一、水質指标
水質:水的品質,指水與其中所含的雜質共同表現出來的物理學、化學和生物學的綜合特性。
水質指标的種類:物理性指标,化學性指标,生物學指标
固體、堿度、硬度、COD、BOD、TOC、TOD
固體:在一定溫度下(103~105℃),将一定體積的水樣蒸發至幹時,所殘餘的固體物質的總量
BOD:表示水中有機物在有氧條件下經好氧微生物氧化分解所需氧量。用單位體積污水所耗氧量表示(mg/L)
二、水中的雜質:
按顆粒大小分為:粗大顆粒物質、懸浮物質和膠體物質、溶解性物質
三、污水的類型:生活污水、工業廢水、農業廢水
四、沉澱的類型
四種類型:自由沉澱、絮凝沉澱、成層沉澱、壓縮沉澱
五、淺層理論及其斜闆沉澱池
淺層理論:水深為H的沉澱池分隔為n個水深為H/n的沉澱池,則當沉澱區長度為原來長度的1/n時,就可以處理與原來的沉澱池相同的水量,并達到完全相同的處理效果。沉澱池越淺,就越能縮短沉澱時間
斜闆沉澱池:在工程實際應用中,采用分層沉澱池,排泥十分困難,所以一般将分層的隔闆傾斜一個角度,以便能自行排泥,這種形式即為斜闆沉澱池。
六、混凝
1、 膠體雙電層結構及其穩定性原因
(1)膠體結構:膠體結構很複雜,是由膠核、吸附層及擴散層三部分組成。
(2)膠體顆粒在污水中之所以具有穩定性,其原因有三:
首先,污水中的細小懸浮顆粒和膠體顆粒質量很輕,在污水中受水分子熱運動的碰撞而作無規則的布朗運動;
同時,膠體顆粒本身帶電,同類膠體顆粒帶有同性電荷,彼此之間存在靜電排斥力,從而不能相互靠近結成較大顆粒而下沉;
另外,許多水分子被吸引在膠體顆粒周圍形成水化膜,阻止膠體與帶相反電荷的離子中和,妨礙顆粒之間接觸并凝聚下沉。
2、 混凝的機理
污水中投入某些混凝劑後,膠體因電動電位ζ降低或消除而脫穩。脫穩的顆粒便相互聚集為較大顆粒而下沉,此過程稱為凝聚,此類混凝劑稱為凝聚劑。
但有些混凝劑可使未經脫穩的膠體也形成大的絮狀物而下沉,這種現象稱為絮凝,此類混凝劑稱為絮凝劑。
按機理不同,混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉澱物網捕四種。
3、 攪拌的作用
促使混合階段所形成的細小礬花在一定時間内繼續形成大的、具有良好沉澱性能的絮凝體(可見的礬花),以使其在後續的沉澱池内下沉。
七、離子交換
(1)實質:不溶性的離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中其他同性離子間的交換反應,是一種可逆的化學吸附過程,又稱離子交換吸附。
(2) 結構:樹脂本體、活性基團(由固定離子和活動離子組成)
(3) 離子交換過程的主要特點在于:它主要吸附水中的離子,并與水中的離子進行等量交換
(4)物理性能指标:外觀、粒度、密度、含水率、溶脹性、機械強度、 耐熱性
化學性能指标:交聯度、酸堿性、離子交換選擇性、交換容量
(5)交換容量:離子交換樹脂交換能力的大小以交換容量來衡量。
(6)工作離子交換容量:又稱實用離子交換容量,是指離子交換裝置在正常運轉(出水水質等符合要求)期間,交換樹脂總體達到的交換容量。
(7)總離子交換容量:又稱全離子交換容量,是指離子交換樹脂内全部可交換的活性基團的數量。
(8)離子交換的運行操作方式:交換→反洗→再生→清洗
(9)離子交換裝置的類型:固定床和連續床
八、活性污泥法定義:
一種依靠在曝氣池内呈懸浮、流動狀态的微生物群體的凝聚、吸附、氧化分解等作用來去除污水中有機物的方法。
基本流程:曝氣池、沉澱池、污泥回流及剩餘污泥排除系統
九、活性污泥法淨化機理:
(1)吸附階段:污水和活性污泥接觸後的很短時間内,水中有機物迅速降低,這主要是吸附作用引起的。
(2)氧化階段:在有氧的條件下,微生物将一部分吸附階段吸附的有機物氧化分解獲取能量,另一部分則合成新的細胞。
(3)絮凝體形成與凝聚沉降階段:氧化階段合成的菌體有機體絮凝形成絮凝體,通過重力沉澱從水中分離出來,使水得到淨化。
十、活性污泥法的評價指标:MLSS、MLVSS、SV、SVI、污泥齡
(1)MLSS(混合液懸浮固體):污水與和活性污泥混合後的混合液中懸浮固體數
(2)MLVSS(混合液揮發性懸浮固體):混合液懸浮固體中有機物的數量。MLVSS能較好地表示活性污泥微生物的數量
MLVSS(MLSS)在0.7左右,﹤0.5時,活性污泥處于老化階段,﹥0.8時,處于松散狀态
(3)SV(污泥沉降比):混合液在100ml量筒中靜置30min,沉澱污泥占混合液的體積分數,一般在15%~30%
(4)SVI(污泥指數):SVI=污泥幹重(g)(混合液沉澱30min後污泥容積(ml))
SVI在50~150左右,過低,缺乏活性和吸附能力;過高,污泥難以沉澱分離
(5)污泥齡:是指曝氣池中工作的活性污泥總量與每日排放的剩餘污泥量的比值。它表示新增長的污泥在曝氣池中的平均停留時間。
十一、生物膜
(1)定義
以附着在惰性載體表面生長的,以微生物為主,包含微生物及其産生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的無機及有機物等組成,并具有較強的吸附和生物降解性能的結構。
(2)生物膜結構
從外面到裡面的順序為污水、流動水層、附着水層、生物膜(分為好氧層和厭氧層)、濾料
(3)淨化機理
a.生物膜表面積大,能大量吸附水中有機物
b.有機物降解是在生物膜表層0.1-2mm的好氧生物膜内進行
c.多種物質的傳遞過程
十二、水處理方法
(1)吸附-生物降解工藝(AB法)
分為預處理段、A級和B級三段,無初沉池
A級以高負荷或超高負荷運行,B級以低負荷運行,A級曝氣池停留時間短,30~60min,B級停留時間2~4h。
該系統不設初沉池,A級曝氣池是一個開放性的生物系統。A、B兩級各自有獨立的污泥回流系統,兩級的污泥互不相混。
(2)序批式活性污泥法(SBR法)
SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉澱、出水和待機五個基本過程組成,從污水流入到閑置結束構成一個周期,在每個周期裡上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器内依次進行的。
(3)氧化溝
氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式,它的池體狹長,池深較淺,在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動,推動溝内液體迅速流動,具有曝氣和攪拌兩個作用,溝中混合液流速約為0.3~0.6m/s,使活性污泥呈懸浮狀态。5 ~15min完成一次循環。
(4)膜生物反應器
将生物反應器與膜過濾相結合,在生物反應器中,膜直接與污泥混合液接觸,并進行過濾,降解或去除污水中污染物質的生化反應過程
(5)曝氣生物濾池(BAF)
工作原理:
濾料層實現污染物降解以及二沉池的功能;
運行時,懸浮物和脫落的生物膜被濾料層截留,水頭損失增加,需要對濾料進行
反沖洗,反沖洗後的水進入初沉池。
工藝流程:過濾、生物吸附與生物氧化作用淨化污水,濾料表面為好氧環境,内部為缺氧、厭氧的微環境,使得硝化、反硝化作用同時進行。
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(6)生物流化床
定義:借助流體(液體、氣體)使表面生長着微生物的固體顆粒(生物顆粒)呈流态化,同時進行有機物降解的生物膜法處理技術。
原理:載體顆粒的流化,是由于上升的水流(或水流與氣流)所造成的。
三種狀态:固定狀态、流化狀态、輸送狀态
(7)厭氧生物處理
三段式機理:
第一階段——水解階段:碳水化合物(脂肪、蛋白質)在水解發酵菌作用下轉化為糖類、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳
第二階段——産氫産乙酸階段:脂肪酸在産氫産乙酸菌作用下轉化成H2、CO2、乙酸
第三階段——産甲烷階段:4H2 CO2→CH4 2H2O 2CH3COOH→2CH4 2CO
(8)上流式厭氧污泥床反應器UASB
污泥床反應器内沒有載體,是一種懸浮生長型的消化器。
由反應區、沉澱區和氣室三部分組成。
(9)兩相厭氧法
兩相厭氧消化法是一種由上述厭氧反應器組合的工藝系統。厭氧消化反應分别在兩個獨立的反應器中進行,每一反應器完成一個階段的反應
十三、生物脫氮機理:
氨化階段:在氨化細菌的作用下,有機氮化合物分解轉化為氨氮
硝化階段:硝化過程可以分成兩個階段。第一階段是由亞硝化菌将氨氮轉化為亞硝酸鹽,第二階段由硝化菌将亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽
反硝化階段:反硝化反應是在缺氧狀态下,反硝化菌将亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣态氮的過程
十四、新型生物脫氮工藝:
短程硝化反硝化:由于亞硝化細菌和硝化細菌的生長特性的差異,可通過控制運行條件,氨氮的氧化過程控制到NO2-階段,不氧化到NO3-,然後再通過反硝化作用直接将NO2-還原到N2
同步硝化反硝化
厭氧氨氧化
十五、生物除磷機理
厭氧釋磷,好氧吸磷
十六、 A2/O工藝:流程、單元作用、存在問題、解決方法;
流程:
單元作用:厭氧段:厭氧釋磷
缺氧段:反硝化
好氧段:好氧吸磷,硝化
沉澱池:污泥回流
存在問題:
(1)污泥回流中的硝酸鹽和DO會被破壞
(2)厭氧釋磷、缺氧反硝化都需要碳源,碳源不足導緻脫氮低
(3)聚磷菌(除磷)、硝化菌和反硝化菌(脫氮)、産硝菌共同生活在一起,聚磷菌污泥齡短,硝化菌污泥齡長,導緻不能同時滿足。
解決方法:倒置A2/O 工藝:厭氧段和缺氧段倒置,水分兩部分,分别進去缺氧池和厭氧池
十七、反硝化除磷:原理、工藝
原理:(1)反硝化除磷的厭氧釋磷機理與硝化除磷相同
(2)反硝化除磷在缺氧條件下以硝酸鹽代替氧作為電子受體進行聚磷,同時将硝酸鹽還原成N2或氮化物。
工藝:A2N-SBR反硝化除磷系統是目前比較流行的雙污泥工藝
A2-SBR:在厭氧/缺氧環境,富集反硝化聚磷菌,用于反硝化脫氮和除磷
N-SBR:在曝氣條件下運行,富集硝化菌,用于氨氮的氧化。其DO和SRT可以控制在較高的水平,有利于NOB生長
十八、城市污水主要污染物有哪些?
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城市污水處理流程:污泥→濃縮→消化→預處理→脫水→幹燥焚燒→最終處置
十九、污水生态處理技術
人工濕地
(1)組成:由水體、基質、植物和微生物等部分構成的
(2)原理:污水流經人工濕地系統,首先,基質對其進行吸附、離子交換、沉澱、過濾截留污水 中不溶性污染物,然後,附着在基質和水生植物表面的微生物再進一步對其分解代謝;同時,通過根區硝化、反硝化作用及植物的吸收同化作用将可溶性污染物去除。
(3)類型:表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地三種類型。
廢水土地處理技術
(1)土地處理:利用土壤的物理、化學與生物化學作用,将污水中污染物去除,使之轉化為新的水資源,達到重新回收、利用
(2)機理:
土壤作用:有機物的去除;氮磷化合物的去除;陽離子與重金屬離子的去除
植物的作用:農作物吸收大量的氮磷化合物與有機營養物,使污水得到淨化;通過根系吸取一定量的污水,并通過根系作用,增加土壤的透氣性能,根系又可作為土壤中微生物的介質
氧化塘
機理:污水在塘内長時間緩慢流動和停留,通過微生物的代謝活動,是有機物降解,污水得到淨化
計算題
課本
P20 懸浮固體 例1-1
P25 堿度 例1-3
P27 硬度 例1-4
P32 BOD5 例1-5
P76 課後題 1-8,1-15,1-23,1-26
P156 交換容量 例2-7
P165
P299 例3-4
簡答題
一、 第十二章噪聲、電磁、放射性、光污染的防治措施
二、
三、
論述題
固廢方面
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