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中国地质大学（北京）2006年春季学期课程号：0501341《水处理工程》期末考试试卷考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟班号学号姓名得分题号一二三四五总分得分一、名词解释（每题4分，共20分）1、TOC2、SV3、水的社会循环优化4、容积负荷率5、富营养化二、简答题（每题8分，共40分）1、请分别简述温度对于好氧微生物和厌氧微生物活性的影响，并利用示意图加以解释。2、试指出污泥沉降比SV、污泥浓度MLSS和污泥指数SVI在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数值范围。3、普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特点？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？各自的优缺点是什么？4、试简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。5、简述Monod方程及其推论。三、计算题（每题7.5分，共15分）1、计算污泥含水率由97.5%降至95%后，污泥体积的变化（排水工程下P329）2、某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为24000m3/d，曝气池容积V为8000m3。经初次沉淀，废水的BOD5为300mg/L，曝气池对BOD5的去除率为1中国地质大学（北京）2006年春季学期90%，曝气池混合液悬浮液固体浓度为4000mg/L，其中挥发性悬浮固体占75%。试求：F/M、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。（已知：a=0.76kgVSS/kgBOD5.d，b=0.016d-1；a’=0.38kgO2/kgBOD5，b’=0.092kgO2/kgVSS.d）四、论述题（15分）结合示意图简述生物除磷的原理，讨论影响生物脱磷的主要因素；并简述几种生物除磷工艺。五、设计题（10分）试列举说明你所熟悉或了解的某种工业废水的水质特征，并讨论针对其水质特点，如何选择工艺流程？画出你推荐的工艺设计流程框图，并说明每个单元工艺的主要设计参数及对污染物的去除效率。2中国地质大学（北京）2006年春季学期课程号：0501341《水污染控制工程》期末考试试卷A卷标准答案考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟一、名词解释（每题4分，共20分）1、TOC答：总有机碳TOC是一个表示有机物浓度的综合指标，（1分）包含水样中所有有机污染物质的含碳量（1分）。测定时先将水样酸化，再用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐排除干扰，然后含氧量已知的氧气流中，通过以铂钢为触媒的燃烧管，在900℃高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2，用红外气体分析仪记录CO2的数量，并折算成含碳量即TOC（2分）。2、SV%答：即活性污泥沉降比，又称30分钟沉降率（1分）。曝气池活性污泥混合液在量桶内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的比率，一般以%表示。（3分）3、水的社会循环优化答：水的社会循环即人类社会由于生活与生产的需要，在水的自然循环路径中，进行取水、输水、净水、用水、排水、废水处置以及回收再利用等行为，而形成的水在人类社会生活与生产中形成的循环过程（2分）。人类社会应该尽量减少水的社会循环对自然循环的影响与损害，可以通过“”水资源的合理开发与利用、“废水资源化”、“分质供水”以及“再生水回用”等措施，尽量减轻人类社会对水资源与水环境的破坏，即优化水的社会循环（2分）。4、BOD-容积负荷答：表示单位曝气池容积（m3），在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD）（3分）。其单位为kgBODm3/.d。（1分）5、富营养化答：是湖泊分类和演化的一种概念，是湖泊水体老化的自然现象（1分）。受氮、磷等植物性营养物质污染的近海、湖泊、水库、甚至缓流河流等，会发生藻类疯长，隔绝水面与大气之间的复氧，加之其自身的死亡与腐化，消耗溶解氧，3中国地质大学（北京）2006年春季学期使水体溶解氧迅速降低。（2分）藻类堵塞鱼鳃与缺氧，造成鱼类窒息死亡。死亡的藻类与鱼类不断沉积于水体底部，逐渐淤积，最终导致水体演变成沼泽甚至旱地的现象。（1分）二、简答题（每题8分，共40分）1、请分别简述温度对于好氧微生物和厌氧微生物活性的影响。相对活性注：图中的纵标为相对活性，以25°C为基准。答：如图所示，温度对好氧微生物的影响：在一定范围内，随着温度的升高，反应、增殖速率加快；一般，温度每升高10°C，反应速率会增高1倍；细胞内的如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或突降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度15∼30°C；40°C或10°C后，会有不利影响。（4分）温度对厌氧微生物的影响十分显著：厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；相应地，厌氧消化分为：高温消化（55°C左右）和中温消化（35°C左右）；高温消化的反应速率约为中温消化的1.5~1.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好。（4分）4中国地质大学（北京）2006年春季学期2、试指出污泥沉降比SV、污泥浓度MLSS和污泥指数SVI在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数值范围。答：（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）定义：指混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度，即MLSS=Ma+Me+Mi+Mii，单位：mg/L或g/m3；功能：由于测定方法简便，在工程上往往用来表示活性污泥微生物数量的相对值。正常范围：对于城市污水的传统活性污泥系统，一般为1500~3500。（3分）（2）污泥沉降比（SV）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常范围：20~30%。（2分）（3）污泥体积指数（SVI）定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，(mL/g)；功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀。正常范围：50~150ml/g（处理城市污水时）。（3分）3、普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特点？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？各自的优缺点是什么？答：（一）普通活性污泥法（3分）主要特点：有机物在池内的降解，经历了第一阶段吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从首端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期。在活性污泥增长曲线上表现为一段线段。主要优点：a.处理效果好：BOD5的去除率可达90~95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。主要缺点：a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较5中国地质大学（北京）2006年春季学期大，占地面积较大；b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；c.对冲击负荷的适应性较弱。（二）吸附再生法（2分）主要特点：进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，池中各部分微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同；池中各部分混合液需氧率比较均匀；在活性污泥增长曲线上表现为一个点。主要优点：a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.进水被混合稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水；d.负荷率高于传统法；而动力消耗低于传统法。主要缺点：a.反应器内的有机物降解动力低；b.易污泥膨胀；c.处理水水质低于推流式，BOD5的去除率一般为85~90%。（三）完全混合法（3分）主要特点：将吸附、降解两个过程分别控制在不同的反应器内进行。在活性污泥增长曲线上表现为终点在内源呼吸期的一段线或一个点。主要优点：a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；b.效果稳定，具有一定的承受冲击负荷、pH变化的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。c.可根据实际情况分期建设。主要缺点：对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处6中国地质大学（北京）2006年春季学期理效果更差。BOD5的去除率一般为80~90%。4、试简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。答：活性污泥膨胀分为丝状菌性污泥膨胀与非丝状菌污泥膨胀。（5分）（一）丝状菌性污泥膨胀：是由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀；主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等；原因可用污泥膨胀理论来解释，即：(1)低F/M比（即低基质浓度）引起的营养缺乏型膨胀——污泥膨胀的选择性理论；(2)低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀；(3)高H2S浓度引起的硫细菌型膨胀。对策：1、临时控制措施：a.污泥助沉法：①改善絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝等；②改善沉降性和密实性，投加粘土、消石灰等；b.灭菌法：①投加杀菌剂如氯、臭氧、过氧化氢等杀灭丝状菌；②投加硫酸铜等杀灭球衣菌。2、运行调节措施a.加强曝气①加强曝气，提高混合液的DO值；②使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气；b.调节运行条件：①调节进水pH值；②调整混合液中的营养配比；③适当调节污泥负荷。3、工艺控制措施a.对现有设施进行改造，或采用新的设计思路，从工艺运行上确保污泥膨胀较少发生；b.增设生物选择器，对低基质浓度引起的营养缺乏型污泥膨胀具有明显效果。（二）非丝状菌污泥膨胀（3分）1、粘性膨胀现象：处理效果良好，但污泥难于沉淀，大量污泥随出水流失；原因：①进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高；②氮、磷缺乏，或溶解氧不足；③细菌大量吸附有机物，但不能及时降解，分泌出过量的凝胶状的多糖类物质；④这些物质具有很高亲水性，导致污泥中含有大量结合水，泥水分离困难。对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。低粘性膨胀原因：进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能有效形成絮凝体，导致泥水分离困难；对策：控制进水水质，加强上游工业废水的预处理。5、简述Monod方程及其推论7中国地质大学（北京）2006年春季学期答案见《排水工程》（下）114-115页。方程式（4分）2个推论（4分）三、计算题（每题7.5分，共15分）1、计算污泥含水率由97.5%降至95%后，污泥体积的变化。答案见《排水工程》（下）329页。公式正确（4分）结果正确（4分）2、某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为24000m3/d，曝气池容积V为8000m3。经初次沉淀，废水的BOD5为300mg/L，曝气池对BOD5的去除率为90%，曝气池混合液悬浮液固体浓度为4000mg/L，其中挥发性悬浮固体占75%。试求：F/M、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。（已知：a=0.76kgVSS/kgBOD5.d，b=0.016d-1；a’=0.38kgO2/kgBOD5，b’=0.092kgO2/kgVSS.d）解：=24000×300/（4000×75%×8000）=0.3（1.5分）=0.38×24000×300×90%/1000+0.092×4000×75%×8000/1000）=4670.4（2分)(55dkgVSSkgBODXVBQLMFvisBOD⋅⋅⋅==vrbVXaQSx−=ΔvrXVbSQaO⋅+⋅=''2=0.76×24000×300×90%/1000-0.016×4000×75%×8000/1000）=4540.8（2分））种生物除磷工艺。答：废水中磷的存在形式：无机磷酸盐（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、聚磷酸盐及有机磷等；所有细菌都从环境中摄取磷；而磷细菌（也称为聚磷菌、除磷菌），rwcXQXV⋅