环境工程考研复习资料

分享本人的环境工程考研复习资料！！！！！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。2.环境容量：指自然环境对污染物具有一定的承载能力。3.水体自净--概念：污染物随河水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分或完全恢复原状。指有机污染物在水中污染物的作用下进行氧化分解，逐渐变成无机物，这一过程称为水体自净1河流中氧的消耗：(1)天然和人工培养的细菌对排入河流的悬浮和溶解性有机物的氧化作用(2)污泥和水底沉积物的分解需氧作用、水生植物夜间呼吸2河流的复氧作用(1)河水和废水中原来含有的氧(2)大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至水中DO达到饱和(3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中，有时还可使水体中的氧达到过饱和状态⑴有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解有机物耗氧速率------与有机物浓度成正比⑵河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。复氧速率----------与亏氧量成正比两种作用的结果------形成氧垂曲线1.物理处理法：沉淀法、筛滤法、上浮法、气浮法、过滤法、和反渗透法；2.化学处理法：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换、和电渗析等；3.生物处理法：主要通过微生物，分解溶解、或胶体状态的有机物。有氧环境（好氧环境）的活性污泥法和生物膜氧化法无氧环境（又称为厌氧）：主要用来处理污泥和工业废水污水处理方法按处理手段分类1.分离处理：（1）离子分离：离子交换、离子吸附、离子浮选、电解沉积、电渗析；（2）分子分离：吹脱、汽提、萃取、吸附、浮选、结晶、蒸发；（3）胶体分离：化学絮凝、生物絮凝、电泳、胶粒浮选；（4）悬浮物分类：重力分离（沉淀、浮上）、离心分离（离心机、旋流分流器）、阻力截留（筛网、滤池等）、磁力分离2.转化处理（1）化学转化：中和、氧化还原、化学沉淀等（2）生物转化：好氧、厌氧法。三、污水处理方法按按处理程度分类1.一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，调PH值等，以减轻后续处理工艺的负荷。BOD去除率在30%左右方法：筛滤法、沉淀法、上浮法12.二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质2BOD去除率在90%左右13.三级处理：是在一级、二级处理后进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。2主要方法：生物脱氮除磷法、沉淀混凝、活性炭吸附、电渗析、离子交换等。3污水回用应满足下列要求：①对人体健康、环境质量和生态系统、产品质量不应产生不良影响；②应符合应用对象对水质的要求或标准；⑤应为使用者和公众所接受；⑥回用系统在技术上可行、操作简便；⑦价格应比自来水低廉；⑧应有安全使用的保障1污水的最终出路有：①排放水体；②工农业利用；③处理后回用。二、1.粗大颗粒物质0.1-1mm方法：筛滤、截留、重力沉降和离心分离等设备：格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机、旋风分离器等自由沉淀：废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧生物好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。废水好氧生物处理的最终过程可用图示5停滞期：如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。对数起：特点：处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢静止期：特点：处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期衰老期：特点：处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快区别：活性污泥法中的微生物在曝气池内以活性污泥的形式呈悬浮状态，属于悬浮生长系统生物膜法中的微生物附着生长在填料或载体上，形成膜状的活性污泥，属于附着生长系统或固定膜工艺。生物膜净化机理《细菌(好氧菌、厌氧菌和兼性菌)的菌胶团和大量的真菌菌丝组成污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，微生物自身得到繁衍增殖，同时污水得到净化特点--微生物停留时间长，生物类型丰富．种类繁多，食物链长而复杂生物膜法中：1初沉池的作用是去除大部分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对孔隙小的填料是必要的2二沉池的作用是去除脱落的生物膜，提高出水水质3出水回流的主要作用是当进水浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流，以稀释进水有机物浓度和提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。挂膜污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。净化污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等生物膜的再生由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里，进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物是有机酸，乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。比较理想的情况是：减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更新，并且尽量使生物膜不集中脱落选择生物膜载体的基本原则足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；优良的稳定性，主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定性；亲疏水性及良好的表面带电特性，通常废水pH在7左右时，微生物表面带负电荷，而载体为带正电荷的材料时，有利于生物体与载体之间的结合程度；无毒性或抑制性；优越的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率和比表面积等；就地取材、价格合理生物的食物链长在生物膜上形成的食物链要长于活性污泥上的食物链。正是这个原因，在生物膜处理系统内产生的污泥量少于活性污泥处理系统污泥产量低，是生物膜法各种工艺的共同特征由于生物膜固着在惰性载体上，其生物固体平均停留时间(污泥龄)较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此，生物膜反应器不仅能有效地去除有机污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果采取适当的运行方式，还可能具有反硝化脱氮的功能生物膜法多分段进行，在正常运行的条件下，每段都繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优势菌属，这种现象非常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处理工艺方面的特征耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性微生物量多，处理能力大、净化功能强。微生物的附着生长使生物膜含水率低，单位反应器容积内的生物量可高达活性污泥法的5～20倍，因而生物膜反应器具有较大的处理能力，净化功能显著提高污泥沉降性能良好，易于沉降分离。由生物膜上脱落下来的污泥，因所含动物成分较多，比重较大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能良好，易于固液分离能够处理低浓度的污水。生物膜法处理低浓度污水，能够取得较好的处理效果，运行正常时可处理进水BOD5为20～30mg/L的污水，使其出水BOD5值降至5～10mg/L.而活性污泥法却不适宜处理低浓度的污水，若原污水的BOD5值长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化功能降低，处理水水质低下易于运行管理、节能，无污泥膨胀问题。生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护与管理。如生物滤池、生物转盘等工艺，节省能源，动力费用较低，去除单位重量BOD的耗电量较少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨胀问题而导致的固液分离困难和处理效果降低一直困扰着操作管理者，而生物膜反应器由于微生物附着生长，即使丝状菌大量繁殖，也不会导致污泥膨胀，相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果生物膜法的不足（1）需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；（2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；（3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；（4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；（5）采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积生物滤池中同时发生着：1有机物在污水和生物膜中的传质过程；2有机物的好氧和厌氧代谢过程；3氧在污水和生物膜中的传质过程4生物膜的生长和脱落过程影响这些过程的主要因素为滤池高度供氧负荷回流回流多用于高负荷生物滤池的运行系统，对其性能有明显的影响3可稀释污水，降低其有机负荷，并借以均化、稳定进水水