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水污染控制工程作业及参考答案作业一•P79：1，3，5，6，9•1、试说明沉淀有哪些类型？各有何特点？讨论各类型的联系和区别。–答：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。发生在沉砂池中。–絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程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。–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，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。–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，互相支撑，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。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。–联系和区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次加强。•3、水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉降或上浮的因素是什么？–答：基本原理：沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力–作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。–基本规律：静水中悬浮颗粒开始沉降（或上浮）时,会受到重力、浮力、摩擦力的作用。刚开始沉降（或上浮）时，因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时,颗粒即等速下沉。–影响因素：颗粒密度，水流速度，池的表面积•5、已知污水处理厂设计平均流量Q=20000m3/d，服务人口100000人，初沉污泥量按25g/（人·日），污泥含水率97％，请设计平流式沉淀池。–解：Qmax=20000/(24×3600)=0.23m3/s=833.3m3/h•沉淀时间t取1.5h和水平流速v≤7mm/s或水力负荷q取2•沉淀区表面积：A=Q(max)/q=833.3/2=416.65m2•沉淀区有效水深:H=q×t=2×1.5=3m•沉淀池长度：L=v×t=7×1.5×60×60/1000=37.8m•沉淀区总宽度：B=A/L=416.65/37.8=11m•校核L/B：L/B=37.8/11=3.44在3-5之间，成立•沉淀区有效容积：W=L×B×H=37.8×11×3=1247.4m3•校核停留时间t：t＝W/Qmax=1247.4/833.3=1.497h，满足•沉淀池总长度L0：L0＝L+0.5+0.3=37.8+0.5+0.3=38.6m•污泥区容积：V=S×N×T=25×100000×1/1000/1.02=2451L=2.45m3•6、加压溶气气浮法的基本原理是什么？有哪几种基本流程与溶气方式，各有何特点？–答：加压溶气气浮法的基本原理：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。–基本流程及特点：全加压溶气流程，特点是将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。部分加压溶气流程：将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其它部分直接进入气浮池，进行固液分离。部分回流加压溶气流程：将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。•9、废水处理中，气浮法与沉淀法相比，各有何优缺点？–答：气浮法：能够分离那些颗粒密度接近或者小于水的细小颗粒，适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况，但是产生微细气泡需要能量，经济成本较高。–沉淀法：能够分离那些颗粒密度大于水能沉降的颗粒，而且固液的分离一般不需要能量，但是一般沉淀池的占地面积较大。作业二•P189：4，6•p245：3，7•P286：2，3•4．解释污泥泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。–答：污泥泥龄即生物固体停留时间，其定义为在处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。在工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。活性污泥泥龄是活性污泥处理系统设计\运行的重要参数。在曝气池设计中的活性污泥法，即是因为出水水质、曝气池混合液污泥浓度、污泥回流比等都与污泥泥龄存在一定的数学关系，由活性污泥泥龄即可计算出曝气池的容积。而在剩余污泥的计算中也可根据污泥泥龄直接计算每天的剩余污泥。而在活性污泥处理系统运行管理过程中，污泥泥龄也会影响到污泥絮凝的效果。另外污泥泥龄也有助于进步了解活性污泥法的某些机理，而且还有助于说明活性污泥中微生物的组成。•6、生物脱氮、除磷的环境条件和主要影响因素是什么？说明主要生物脱氮、除磷工艺的特点–答：脱氮：1、硝化：（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：（b）混合液中有机物含量不应过高：（c）硝化反应的适宜温度是20~30℃。2、反硝化：（a）碳源：BOD5/TKN3~5（b）pH：最适宜的pH是6.5~7.5（c）溶解氧应控制在0.5mg/L以下（d）温度：最适宜温度是20~40℃。–除磷：1）厌氧环境条件；（2）污泥龄：SRT=5d天时，除磷效果87%。3）pH为中性和微碱性（4）温度越高释磷速度越快（5）BOD/TP≥20（6）硝酸盐的浓度应小于2mg/l；•7、生物滤池有几种形式？各适用于什么具体条件？–答：低负荷生物滤池（现在已经基本上不常用）：仅在污水量小、地区比较偏僻、石料不贵的场合尚有可能使用。–高负荷生物滤池（大多采用）：适用于大部分污水处理过程，水力负荷及有机负荷都比较高。•3、比较生物膜法和活性污泥法的优缺点–与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点：•a)生物膜对污水水质、水量的变化有较强的适应性，管理方便，不会发生污泥膨胀；•b)微生物固着在载体表面、世代时间较长的高级微生物也能增殖，生物相更为丰富、稳定，产生的剩余污泥少；•c)能够处理低浓度的污水；•d)剩余污泥产量少，运行管理方便•e)生物膜法也存在有不足之处：•生物膜载体增加了系统的投资；载体材料的比表面积小，反应装置容积负荷有限、空间效率低，在处理城市污水时处理效率比活性污泥法低。•2、厌氧发酵分为哪几个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？–答：通常厌氧发酵分为三个阶段：–第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。继而简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。–厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。–厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。•3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？–答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。–提高厌氧生物处理的效能可考虑：1.pH维持在6.8~7.2之间,2.温度可以维持在中温（35℃一38℃），也可以是高温（52℃一55℃）3.保持较长的生物固体停留时间4.系统内避免进行连续的剧烈搅拌5.碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。6.需控制有毒物质的浓度，以防止有毒物质影响微生物的生存而使效果降低。•某污水处理厂处理规模为30000m3/d，曝气池中初始BOD5为250mg/L，生物处理出水后BOD5小于25mg/L，要求设计曝气池的体积，剩余污泥和需氧量，相关参数如下：•1、MLVSS/MLSS=0.8•2、回流污泥MLVSS为10000mg/L•3、曝气池中MLSS为3000mg/L•4、污泥龄为10d•5、二沉池出水中TSS为16mg/L，其中VSS占75%•1、估算出水中BOD5的浓度–悬浮固体中可生物降解部分：0.75×16=12mg/L–可生物降解悬浮固体最终BODL=12×1.42=17.04mg/L–BODL转化为BOD5=0.68×17.04=11.6mg/L–确定经生物处理后要求的溶解性有机物，即Se：–11.6+Se≤25mg/L，Se≤13.4mg/L•2、计算曝气池容积–按污泥负荷（0.25）–V=30000×（250-13.4）÷（0.25×3000）=9464m3–按污泥泥龄(Y=0.6,Kd=0.08)–V=30000×0.6×10×(250-13.4)÷[3000×0.8×(1+0.08×10)]=9858m3取9890m3•3、计算曝气池水力停留时间t=9890×24/30000=7.91h•4、计算每天排除的剩余污泥量：•按表观污泥产率–Yobs=0.6/（1+0.08×10）=0.333计算排除的以MLVSS计的干污泥量△Xv=0.333×30000×（250-13.4）/1000=2363.6kg/d总排泥量：2363.6/0.8=2954.5kg/d•按污泥泥龄△X=9890×3000/10/1000=2967kg/d•5、计算污泥回流比R•10000/0.8×QR=3000×（Q+QR）•R=QR/Q=32%•6、曝气池需氧量•30000×（250-13.4）÷0.68-1.42×2363.6×1000=7082kg/d作业三•P346：1，4，8，10•P398：1，2，5•1、化学处理的对象主要是水中的哪类杂质？它与生物处理相比有什么特点（成本、运行管理、占地、污泥等）？–答：化学处理的对象主要是水中的无机的或有机的（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质。–与生物处理相比：成本较高；运行管理较容易，占地较小，污泥较难脱水处理。•4、化学混凝剂在投加时为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？–答：废水与混凝剂和助凝剂进行充分混合，是进行反应和混凝沉淀的前提。要立即与处理水充分混合、剧烈搅拌以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。•8、用吸附法处理废水，可以达到出水极为洁净。那么是否对处理要求高、出水要求高的废水，原则上都可以考虑采用吸附法，为什么？–答：不行，由于吸附法对进水的预处理要求高，吸附剂的价格昂贵，因此在废水处理中，吸附法主要用来去除废水中的微量污染物，达到深度净化的目的。•10、从水中去除某些离子（例如脱盐），可以用离子交换法和膜分离法。当含盐浓度较高时，应当用什么方法？为什么？–答：离子交换法。因为膜法易堵作业四•P421：4，6，7，9•4、试分析污水处理厂设计中水质水量与工艺流程选用的关系–答：污水处理程度决定几级处理；存在N、P，要脱氮除磷；有机物BOD含量高采用生化法等•6、平面布置和高程布置应遵循哪些基本原则，有哪些影响因素？对于有一定坡度的污水处理厂厂址和地形平坦的厂址，试分析其在平面布置和高程布置上的区别？–答：p407，408。有一定坡度，高程从坡度最高处开始设计。无坡度的从；离进水口最近距离开始设计•7、污水处理厂需要配水和计量的控制点有哪些？配水的方式有哪几种，其特点各有什么？计量装置的设置和配水如何结合？–答：p412•9、污水处理厂自动控制的方式有哪几种？污水处理厂需要自动控制的参数主要有哪些，为什么？–答