖质﹑焦炭﹑木炭﹑木屑等。

吸附等温线：一定温度下，表示达到平衡时溶液浓度和活性炭吸附有机物数量关系的曲线。无拐点Langmuir，有拐点BET，直线Freundlich。

吸附操作分静态(间歇式)和动态(连续式，有固定床﹑移动床和流动床)两种。

25. 氯法消毒☆

给水厂中，经混凝和过滤的水不能保证去除所有病原微生物，需进行消毒。消毒并非要杀灭一切微生物，只要杀死病原细菌和对人体健康有害的微生物。

氯与水的作用：略溶于水，溶解度1%(10℃)，在水中水解，Cl2+H2O<=>HOCl+H++Cl+，HOCl<=> H++OCl-

一般认为，Cl2﹑HOCl﹑OCl-都有氧化能力，但HOCl杀菌能力比OCl-强70—80倍(HOCl中性，容易扩散到带负电的细菌表面，从而穿过细胞膜)，氯原子氧化破坏细菌体内的酶，使其死亡。

水中有氨存在时，可生成氯胺，HN3+HOCl<=>H2O+NH2Cl，HN3+2HOCl<=>2H2O+NHCl2，HN3+3HOCl<=>3H2O+NCl3，各种氯胺水解后，又变为HOCl，其杀毒作用虽比较慢，但氯胺在水中较稳定，杀菌持续时间长，这就是氯胺消毒。

氯还可以和水中其他杂质作用，从而消耗一定的氯量。

余氯：投加的氯除去与细菌和杂质作用消耗后的剩余部分。分为游离性余氯：Cl2﹑HOCl﹑OCl-；化合性余氯：NH2Cl﹑NHCl2，﹑NCl3。需氯量=加氯量-余氯量。

折点加氯：在折点之前，余氯全都是化合性余氯，没有游离性余氯，在折点之后，所增加的氯量全部以游离性余氯存在，既有化合性余氯，又有游离性余氯，消毒效果最好。当按大于折点需氯量来加氯时，称为折点加氯。

26. 其他消毒法

物理消毒法：加热消毒：消耗大量燃料，只用于少量饮用水。紫外消毒：紫外光谱的能量被细菌重要组成部分的核酸所吸收，使核酸结构破坏。其优点有：速度快，效率高；不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的臭和味；便于操作管理，易于实现自动化。缺点：不能解决管网中再污染问题；耗电量大；水中悬浮物阻碍光线透射。

臭氧消毒：臭氧不稳定，分解放出新生态氧，O3=O2+[O]，[O]有强氧化能力，对有顽强抵抗能力的微生物(病毒﹑芽孢)有强大杀伤力。优点：接触时间短，不受氨氮和pH影响，可氧化水中有机物，去除铁﹑锰嗅﹑味﹑色度和酚。缺点：基建投资大，耗电量大，不能解决管网中再污染问题，不能储存，水质和水量变化时，投加量难以调节。

其他化学法：重金属消毒：银离子能凝固微生物蛋白质，破化细胞结构，达到杀菌目的。但价格贵，杀菌慢，只能用于少量饮用水，可能对人健康不利。

27. 水的其他物理化学处理方法

中和法：酸﹑碱废水中和法；药剂中和法；过滤中和法(石灰石﹑大理石﹑白云石作滤料)。

化学氧化还原法：化学氧化法：空气氧化法；氯化法；臭氧氧化法；光氧化法。化学还原法：硫酸亚铁—石灰法除铬；化学还原法除汞(Ⅱ)。

化学沉淀法：氢氧化物沉淀法；硫化物沉淀法；钡盐沉淀法。

电化学法：电化学氧化法(阳极氧化)；电化学还原法(阴极还原)；电解气浮(电解生成H2﹑O2和CO2﹑Cl2)和电解絮凝法(阳极产生Fe3+﹑Al3+)。

磁力分离法(抗磁﹑顺磁﹑铁磁)

溶剂萃取(高浓度重金属离子和有机废水)：萃取指将与水不互溶且密度小于水的特定有机溶剂和被处理的水接触，在物理和化学作用下，使原溶解于水中的某种组分由水相转移至有机相中。被萃取组分在两相平衡浓度之比分配系数α=C有机/C水；两种组分分离的难易程度分离系数β=αA(有机)/αB，β越大，A越容易从B中分离出来；相比n=V有机/V水，n越大，萃取效率越高。萃取过程影响因素：相比，萃取剂浓度，水相pH值。

吹脱与汽提：吹脱(废水中溶解性气体和某些易挥发溶质)：让废水与空气充分接触使水中溶解性气体和某些易挥发溶质通过气液界面，向空气中扩散的传质过程，气体吹脱量G=KF(C0-C)t，(K解吸系数；F：气液接触面积；C0-C：废水中原始溶解气体浓度与吹脱后平衡浓度差；t：接触时间)。汽提：用热蒸汽与废水接触，使废水水温升至沸点，利用蒸馏作用时废水中的挥发性污染物挥发到大气中，分为简单蒸馏(水溶性挥发污染物)和蒸汽蒸馏(不溶解的分散性挥发污染物)。

蒸馏﹑结晶与冷凝：蒸发过程质量守恒：G1B1=G2B2+G3B3=G2B2+(G1-G2)B3，其中G1，G2，G3，B1，B2，B3分别是原水﹑二次蒸汽冷凝水﹑浓缩液水量和其中污染物浓度；浓缩倍数α=G1/(G1-G2)=G1/G3；去污效率η=(B1-B2)/B1×100%。

28. 水的生物化学处理法概述

水的生物化学处理法就是在人工创造的有利于微生物生命活动的环境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有机物的效率的一种水处理方法。主要用于去除污水中溶解性和胶体性有机物，降低水中氮磷等营养物质含量。其分为好氧和厌氧两类，分别利用好氧和厌氧微生物分解有机物。从工艺上又可分为悬浮生长系统(微生物在处理设备中悬浮生长)和附着生长系统(微生物在惰性介质上成膜状生长)。生物化学处理法投资省，运转费用低，处理效果好，操作简单等优点，在城市污水和工业废水中处理中应用很广。

29. 废水处理中的微生物

在废水的生物处理中，净化污水的微生物(好氧﹑厌氧﹑兼性)主要是细菌(净化污水的第一和主要承担者)﹑真菌(霉菌)﹑藻类(光合放氧)﹑原生动物和一些小型后生动物(轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指标)，它们在特定的污水中形成与之相适应的微生物群落。细菌生长过程：延缓期→对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。有机物+O2(微生物﹑酶)→同化(细胞物质)﹑异化(代谢产物)。

30. 活性污泥法的基本原理﹑净化过程和影响因素

好氧悬浮生长生物处理工艺主要有：活性污泥法﹑曝气氧化塘﹑好氧消化法﹑高负荷氧化塘。

活性污泥法的基本原理：向生活污水中不断注入空气，维持水中足够的溶解氧，一段时间后污水中形成一种絮凝体—活性污泥，其由大量繁殖的微生物构成，易于沉淀分离，使污水澄清。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化。其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入压缩空气曝气，使污水与活性污泥充分混合，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液进入二沉池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥回到曝气池，继续进行净化过程，澄清的水排放。由于处理过程中活性污泥不断增长，部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统稳定。

进水→曝气池(空气)→二沉池(剩余污泥排除，回流污泥至曝气池前)→出水

活性污泥净化过程机理：吸附阶段：污水和活性污泥接触后在很短时间内水中有机物(BOD)迅速降低，主要有吸附作用引起。由于絮状活性污泥表面积很大，表面具有多糖类粘液层，有利于吸附。

氧化阶段：有氧条件下，微生物将吸附的有机物一部分氧化分解获得能量，一部分合成新细胞，这一阶段比吸附阶段慢得多。

絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体有机体形成絮凝体，通过重力沉淀出来，使水净化。

影响活性污泥增长的因素：溶解氧(2mg/L左右)供氧不足影响微生物代谢，造成丝状菌等耐低溶解氧环境的微生物滋长，使污泥不易沉淀，出现污泥膨胀﹑营养物质(BOD5：N：P＝100：5：1)包括：C﹑N﹑P﹑S﹑Ka﹑Mg﹑Ca﹑Fe和各种微量元素﹑pH(6.5—9.5)﹑温度(20—30℃)﹑控制对生物有毒有害物质(重金属﹑氰化物﹑H2S﹑卤素及其化合物﹑酚﹑醛﹑醇﹑染料)的浓度。36. 活性污泥法运行过程中所要监测的项目 反应处理效果的：进出水BOD5﹑COD﹑总的SS﹑挥发性SS﹑有毒物质。
反应污泥情况的： MLSS﹑MLVSS﹑SV%﹑SVI﹑溶解氧和微生物观察。
反应污泥营养和环境条件的：N﹑P﹑水温﹑pH。
37. 氧化塘原理和分类
氧化塘(稳定塘或生物塘)是一种类似于池塘的处理设备，其净化污水的过程与天然水体自净相似，污水在塘内经长时间的缓慢流动和停留，通过微生物的代谢，使有机物降解。水中溶解氧主要由塘内的藻类光合作用和塘表面复氧作用提供。
分类：好氧氧化塘：深度一般在0.3—0.5m，阳光能投入池底，塘内存在藻类—细菌—原生动物的共生系统。由于光合作用和塘表面复氧作用，塘水处于好氧状态，好氧异养微生物氧化有机物，长生的CO2为藻类碳源。
兼性塘：深度一般在15—2.5m，塘内好氧与厌氧反应并行，阳光能透入的上层为好氧层，水层中各项指标的变化和发生的反应与好氧塘相同；阳光不能透入的底部为厌氧层，沉淀的污泥和死亡的藻类形成污泥层，厌氧微生物进行厌氧发酵。
曝气氧化塘：依靠安装在塘面上的人工曝气设备供氧，使好氧微生物在塘中呈悬浮状态。
S=S0/[1+k(V/Q)]，对于兼性曝气塘S=S0f/[1+k(V/Q)](f冬=1，f夏=1.4)，k(T)=k(20)×1.065T-20(Q：污水水量，S﹑S0：进出水BOD5浓度，V：曝气池有效容积，k： BOD5降解速度常数)
水生生物塘：通过种植具有除污能力的水生植物或养殖鱼类，强化氧化塘的净化能力，使氧化塘得到利用。
为防止氧化塘的淤积，污水在进入氧化塘前必须除去水中的悬浮物质，因此在氧化塘前应设置沉砂池﹑沉淀池，将悬浮物降至100mg/L以下。处理后的污水可作农田灌溉用，但在排放前要除去水藻。
氧化塘基建和运转费用低，管理简单，适应能力强，实现了污水资源化，但占地面积大，净化效果受季节和多种自然因素影响不够稳定，影响卫生，污染地下水。
38. 水处理方面膜技术原理☆
生物膜：当污水与滤料等载体长时期流动接触，在载体的表面上就会逐渐形成生物膜，其主要由细菌(好氧﹑厌氧和兼性)的菌胶团和大量的真菌菌丝组成。生物膜是高度亲水的物质，其外侧表面总存在一层附着水层，其中的有机物由于微生物的氧化作用浓度远比流水层中低，流水层中的有机物不断向附着水层扩散，进入生物膜被降解；空气中的氧溶解于流水层中，通过附着水层传递给生物膜，供微生物呼吸；微生物代谢产物沿反方向排出，气态产物逸出进入空气。随着有机物的降解，微生物不断增殖，生物膜变厚，到一定程度在氧不能透入的内层就形成了厌氧层。厌氧层达到一定厚度时，靠近载体表面的微生物由于得不到作为营养的有机物，而进入内源呼吸期，附着力减弱，在水流剪切力的作用下脱落，新的生物膜开始生长。
半透膜：在溶液中凡是一种或几种成分不能透过，而其他成分能透过的膜。
膜分离法：用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶液中的各种溶质或溶剂(水)渗透出来，从而达到分离的溶质的目的。其共同的优点是：可在一般温度下操作，不消耗热能，没有相变化，设备可工厂化生产；缺点是：处理量小，消耗能源(扩散渗析除外)。
电渗析：在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性(阳膜过阳，阴膜过阴)，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。系统由一系列阴阳膜放置于两电极之间组成。其所需能量和受处理水的含盐浓度成正比关系，所以不适合处理高浓度废水，主要用于苦咸水除盐和离子交换制纯水的预处理。
反渗透：用一种半透膜将淡水和盐水分开，该膜只能让水通过。由于淡水中的水分子的化学位比盐水中的水分子高，所以淡水中的水分子自发通过膜渗入盐水中，直到盐水中的水位上升至一定高度(渗透压π)。如在盐水侧施加压力P，当P﹥π时，盐水中的水分子流向淡水中，从而使盐水增浓。反渗透有醋酸纤维膜和聚酰胺膜两种。
微滤﹑超滤﹑纳滤：与反渗透类似，也依靠压力和膜工作。微滤适合去除胶体﹑悬浮固体和细菌，可降低出水浊度，强化水的消毒有时用作反渗透的预处理。超滤可用于分离分子量大于1000 的物质，如胶体﹑细菌﹑蛋白质﹑颜料﹑油类。纳滤(低级反渗透) 可分离分子量大于200 的物质，如硬度离子﹑色素等，有些较大的分子有机物也可被去除。
液膜分离技术：选择一种能透过废水中欲提取溶质组分，且与水不互溶的有机溶剂，配以表面活性剂与添加剂作为液膜的基体，在选择一种与提取组分能形成理化作用的化学水溶液作液膜的内水相，用两种相混合制备成油包水的乳浊液，再将此乳浊液投入被处理废水中，使形成水包油—油包水的三相微液滴分散系。其传质途径有三种：欲提取物质选择性透过液膜与内水相形成不可渗透物质；被提取物质在膜内发生化学反应生成新物质，该物质又与内水相形成不可渗透物质，并放出膜反应物返回膜相；膜恰好是与提取组分的萃取剂，而内水相是反萃取剂。
39. 生物滤池三种
普通生物滤池：由池体﹑滤料(主体)﹑布水装置和排水系统四部分组成，其BOD5去除率高(95%以上)，工作稳定易管理，运行费用低。但负荷较低，占地面积大，滤料易堵塞，影响周围环境。适用于处理污水量小于1000m3/d小城镇污水和有机工业废水。
高负荷生物滤池：其BOD溶积负荷是普通生物滤池的6—8倍，水力负荷为10倍，处理能力大幅提高。由于水力负荷的加大可以及时冲刷过厚和老化的生物膜，促进生物膜更新，防止滤料堵塞。但出水质量不如普通生物滤池BOD5常大于30mg/L。要求进水BOD5不大于200mg/L，否则需用处理水回流稀释。回流比R=QR/Q，即回流水量与原污水水量之比。
塔式生物滤池：池高如塔，池内部形成拔风状态，改善了通风。当污水自上而下滴落时，产生强烈的紊流，使污水﹑空气和生物膜接触更加充分，大大提高传质速度和滤池净化能力。其负荷远比高负荷滤池高，滤池内生物膜生长迅速，同时受强烈水力冲刷更新快，具有较好的活性。为防止上层负荷过大，是生物膜过厚造成堵塞，而采取多层布水的方法来均衡负荷，同时要求进水BOD5不大于500mg/L，否则需用处理水回流稀释。
40. 生物转盘原理
生物转盘运行时，污水在反应槽中顺盘间隙流动，盘片在转轴带动下缓慢转动，污水中的有机物被盘上的生物膜吸附，当这部分盘片转离水面时，盘表面形成一层污水薄膜，空