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环境工程学期末复习1、水循环分为自然循环和人为循环；水污染分为自然污染和人为污染。水污染的分类：化学性、物理性、生物性污染2、水质指标与水质标准各种杂质根据其在水中的状态可分为悬浮物质、溶解物质、胶体物质。物理性指标：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度；总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体和电导率等。化学性指标：pH、碱度、酸度、硬度、各种阳/阴离子、总含盐量和一般有机物质等；各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等有毒化学指标；DO、COD、BOD、TOD等氧平衡指标。生物性指标：细菌总数、总大肠杆菌数、各种病原细菌、病毒等。有机物质综合性指标是COD、BOD、OC。生化需氧量：在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解而无机化，这个过程所需要的氧量叫做BOD。测定步骤，分两个阶段进行，第一阶段为碳氧化阶段，主要是不含氮有机物的氧化，也含有含氮有机物的氨化，此阶段消耗的氧量称为碳化生化需氧量La或BODu表示。第二阶段为硝化阶段，所消耗的氧量称为硝化生化需氧量LN或NOD。生化需氧量的定义中只规定有机物被氧化分解为无机物质，在第一阶段生物氧化中，有机物的C变成CO2，N变成了NH3，他们都已无机化了，因此并不关心NH3继续氧化为NO2-和NO3-，然而对于一般的有机废水，消化过程大约在5-7天甚至10天以后才能显著展开，所以在5d的BOD测定中通常可以避免硝化细菌好氧的干扰。标准BOD测定为什么选5天？因为5天的BOD消耗值基本达到70%左右，时间再长效果也不显著，而且没有时效性对于大多数有机物而言，生物好氧氧化经过20天大约能完成95~99%，经过5天只完成70%左右。对于一般的有机废水，硝化过程大约在5~7天甚至10天以后才能显著展开，因此BOD5在的测定通常可以避免硝化细菌好氧的干扰。xt=La（1−10−k1t）K1（T）=K1（20）（1.047）（T-20）La（T）=La（20）（0.02T+0.6）如果同一废水中各种有机物质的相对组成没有变化，则三者之间的相应关系是CODBODOC。化学需氧量几乎可以表示水中有机物质的全部含量，而生化需氧量则反映了能被微生物氧化分解的那一部分有机物质的含量。B/C𝟎.𝟑，一般认为此废水适宜采取生物化学方法处理。3.水体自净作用与水环境容量水体自净：通过一系列的物理、化学、生物学变化，污染物质被分散、分离或分解，最后水体基本恢复到原来的状态，这个自然净化的过程为水体自净。主要有物理过程、化学与物理化学过程、生物学与生物化学过程。4.废水处理的基本方法：物理法、化学法和生物法第二章水的物理化学处理方法水中被取出的杂质按颗粒大小可分为粗大颗粒物质、悬浮物质、溶解物质、胶体物质。水中粗大颗粒物质的去除：多借助物理作用的物理处理方法，如筛滤截留（格栅、筛网、微滤机）、重力沉降（沉砂池，去除水中比重较大的无机颗粒杂质，分为平流式、竖流式、曝气式）和离心分离（水旋分离和器旋分离设备）等。水中悬浮物质和胶体物质的去除：1、沉淀的类型？适用范围？(1)自由沉淀水中悬浮物颗粒浓度低，呈离散状态；互不干扰，各自完成沉淀过程。颗粒在下沉过程中形状、尺寸、密度、不发生变化。例如：沉砂池、初沉池的初期(2)絮凝沉淀水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性能。在沉淀过程中互相碰撞发生凝聚，其粒径和质量均随沉淀距离增加而增大，沉淀速度加快。例如：二沉池初期、混凝沉淀、初沉池后期(3)拥挤沉淀(分层沉淀)水中悬浮物浓度较高，颗粒下沉受到周围其它颗粒的干扰，沉速降低，颗粒碰撞互相“凝聚”而共同下沉，形成一明显的泥-水界面。沉淀过程实质是泥-水界面下降的过程，沉淀速度为界面下降速度。如：高浊度水的沉淀、二沉池的后期、污泥浓缩池上部4)压缩沉淀当悬浮物浓度很高、颗粒互相接触、互相支承，在上层颗粒的重力作用下将下层颗粒间的水挤出，使颗粒群浓缩。例如：沉淀池底物、污泥浓缩池内理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？理想沉淀池应符合以下3个条件：1）颗粒处于自由沉淀状态；2）水流沿着水平方向流动；3）颗粒沉到池底即认为已被去除。根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度无关，与表面积成反比。普通沉淀池按照池内水流方向的不同，沉淀池的形式可分为平流式、竖流式、辐流式。优缺点、适用条件：池型优点缺点适用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化的适应能力较强2.施工简单，造价低采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备和驱动件均渗于水中，易腐蚀1.适用地下水位较高及地质较差的地区2适用于大、中、小型污水处理厂竖流式1.排泥方便，管理简单；2.占地面积较小1.尺子深度大，施工困难；2.对冲击负荷及温度变化的适应能力较差；3.造价较高；4.池径不宜太大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式1.采用机械排泥，运行较好，管理简单2.排泥设备已具有定型产品1.池水水流速度不稳定2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求高1.适用于地下水位较高的地区；2.适用于大、中、小型污水处理厂斜板斜管沉淀池浅池沉降原理：u0=Q/A,t=H/u0。设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H＝V/u0可见L与V值不变时，池身越浅，越能缩短沉淀时间，可被去除的悬浮物颗粒越小，提高了沉淀效率。2、混凝混凝后的处理：混凝沉淀、过滤、气浮去除对象：水中微小悬浮物质和胶体物质混凝的四种机理：1.压缩双电层2.吸附电中和作用3.吸附架桥作用4.网捕作用混凝剂：铝盐和铁盐混凝剂、有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺）3、澄清4、过滤过滤机理：阻力截留、重力沉降、接触絮凝（1）阻力截留：原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。（2）重力沉降：原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。（3）滤料接触絮凝：由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁，铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的粘土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。此外，滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。普通快滤池：恒水头变速过滤大阻力配水变水头等速过滤小阻力配水：虹吸滤池、重力式无阀滤池过滤工艺两个基本阶段：过滤和反冲洗。过滤即截留污染物，反冲洗即把截留的污染物从滤料层中洗去。5、气浮气浮原理：是用高度分散的微小气泡作为载体去粘附水中的悬浮颗粒，使其随气泡浮升到水面加以分离去除的方法。气浮分离的对象：疏水性细微固体或液体悬浮物质。药剂浮选法：投加浮选药剂，选择性将亲水性污染物变为疏水性物质，浮选分离对象为亲水性固体悬浮物及重金属离子气浮应用：1.给水处理，替代澄清工艺，适用于低浊，含藻类及浮游生物的给水处理中。2.废物中悬浮物、油粒、纤维、活性污泥及藻类的去除。3.原来溶于水，经混凝处理后转为不溶的悬浮物。4.污泥浓缩（除磷）。5.替代二沉池，对易产生污泥膨胀的工艺可提高稳定性。气浮投加的化学药剂：混凝剂、浮选剂气浮设备：加压溶气设备、叶轮气浮、曝气气浮和射流气浮加压溶气设备特点：部分回流加压溶气气浮四个部分：溶气系统、溶气水减压释放系统、气压混合系统、气浮分离设备进水与混凝剂在混合器1混合均匀后进入反应室2中，反应后进入气浮池的入流室3，循环水经泵5加压到3*105~4*105Pa后送往溶气罐8，同时由水泵出水管引出，进入射流器6，把通过气体流量计7的空气吸入到泵5入口处。一并被加压送入溶气罐8.使空气充分溶于水，然后经过释放器9，进入气浮池入流室3。由于突然减到常压，这是溶解于水中的过饱和空气便形成了许多细微的气泡逸出，分离室4内形成的浮渣用刮渣机11刮到浮渣槽10内排出池外。水中溶解物质的去除1、软化和除盐：软化一般出去水中的钙、镁离子，加热软化法、药剂软化法、离子交换法。2、离子交换法原理：离子交换的实质是不溶性离子化合物上的可交换离子和溶液中的其他同性离子之间的交换。在废水处理中主要用于除去废水中的金属离子。离子交换剂：给水处理中常用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂，废水处理中使用的主要是离子交换树脂离子交换树脂:1.物理性指标：粒径、密度、含水率、溶胀性、耐热性、机械强度2.化学性指标：①树脂的交联度：8%-12%②树脂的酸碱性和有效pH范围：强酸强碱性交换树脂交换能力基本不受pH影响，弱酸——5~14；弱碱——1~7.③离子交换选择性（1）.水中离子所带电荷越多，越易被树脂交换。同价离子的原子序数越大，越易被树脂交换。Ag+K+NH4+Na+H+Ba2+Zn2+Cu2+Mn2+Ca2+Mg2+PO43-SO42-Cl-I-NO3-Br-Cl-OH-F-HCO3-HSiO3-（2）．H+和OH-的交换位置随着树脂上活性基团的性质而有所变化，决定于基团与H+和OH-所形成酸或碱的强度，酸或碱愈强，则交换位置越低。强酸性树脂的选择顺序为：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+Na+弱碱性树脂对OH-的亲和力很强，选择性顺序为OH-SO42-NO3-Cl-HCO3-④交换容量：描述树脂交换能力的大小的指标4.离子交换的四个步骤：交换、反洗、再生、清洗3、吸附法：去除溶解性有机物质，还能去除合成洗涤剂、微生物、病毒衡量重金属等，并能脱色、除臭。根据固体表面吸附力性质不同，可分为：物理吸附：也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附化学吸附：是吸附质和吸附剂以分子间的化学键为主的吸附吸附剂：常见有活性炭、磺化煤、沸石、木炭和木屑等。活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关，而且还与活性炭的表面化学性质有关。吸附指数1/n在水处理中一般处于0.1-0.5,易于吸附；大于2，则难以吸附。吸附剂的再生：逆离子交换过程，高温加热是水处理中粒状活性炭最常用的再生方法。再生过程分为三个阶段：干燥阶段、碳化阶段、活化阶段。4、膜分离法：电渗析、反渗透、微滤、超滤、纳滤水中有害微生物的去除——氯消毒——折点加氯法需氯量=加氯量-余氯量加氯曲线中出现两个折点,加氯脱氯时采用的加氯量应以折点相应的加氯量为准,通过适当控制,可完全去除水中氯气。答：（1）1区：无余氯，消毒效果不可靠；2区：氯与氨反应，有余氯的存在，所以有一定的消毒效果，但是主要是化合性氯，主要是NH2Cl；3区：2NH2Cl+HOClN2+HCl+H2O，有效氯减少，NH2Cl被氧化成没有消毒作用的化合物，最后到达折点B；4区：胺与HOCl反应完，自由性余氯增加。（2）出现折点加氯的原因是：水中存在氨和氮的化合物（3）折点加氯的利弊：当原水受到严重污染，一般的加氯量，不能解决问题时，采用折点加氯可取得明显的效果，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物的含量，能提高混凝效果。但是，当发现水中有机物能与氯生成三氯甲烷、氯乙酸后，折点加氯来处理水源水引起人们担心，因而人们寻求去除有机物的预处理和深度处理方法和其它消毒方法。水的其他物理化学处理方法：中和法、高级氧化法、化学还原法、化学沉淀法、电化学法、磁力分离法、溶液萃取、吹脱与汽提、蒸发结晶和冷冻。废水处理工艺中有几种固液分离技术？扼要叙述各技术实现固液分离的基本原理。答：废水处理工艺中固液分离技术有气浮法、沉淀法、膜分离法。气浮法是通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液分离。沉淀法就是使污水中的悬浮物质在重力的作用下沉淀去除。根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀分为自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩。膜分离法是利用隔膜使水同溶质或微粒分离的一种固液分离技术。根据溶