水污染控制工程讲义+笔记 同济大学环境学院硕士研究生复试参考资料(水污染控制工程)
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水污染控制工程讲义+笔记同济大学环境学院硕士研究生复试参考资料(水污染控制工程)目录目录 (1)专题一污水水质与污水出路 (2)专题二污水的物理处理(1) (7)专题三废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 (13)专题四稳定塘和污水的土地理 (22)专题五污水的好氧生物处理(二)——活性污泥法 (26)专题六污水的厌氧生物处理 (29)专题七城市污水的深度处理 (36)专题八污泥的处理和处置 (39)专题一污水水质与污水出路污水水质国际通用三大类指标:物理性指标化学性指标生物性指标水质分析指标物理性指标温度:工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应,最终导致水体缺氧或水质恶化色度:感官性指标,水的色度来源于金属化合物或有机化合物嗅和味:感官性指标,水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质固体物质:溶解物质悬浮固体物质挥发性物质固定性物质水和污水中固体成分的内部相关性水和污水中杂质颗粒分布化学性指标有机物生化需氧量(BOD)biological oxygen demand在一定条件下,好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量。
(20℃,5d)。
反映了在有氧的条件下,水中可生物降解的有机物的量主要污染特性(以mg/L为单位)。
有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程,一般可分为两个阶段:第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨;第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量,全部生物氧化需要20~100d完成。
实际中,常以5d作为测定生化需氧量的标准时间,称5日生化需氧量(BOD5);通常以20℃为测定的标准温度。
讨论:①任何日BOD与第一阶段BOD(L0)的关系生化研究试验表明,生化反应的速度决定于微生物和有机物的含量,至于水中溶解氧的含量只要满足微生物的生命活动就可以,在反应初期,微生物的数量是增加的,但到一定时间后,微生物的量就受到有机物含量的限制而达到最大值,此时反应速度受到有机物含量的限制,即有机物的降解速度和该时刻水中有机物的含量成正比,由于有机物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和该时刻的生化需氧量成正比d(L0-L t)/dt=KL t dL t/dt=-KL t式中: L0、L t─分别表示开始、t时刻水中剩余的第一阶段的BOD K─反应速率常数,d-1积分得:任何时刻水中剩余的BOD为Lt=L0 e -Kt从而求得经t时间反应消耗的溶解氧BODt为:BODt=L0-L t=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303)(经验表明:20℃时,k=0.1 日-1,若t=5天,则 BOD5=0.68L0)系②反应速度常数k与温度的关系利用阿累尼乌斯经验公式可求得: K(t)=k(20)θ(T-20)式中:K(t)─20℃时反应速率常数,d-1k(20)─T℃时反应速率常数,d-1θ──温度系数(经验:在10--30℃时,θ=1.047)③第一阶段BOD(L0)与温度的关系L0随温度增加而增大,关系式为: L0(t)=L0(20)〔0.02T+0.6〕式中: L0(t)─T℃时的第一阶段的BODL0(20)─20℃时的第一阶段的BOD化学性指标有机物化学需氧量(COD) chemical oxygen demand用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量(O2)(mg/L)。
高廷耀,顾国维,周琪.水污染控制工程(下册).高等教育出版社.2007一、污水水质和污水出路(总论)1.简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。
答:水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。
2.分析总固体、溶解性固体、悬浮性固体及挥发性固体指标之间的相互联系,画出这些指标的关系图。
答:水中所有残渣的总和称为总固体(TS),总固体包括溶解性固体(DS)和悬浮性固体(SS)。
水样经过滤后,滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体(DS),滤渣脱水烘干后即是悬浮固体(SS)。
固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体(VS)和固定性固体(FS)。
将固体在600℃的温度下灼烧,挥发掉的即市是挥发性固体(VS),灼烧残渣则是固定性固体(FS)。
溶解性固体一般表示盐类的含量,悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量,挥发性固体反映固体的有机成分含量。
关系图3.生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么?分析这些指标之间的联系与区别。
答:生化需氧量(BOD):水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。
化学需氧量(COD):在酸性条件下,用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。
总有机碳(TOC):水样中所有有机污染物的含碳量。
总需氧量(TOD):有机物除碳外,还含有氢、氮、硫等元素,当有机物全都被氧化时,碳被氧化为二氧化碳,氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等,此时需氧量称为总需氧量。
这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。
生化需氧量间接反映了水中可生物降解的有机物量。
化学需氧量不能表示可被微生物氧化的有机物量,此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧。
总有机碳和总需氧量的测定都是燃烧化学法,前者测定以碳表示,后者以氧表示。
TOC、TOD的耗氧过程与BOD 的耗氧过程有本质不同,而且由于各种水样中有机物质的成分不同,生化过程差别也大。
一、名词解释1.水体自净:指污染物在水中,经过物理、化学与生物作用,使污染物浓度降低,并基本恢复或完全恢复到污染前的水平。
2.4种沉淀类型:自由沉淀:在沉淀过程中悬浮颗粒之间互不干扰,颗粒各自独立完成沉淀过程,颗粒的物理性质,如形状、大小及相对密度等不发生变化,颗粒的沉淀轨迹呈直线。
絮凝沉淀:沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因互相聚集增大而加快沉淀,颗粒的质量、形状和沉速是变化的,沉淀轨迹呈曲线。
成层沉淀:颗粒的沉降受到周围其他颗粒影响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉。
压缩沉淀:悬浮颗粒浓度很高;颗粒相互之间已挤压成团状结构,互相接触,互支承,下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出,使污泥得到浓缩。
3.污泥容积指数(SVI):指曝气池混合液沉淀30min后,每单位质量干泥形成的湿污泥的体积(ml/g)4.活性污泥:由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
5.软化,除盐(分别去除什么,用什么方法)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、药剂软化法(石灰法、石灰—纯碱法与石灰—石膏法)。
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)。
6.BOD:在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量(20℃,5天)一般可分为两个阶段:第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨;第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
7.COD:用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量(O2)(mg/L)8.水环境容量:指在满足水环境质量的要求下,水体容污染物的最大负荷量。
9.混合液悬浮固体(MLSS):指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量,也称之为污泥浓度。
第一章.绪论水循环:(水在自然界的迁移转化规律)⏹大循环(全球、大区域)⏹小循环(小区域)⏹循环的特征(水量平衡)水资源的特征:有限性、可再生性我国水资源状况:⏹水资源缺乏(人均仅世界平均值的1/4)⏹城市人均占有的水资源量更低⏹时空分布不均第九章水污染及类型:需氧型、毒物型、富营养型、感官型污染污水水质:污水水质指标1)物理性指标:温度、色度、嗅和味、固体物质2)化学性指标:有机物(生化需氧量BOD、化学需氧量COD、总有机碳TOC、总需氧量TOD、油类污染物、酚类污染物、表面活性剂、有机酸碱、有机农药、苯类化合物),无机物(PH、植物营养元素、重金属、无机性非金属有害有毒物:总砷、含硫化合物、氰化物3)生物性指标:细菌总数、大肠菌群、病毒污染物在水体环境中的迁移与转化:污染物在不同水体中的迁移转化规律污水出路:1)污水经处理后排放水体2)污水的再生利用污水排放水体的限制:1)污水综合排放指标2)城镇污水处理厂污染物排放指标3)地表水环境质量指标4)海水水质标准第十章1.格栅:人工格栅、机械格栅2.沉淀的理论基础:1)沉砂池:用以去除污水中的无机易沉物。
2)初次沉淀池:较经济地去除,减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。
3)二次沉淀池:用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等,使处理后的水得以澄清。
4)污泥浓缩池:将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩,以减小体积,降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
3.根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀可分为四种类型:1)自由沉淀:悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。
沉淀过程中,颗粒的物理性质不变,发生在沉砂池。
2)絮凝沉淀:悬浮颗粒浓度不高,沉淀作用中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因相互聚集增大而加快沉降,沉淀轨迹呈曲线。
沉淀过程中,颗粒的质量、形状、沉速是变化的。
化学絮凝沉淀属于这种类型。
3)区域沉淀或成层沉淀:悬浮颗粒浓度较高(5000mg/l以上),颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉。
环境化学考研《水污染控制工程》2021考研笔记第一章排水管渠系统1.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】考点一:城镇排水系统的体制和组成★★★1排水系统的体制(见表1-1-1)表1-1-1 排水系统的体制图1-1-1 直排式合流制排水系统①合流支管;②合流干管;③河流图1-1-2 截流式合流制排水系统①合流干管;②溢流井;③截流主干管;④污水厂;⑤出水口;⑥溢流干管;⑦河流图1-1-3 完全分流制排水系统①污水干管;②污水主干管;③污水厂;④出水口;⑤雨水干管;⑥河流图1-1-4 不完全分流制排水系统①污水干管;②污水主干管;③污水厂;④出水口;⑤明渠或小河;⑥河流图1-1-5 半分流制排水系统①污水干管;②污水主干管;③污水厂;④出水口;⑤雨水干管;⑥跳越井;⑦河流《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)规定,现有的合流制排水系统,在有条件的地方应按照城镇排水规划的要求,实施雨污分流改造;暂时不具备雨污分流条件的,应采取截流、调蓄和处理相结合的措施。
2排水系统的组成部分排水系统是指收集、输送、处理、利用及排放废水的全部工程设施,组成如图1-1-6所示。
图1-1-6 排水系统的组成①工厂排出的生产废水;②住宅排出的生活污水;③工厂区及住宅区排出的雨水;④城市管渠系统;⑤泵站;⑥格栅;⑦曝气沉砂池;⑧初次沉淀池;⑨鼓风机房;⑩曝气池;⑪二次沉淀池;⑫出水渠;⑬江河(1)城镇污水系统(见图1-1-7和表1-1-2)收集住宅和公共建筑的污水并输送至污水厂,由房屋内部污水管道系统和城镇污水管渠系统组成。
表1-1-2 城镇污水系统图1-1-7 区域排水系统平面示意图①区域干管;②压力排水管道;③新建城镇总干管;④泵站;⑤废弃的城镇污水厂;⑥区域污水厂;⑦河流;⑧出水口图1-1-8 房屋内部的排水设备①卫生设备和厨房设备;②存水弯(水封);③支管;④竖管;⑤房屋出流管;⑥庭院管道;⑦连接支管;⑧检查井图1-1-9 街坊污水管道布置图①房屋出流管;②街坊污水管道;③检查井;④控制井;⑤连接管;⑥街道检查井;⑦城市污水管道图1-1-10 城镇污水排水系统总平面示意图Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ—排水流域①街区;②排水流域;③排水流域分界线;④支管;⑤干管;⑥主干管;⑦终点泵站;⑧压力管道;⑨污水厂;⑩出水口;⑪事故出水口(2)工厂排水系统(见表1-1-3)收集各车间及其他排水对象所排出的废水,送至回收利用、处理构筑物,或直接排入城镇排水系统。
水污染控制工程资料水污染控制工程(Water Pollution Control Engineering)是一门应用科学,旨在防止、减少或消除水环境中的污染。
它是解决城市与工业化发展带来的水污染问题的重要手段之一。
水污染控制工程资料是这门学科中的核心,如何有效地获取、整理并使用这些资料成为实际控制水污染的重要条件。
1. 基础数据资料:城市和工业化进程产生的每种污水都有其独特的理化特性,认识这些理化特性对于提高水污染处理效果、设计和选择处理设备和确定合理的处理方法具有重要意义。
基础数据资料包括水污染来源与流量、水质现状、供水、排水、循环用水、环境因素等。
其中,水污染源的调查与监测是水污染控制的前提,可以人为干预和控制水污染物的排放,并从源头上控制水污染。
2. 处理技术资料:水污染控制技术源源不断地推陈出新,有的技术适合于特定水质,有的技术适合于特定规模和处理效果。
因此,从研究、开发、应用等各方面探究水污染控制技术的特点、优缺点、适用范围,以及当前的发展状况和趋势,都是重要的处理技术资料。
3. 设备与监测仪器资料:设备和监测仪器是水污染控制工程中的基础设施,直接关系到处理水质的准确度和稳定性。
正确选择设备和监测仪器,加强设备的使用、运行和维护,可以达到最大的水污染控制效果。
因此,在资料中收集和整理相关设备、仪器的规格、特点、用途、使用维护、保养等方面的资料,为选取和使用提供依据。
4. 监测分析方法资料:水污染物组成多样,浓度也不尽相同,为了检测准确化,需要掌握合适的水质检测方法和技术。
对水质的监测与分析需要繁复的实验过程和先进的设备和工具,因此在数据资料中有关水样的采集方法、处理分析方法及监测标准、一些分析仪器及先进技术等数据都应是重要的资料。
5. 模型分析和预测资料:正是通过对水污染物的多方面控制和治理,才能达到合理和可行的水污染控制措施。
模型分析是一种有效的工具,用于对水污染现象进行定量预测,建模分析框架提供了实现污染控制管理的优秀支持。
水处理笔记整理:1)水质:水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性(2)水质指标:水中杂质的种类、成分和数量,判断水质的具体衡量标准悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量,挥发性固体反映固体的有机成分量可生物降解有机物——可降解有机物直接氧化难生物降解有机物--可被化学氧化或被经过驯化、筛选后的微生物氧化共同点:最终被降解成无机物不同点:氧化方式的不同生活污水BOD570~250mg/L;综合污水100~300mg/L;垃圾渗滤液2000~30000mg/L7 第一阶段(碳氧化阶段):在异养菌的作用下,含碳有机物被氧化(或称碳化)为CO2,H2O,含氮有机物被氧化(或称氨化)为NH3,所消耗的氧以Oa表示。
与此同时,合成新细胞(异养型)9 合成的新细胞,在生活活动中,进行着新陈代谢,即自身氧化的过程,产生CO2,H2O与NH3,并放出能量和氧化残渣(残存物质),这种过程叫做内源呼吸,所消耗的氧量用Ob表示1 耗氧量Oa十Ob 称为第一阶段生化需氧量(或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量) 用La或BODu表示2 第二阶段是硝化阶段,即在自养菌(亚硝化菌)的作用下,NH3被氧化为NO2-和H2O,所消耗的氧量用Oc表示,再在自养菌(硝化菌)的作用下,NO2-被氧化为NO3-,所消耗的氧量用Od表示。
与此同时合成新细胞(自养型)。
1 耗氧量Oc十Od 称为第二阶段生化需氧量(或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量)用硝化BOD或NODu或LN表示。
BOD的定义中规定有机物质被氧化分解至无机物质,第一阶段生物氧化中,有机物中的C已经氧化至CO2,N氧化成NH3,都已经无机化了。
所以氨的继续氧化不在考虑之内,即不考虑第二阶段生物氧化。
1.水体污染:排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量,从而导致水体的物理、化学、及微生物性质发生改变,使水体固有的生态系统和功能受到破坏。
选择题1、污水水质为:BOD5=350mg/L,COD=500mg/L,SS=100mg/L,pH=6-8,下面可以用于该种污水的处理工艺包括( ACD )A、SBR;B、UASB;C、MBBR;D、AB法2、生物脱氮除磷工艺主要包括?( AC )A、UCT工艺;B、三段式工艺;C、 A2/O工艺;D、Phostrip工艺3、目前普遍承认的混凝主要机理包括( ACD )A、吸附架桥作用;B、Gt值理论;C、网捕作用;D、压缩双电层作用4、按照产生气泡的方法不同,气浮法可分为( ABC )A、电解气浮;B、分散空气气浮;C、溶解空气气浮;D、回流式溶气气浮5、综合活性污泥法与生物膜法两者优点的污水生物处理技术包括( BC )A、SBR;B、好氧生物接触氧化法;C、MBBR;D、UASB1、活性污泥法中,曝气池的池型可以分为( ABCD )几种A.完全混合式B.封闭环流式C.序批式D.推流式2、生物脱氮除磷工艺主要包括?( ABD )A.UCT工艺B.A2/O工艺C.An/O工艺D.SBR工艺3、混凝的机理至今仍未完全清楚,目前普遍承认的主要机理包括( BCD )A.中间反应器理论B.吸附架桥作用C.网捕作用D.压缩双电层作用4、用于比较机械曝气设备性能的主要指标有( AC )等。
A.氧传递速率B.氧利用率C.充氧能力D.供氧量5、活性污泥工艺的共同特点包括( ABCD )A.利用含微生物的絮状污泥(混合液悬浮固体MLSS)去除水溶解性及颗粒态有机物B.沉淀下来的污泥作为浓缩污泥由沉淀池重新回流生物反应池;C.利用静置沉淀法去除工艺流程中的MLSS,产生含悬浮固体物低的出水;D.利用剩余污泥控制污泥停留时间,使其达到所需值.1.下列选项中,反应河流自净规律的是( B )。
A.莫诺特方程B.溶氧曲线C.斯托克司公式D.物料平衡公式2. 厌氧微生物生长所需的碳、氮、磷营养物质的比例一般为 ( B )A. BOD5:N:P=100:5:1B. BOD5:N:P=200:5:1C. BOD5:N:P=200:10:1D. BOD5:N:P=100:10:13. TOC是指 ( C )A. 有机物全部被氧化时的需氧量B. 生化需氧量C. 有机物全部被氧化的含碳量D. 化学需氧量4. 沉沙池中的沉淀通常属于( A )A. 自由沉淀B. 絮凝沉淀C. 成层沉淀D. 压缩沉淀5. 下列不属于活性污泥法基本要素的是( D )A. 微生物B. 有机物C. 溶解氧D. pH6. 沉淀池可分为平流式、竖流式和( A )A. 辐流式B. 斜流式C. 推流式D. 曝气式7. 由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程称为( B )A. 混凝B. 絮凝C. 凝聚D. 助凝8. 混凝工艺的反应阶段要求避免( D )A. 形成大的絮凝体B. 水流速度慢C. 低搅拌强度D. 高搅拌强度9. 竖流式沉淀池的水流形态是( B )A.从上向下B.从下向上C.中心进水、周边出水D.周边进水、中心出水10. 胶体的 电位指( B )A. 胶粒与滑动面之间的电位差B. 胶核与扩散层之间的电位差C. 胶粒与扩散层之间的电位差D. 滑动面与扩散层之间的电位差1. 筛网的去除效果,可相当于 ( A )A. 格栅的作用B. 初沉池的作用C. 沉沙池的作用D. 气浮池的作用2. 下列具有良好脱氮效果的工艺是( C )A. 推流式曝气池B. 完全混合曝气池C. 氧化沟D. UASB3. 氢氧化物沉淀法去除金属污染物时最重要的条件是( C )A. 药剂投加量B. 金属离子浓度C. 溶液pH值D. 其他物质的干扰4. 中和处理含硝酸的废水时,应选用下列何种滤料( D )A. 白云石B. 大理石C. 石灰石D. 三种都可以5. 消毒是指杀灭水中的( B )A. 全部微生物B. 致病微生物C. 病毒D. 细菌6. 通过脱水可将活性污泥含水率降至( A )A. 65~85%B. 75~85%C. 85~95%D. 97~98%7.下面属于污水土地处理系统工艺的是( ABC )A.快速渗滤系统B.人工湿地C.地表漫流系统D.厌氧塘8.污水水质为:BOD5=300mg/L,COD=400mg/L,SS=150mg/L,pH=6-8,下面可以用于该种污水的二级处理工艺包括( ACD )A.氧化沟工艺B.UASBC.MBRD.AB法9.下面属于生物膜法水处理工艺的有( BCD )。
水质指标物理性指标:温度——工业废水常引起水体热污染,造成水中溶解氧减少加速耗氧反应,最终导致水体缺氧或水质恶化。
色度——感官性指标,水的色度来源于金属化合物或有机化合物。
嗅和味——感官性指标,水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质。
固体物质——分为溶解性物质和悬浮固体物质(挥发性物质、固定性物质)总固体=溶解性固体+悬浮固体=挥发性固体+固定性固体化学性指标:无机类:植物营养元素——过多的氮、磷进入天然水体,易导致富营养化,使水生植物尤其是藻类大量繁殖,造成水中溶解氧急剧变化,影响鱼类生存,并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。
pH和碱度——一般要求处理后污水的pH在6~9之间。
当天然水体遭受酸碱污染时,pH发生变化,消灭或抑制水体中生物的生长,妨碍水体自净,还可腐蚀船舶。
碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量,按离子状态可分为三类:氢氧化物碱度;碳酸盐碱度;重碳酸盐碱度。
重金属——作为微量金属元素。
重金属的主要危害:生物毒性,抑制微生物生长,使蛋白质凝固;逐级富集至人体,影响人体健康。
有机类:总有机碳(TOC)——total organism carbon,表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
总需氧量(TOD)——total oxygen demand,由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后,分别产生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量称为总需氧量。
化学需氧量(COD)——chemical oxygen demand,用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
生化需氧量(BOD)——biological oxygen demand,在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
相互关系为:TOD > COD >BOD20>BOD5>OC生化需氧量(BOD)反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
同济大学环境工程学院博士研究生入学考试试题总结(水污染控制)同济大学2000年11月水污染控制1.何为城市污水排水体制,有哪些?各在什么情况下应用?2.活性污泥法和生物膜法各自机理,有何区别?3.废水处理有何化学处理方法,原理,各处理什么水。
4.污水物、化、生物处理中产生污泥的特性及处理处置方法。
5.二沉池作用、原理,存在哪些沉淀过程。
6.城市污水深度处理方法及应用。
7.印染行业废水有何特征及处理方法。
8.阐述国内外水污染控制技术的最新动态同济大学2001年11月水污染控制1.微生物增长动力学四个假定。
2.基质降解与微生物增长动力学中二相法与一相法的异同及在污水处理中的应用。
3.生物脱N法的需氧量计算4.清洁生产的目标及途径,举例5.从生物学及工艺学角度分析开发污水处理新技术的基本依据6.固液分离技术的作用及各种分离技术的适用范围与场合7.水体富营养化的危害?如何解决湖泊富营养化问题?8.我国水资源开发与利用存在哪些问题,如何解决?9.为什么我国污泥的处理与处置存在许多问题?有什么困难?如何解决?同济大学2001年11月微生物一、名词(18分)1. 球衣细菌和球菌2. 病毒3. 核糖体4. 主动运输5. 糖酵解途径6. 固着型纤毛虫二、填空(24分)1.G氏染色的主要步骤()。
2.污化系统分为四带()、()、()、(),污化系统指示生物有()。
3.菌胶团的作用()。
4.原生动物营养类型三种(),废水中原生动物为四纲()、()、()、()。
5.霉菌菌丝的特征(),多胞霉(),单胞霉()6.生物分类的基单位(),六界()7.硝化作用是自然界中的和两类菌的作用结果,把自然界中的转化为,进而为。
8.组成呼吸链的主要成分有(),FADH2经呼吸链又产生()ATP三、判断(10分)1.酵母菌是单细胞的真核微生物。
2.PH= 7.2时,细菌带负电。
3.肽聚糖是真核微生物细胞壁的化学成分。
4.原核微生物的鞭毛是典型的“9+2”结构。
名词解释1、混凝:指通过某种方法使水中的胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程。
P482、凝聚:指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
P483、絮凝:指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
P484、同向絮凝:两个胶体颗粒在同一方向上发生碰撞而絮凝.(有外力推动所引起的碰撞)P595、异向絮凝:两个胶体颗粒向不同的方向上运动而发生碰撞聚集的情况。
(由布朗运动所引起的碰撞)P596、表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。
P967、固体通量:指单位时间通过单位面积的固体量。
P1198、澄清:使杂质沉淀,液体变清.(混凝+沉淀、活性污渣层+接触絮凝)9、自由沉降:悬浮颗粒的浓度低,在沉淀过程中互不黏合,不改变颗粒的形状、尺寸及密度.又指颗粒之间互不碰撞,呈离散状态,最终各自独立完成沉降过程。
P9110、拥挤沉降:水中较大颗粒在有限的水体中沉降时,由于颗粒相互之间会产生影响致使颗粒沉速较自由沉降时小,这种现象称为拥挤沉降。
P9311、絮凝沉降:在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用、浓度低的悬浮颗粒物的沉淀,由于絮凝作用颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。
经过化学混凝的水中颗粒的沉淀即属絮凝沉淀。
12、滤速:水的流量除以过滤面积/单位过滤面积在单位时间内的滤过水量,单位m/h.P12613、强制滤速:在水厂,部分滤池因检修或翻砂而停运时,在总滤水量不变的情况下运行其他滤格的滤速.14、冲洗强度:冲洗滤池时,单位滤池面积在单位内通过的水量。
15、有效粒径:粒径分布曲线上小于该粒径的土含量占总土质量10%的粒径。
16、不均匀系数:K=d80/d10 通过80%滤料重量的筛孔孔径与通过10%的滤料重量的筛孔孔径的比值,有的主张用d60/d10来表示。
17、含(截)污能力:单位面积滤层在一个过滤周期里截留的悬浮物量。
P13918、湿密度:活性炭自身孔隙中充满水时测得的密度。
P18219、湿真密度:指在单位真体积内湿态离子交换树脂的质量.P23920、湿视密度:指单位视体积内紧密无规律排列的湿态离子交换树脂的质量.P23921、吸附等温线:指在恒温及吸附平衡状况下,单位吸附剂的吸附容量和平衡溶液浓度之间的关系曲线。
同济环工水控教案第一章:水污染控制基本概念1.1 水污染及其分类1.2 水体自净与水环境容量1.3 水污染控制的目标与原则1.4 水质标准与水质规划第二章:水污染源及其控制技术2.1 点源污染与非点源污染2.2 物理性污染控制技术2.3 化学性污染控制技术2.4 生物性污染控制技术第三章:污水处理工艺与设备3.1 污水处理工艺概述3.2 常用污水处理工艺流程3.3 污水处理设备及其选型3.4 污水处理工程案例分析第四章:给水处理技术与设备4.1 给水处理工艺概述4.2 常用给水处理工艺流程4.3 给水处理设备及其选型4.4 给水处理工程案例分析第五章:水资源管理与可持续发展5.1 水资源管理的基本概念与方法5.2 水资源保护与水环境治理5.3 水资源利用与节约5.4 水资源可持续发展战略与政策第六章:水处理化学品与应用6.1 水处理化学品的分类与作用6.2 混凝剂与絮凝剂的应用6.3 阻垢剂与缓蚀剂的应用6.4 其他水处理化学品的选择与应用第七章:水处理过程控制系统7.1 水处理自动控制系统的基本原理7.2 常用水处理自动控制仪表与设备7.3 水处理过程控制策略与优化7.4 智能化水处理控制系统案例分析第八章:水处理工程设计与运行管理8.1 水处理工程设计流程与方法8.2 水处理设备选型与配置8.3 水处理工程投资估算与成本分析8.4 水处理工程的运行管理与维护第九章:水环境监测与评价9.1 水环境监测的基本方法与技术9.2 水质指标与水质评价方法9.4 突发水环境事件应急预案与响应第十章:水污染控制领域的前沿与发展趋势10.1 水资源与水环境面临的挑战10.2 新型水处理技术与工艺研究10.3 水资源管理与可持续发展策略10.4 国际合作与政策发展趋势重点和难点解析一、水污染控制基本概念难点解析:水污染类型的多样性和复杂性,水体自净机制的理解,不同水质标准之间的差异和适用性。
二、水污染源及其控制技术难点解析:非点源污染的随机性和难控性,物理、化学、生物控制技术的组合应用和优化。
目录目录 (1)专题一污水水质与污水出路 (2)专题二污水的物理处理(1) (7)专题三废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 (13)专题四稳定塘和污水的土地理 (22)专题五污水的好氧生物处理(二)——活性污泥法 (26)专题六污水的厌氧生物处理 (29)专题七城市污水的深度处理 (36)专题八污泥的处理和处置 (39)专题一污水水质与污水出路污水水质国际通用三大类指标:物理性指标化学性指标生物性指标水质分析指标物理性指标温度:工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应,最终导致水体缺氧或水质恶化色度:感官性指标,水的色度来源于金属化合物或有机化合物嗅和味:感官性指标,水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质固体物质:溶解物质悬浮固体物质挥发性物质固定性物质水和污水中固体成分的内部相关性水和污水中杂质颗粒分布化学性指标有机物生化需氧量(BOD)biological oxygen demand在一定条件下,好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量。
(20℃,5d)。
反映了在有氧的条件下,水中可生物降解的有机物的量主要污染特性(以mg/L为单位)。
有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程,一般可分为两个阶段:第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨;第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量,全部生物氧化需要20~100d完成。
实际中,常以5d作为测定生化需氧量的标准时间,称5日生化需氧量(BOD5);通常以20℃为测定的标准温度。
讨论:①任何日BOD与第一阶段BOD(L0)的关系生化研究试验表明,生化反应的速度决定于微生物和有机物的含量,至于水中溶解氧的含量只要满足微生物的生命活动就可以,在反应初期,微生物的数量是增加的,但到一定时间后,微生物的量就受到有机物含量的限制而达到最大值,此时反应速度受到有机物含量的限制,即有机物的降解速度和该时刻水中有机物的含量成正比,由于有机物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和该时刻的生化需氧量成正比d(L0-L t)/dt=KL t dL t/dt=-KL t式中: L0、L t─分别表示开始、t时刻水中剩余的第一阶段的BODK─反应速率常数,d-1积分得:任何时刻水中剩余的BOD为Lt=L0 e -Kt从而求得经t时间反应消耗的溶解氧BODt为:BODt=L0-L t=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303)(经验表明:20℃时,k=0.1 日-1,若t=5天,则 BOD5=0.68L0)系②反应速度常数k与温度的关系利用阿累尼乌斯经验公式可求得: K(t)=k(20)θ(T-20)式中:K(t)─20℃时反应速率常数,d-1k(20)─T℃时反应速率常数,d-1θ──温度系数(经验:在10--30℃时,θ=1.047)③第一阶段BOD(L0)与温度的关系L0随温度增加而增大,关系式为: L0(t)=L0(20)〔0.02T+0.6〕式中: L0(t)─T℃时的第一阶段的BODL0(20)─20℃时的第一阶段的BOD化学性指标有机物化学需氧量(COD) chemical oxygen demand用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量(O2)(mg/L)。
常用的氧化剂主要是重铬酸钾(称 COD Cr)和高锰酸钾(称COD Mn 或OC ) 。
酸性条件下,硫酸银作为催化剂,氧化性最强。
废水中无机的还原性物质同样被氧化。
如果废水中有机物的组成相对稳定,则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系:生活污水通常在0.4~0.5。
当前测定COD常用的方法有:(1)重铬酸钾法(CODCr):以0.25N重铬酸钾溶液为氧化剂,以硫酸银为催化剂,加入水样,加热回流两小时,然后将重铬酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。
此法氧化程度高,用于污染严重的水和工业废水的测定。
(2)高锰酸钾法(OC或CODMn):用0.01N高锰酸钾溶液为氧化剂,加入水样,煮沸10分钟(水浴为30分钟),然后将高锰酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。
此法用于较清洁的水样。
讨论:COD与BOD5的比较比较COD BOD5测试时间耗时短 2小时时间长 5天代表性较全面反映有机物只反映可生物降解的有机物成本仅需化学试剂需要培养微生物COD与BOD5优缺点:BOD5优点:基本上反映了有机物进入水体后,能被生物氧化分解的有机物的量,比较符合实际情况,较为确切的说明问题。
缺点:完成全部检验需时5天,对于指导生产实践不够迅速、及时,且毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果,有时甚至无法测定。
COD优点:几乎可以表示出有机物全部氧化所需要的氧量,它的测定不受废水水质的限制,并且在3个小时内即能完成。
缺点:不能反映出被生物氧化分解的有机物的量。
BOD5虽有不少缺点,但从有机物对水体的影响角度看,还没有比BOD5更好的指标。
在没有条件测定BOD 时,可采用COD方法。
化学性指标有机物总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD)TOC: total organism carbon在950℃高温下,以铂作为催化剂,使水样气化燃烧,然后测定气体中的CO2含量,从而确定水样中碳元素总量。
测定中应该去除无机碳的含量。
TOD: total oxygen demand在900~950℃高温下,将污水中能被氧化的物质(主要是有机物,包括难分解的有机物及部分无机还原物质),燃烧氧化成稳定的氧化物后,测量载气中氧的减少量,称为总需氧量(TOD)。
TOD测定方便而快速。
各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。
在水质条件基本不变的条件下,BOD与TOC 或TOD 之间存在一定的相关关系。
污水有机物指标之间的关系化学性指标有机物油类污染物石油类:来源于工业含油污水。
动植物油脂:产生于人的生活过程和食品工业。
油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。
油膜覆盖水面阻碍水的蒸发,影响大气和水体的热交换。
油类污染物进入海洋,改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射,对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。
大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体,从而降低水体的自净能力。
石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大,堵塞鱼的鳃部,能使鱼虾类产生石油臭味,降低水产品的食用价值。
破坏风景区,危害鸟类生活。
化学性指标有机物酚类污染物酚污染来源:煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。
原生质毒物,可使蛋白质凝固,引起神经系统中毒。
酚浓度低时,能影响鱼类的洄游繁殖。
酚浓度达0.1~0.2mg/L时,鱼肉有酚味。
酚浓度高会引起鱼类大量死亡,甚至绝迹。
酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度,有时甚至使其停止生长。
酚能与饮用水消毒氯产生氯酚,具有强烈异臭(0.001mg/L即有异味,排放标准0.5mg/L )。
灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。
化学性指标无机物性质指标植物营养元素:过多的氮、磷进入天然水体,易导致富营养化,使水生植物尤其是藻类大量繁殖,造成水中溶解氧急剧变化,影响鱼类生存,并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。
pH和碱度:一般要求处理后污水的pH在6~9之间。
当天然水体遭受酸碱污染时,pH发生变化,消灭或抑制水体中生物的生长,妨碍水体自净,还可腐蚀船舶。
碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量,按离子状态可分为三类:氢氧化物碱度;碳酸盐碱度;重碳酸盐碱度。
重金属:作为微量金属元素。
重金属的主要危害:生物毒性,抑制微生物生长,使蛋白质凝固;逐级富集至人体,影响人体健康。
含氮化合物氮是有机物中除碳以外的一种主要元素,也是微生物生长的重要元素。
污水中的氮有四种,即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
危害:消耗水体中溶解氧;促进藻类等浮游生物的繁殖,形成水华、赤潮;引起鱼类死亡,导致水质迅速恶化。
关于氮的几个指标:有机氮:主要指蛋白质和尿素。
TN:一切含氮化合物以N计量的总称。
TKN: TN中的有机氮和氨氮,不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。
氨氮:有机氮化合物的分解,或直接来自含氮工业废水。
NO x-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
含磷化合物磷也是有机物中的一种主要元素,是仅次于氮的微生物生长的重要元素。
磷主要来自:人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。
危害:促进藻类等浮游生物的繁殖,破坏水体耗氧和复氧平衡;使水质迅速恶化,危害水产资源。
含磷化合物有机磷:有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷:磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、磷酸二氢盐(H2PO4- )、聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74-)、三磷酸盐(P3O105-)、三磷酸氢盐(HP3O92-)生物性指标来源及危害:生活污水:肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水:炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水:各种病原体危害:传播疾病,影响卫生,导致水体缺氧细菌总数:水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。
常以细菌个数/mL计。
饮用水:<100个/mL 医院排水:<500个/mL大肠菌群:大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度,间接表明有肠道病菌存在的可能性。
常以大肠菌群数/L计。
饮用水:<3个/L 城市排水:<10000个/L 游泳池: <1000个/L融会贯通各水质指标间的关系污染物在水体环境中的迁移与转化水体的自净作用河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。
根据净化机制分为三类 物理净化:稀释、扩散、沉淀化学净化:氧化、还原、分解生物净化:水中微生物对有机物的氧化分解作用污水排入河流的混合过程竖向混合阶段:污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散,由于一般河流的深度与宽度相比较小,所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀,从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段,同时也存在横向混合作用。
横向混合阶段:当深度上达到浓度分布均匀后,在横向上还存在混合过程。
经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀,这一过程称为横向混合阶段。
断面充分混合后阶段:在横向混合阶段后,污染物浓度在横断面上处处相等。
河水向下游流动的过程中,持久性污染物的浓度将不再变化,非持久性污染物浓度将不断减少。
持久污染物的稀释扩散当持久性污染物随污水稳态排入河流后,经过混合过程达到充分混合阶段时,污染物浓度可由质量守恒原理得出河流完全混合模式:式中: ρ——排放口下游河水的污染物浓度;ρw ,q vw ——污水的污染物浓度和流量;ρh ,q vh ——上游河水的污染物浓度和流量。