水质工程学二复习docx.docx

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水质工程学复习

1.污水定义

污水的组成:

生活污水，工业废水，被污染的雨水

生活污水：

人类日常使用过的,并被生活废料所污染的水

工业废水:

工矿企业生产活动中用过的水

被污染的雨水：

初期雨水

生产污水：

生产过程中形成并被废料污染的水；

生产废水：

未直接参与生产工艺未被污染的水（冷却水）

2.污水的最终出路

排放水体,灌溉农田,重复使用

3.水质指标

物理指标:

水温，色度，臭味，固体含量（TS）

TS（按溶解性划分）：

悬浮固体SS溶解固体DSDS=TS-SS

SS（按挥发性）：

挥发性固体VSS非挥发性固体NVSS

SS:

悬浮固体VSS:

挥发性固体

4.总氮包含TKN（凯氏氮）

TN:

有机氮,NH4+-N,NH3；NO2-N,NO3-N

TKN:

有机氮，NH4+-N,NH3

5.可生化性指标

BODs/COD作用：

污水是否适合采用生物处理的判别标准

（BODs/COD>03时,适于生物处理）

6.常用水质指标:

城市供水水质标准，生活饮用水卫生标准，地表水环境质量标准等

标准中，一级A高于一级B,一级高于二级

7.排水体制：

合流制：

生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系统

分流制：

依排除雨水方式不同,分为完全分流制和不完全分流制

完全分流制:

污水排水系统和雨水排水系统并存

不完全分流制：

只建了废水排放系统，未建雨水排放系统，雨水沿天然地面、

街道边沟排泄,待城市进一步发展再修建雨水排放系统

8.单元操作、CSTR.平推流反应器

单元操作：

一个水处理工程可以看成若干基本工艺环节组成，每个基本工艺

环节就是一个单元过程Z或单元操作

CSTR:

完全混合连续式反应器，在理想混合流动模型中，进入反应器的物料即均匀分散在整个反应器里。

CSTR的特点:

反应器内浓度完全均匀一致

平推流反应器的特点:

物料在反应器内的停留时间是管长的函数

9•间歇反应器.连续反应器

间歇反应器：

是在非稳定条件下操作的，所有物料一次加进去，反应结束后

物料同时放岀来，所有物料反应的时间是相同的；反应器的浓

度随时间而变化，因此化学反应速度也随时间而变化；但是反应器的成分永远是均匀的

连续反应器：

进料与岀料都是连续不断的进行,所有物料反应的时间是相同

的；反应器中不同位置的浓度不随时间而变化。

10.几种类型反应器之间的区别

间歇式反应器

活寒流反应黠

恒流披拌反应器

w.・

反应物浓度、反应速

度是位11的函数

反应物浓度、反应速璧長确定的数值.不的地点而变

反应器浓度、反应速

度不随位置而变

示意图

反应物浓度和反应速度随时间而变

反应物浓曳和反应連度不随时间而变

反应物的停田时何充全一样

停田时间是位置的函数

连续

连续

各级之何的浓度和反应速曳可以不同

各点的反应浓度和反应速度不随时间而变

毎一级反应II内的反应物浓慣和連度不随时间.位置而变

停SS时间由0-xffW可能

停田时何相对典中在平均停留时何附近

11.格栅.沉砂池.沉淀池

格栅的分类：

1）按形状分类：

平面格栅、曲面格栅

2）按栅条净间隙分类：

粗格栅、中格栅、细格栅

3）按清渣方式分:

人工清渣格栅、机械清渣格栅

格栅的作用:

1）截留较大的悬浮物、漂浮物，减负荷

2）保护泵

格栅的设计计算:

1）宽度B

B=s（n-1）+en

•Jsina

chv

B—栅槽宽度,m

n—间隙数

s栅条菟度

e—净间隙：

粗50-100mm;

中:

10-40mm;

细:

3-10mm;

Qmax—最大设计流量/rrP/s

a—格栅的倾角，度（600）

h—栅前水深,m

v—过栅流速,m/s（Qmax,为0・8・1.0m/s;平均Q,为0.3m/s）

7^—经验系数（理论上不开根号,据经验而定的）

2）格栅总高H

hi=Kho

hn=c—sina

°2g

hi—过栅水头损失

K—系数（K二3.64VJ.32）」

3,格栅受污物堵塞水头损失增大倍数

ho——计算水头损失

总-阻力系数,§=0（?

）%,矩形时0=2.42

e

II=h+hi+h2

h—栅前水深，常取0.4m

2—栅前渠道超高，取0.3m

3）栅槽总长度

B_B、

2tga}

/£=h+力2

11—进水渠渐宽部分长度

Bi—进水渠道宽度

ai—进水渠展开角20°

12—栅槽与岀水渠连接渠的渐缩长度

Hi—栅前槽高

4）每日栅渣量mVd

一Sx86400

w—

1000绻

W1—栅渣量，取O.l（iffl）—0.01（粗），m3/103m3

k总一生活污水流量总变化系数

沉砂池：

沉砂池的分类：

平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等

沉砂池的作用:

去除比重较大的无机颗粒（如泥砂、煤渣等）

沉砂池的设计计算：

1）平流沉砂池

A・两板间的长度（水流长度）

L二V•t

V—最大流速0.15・0.3m/s

t—最大设计流量时的停留时间,30-60S

B.水流断面积

彳_Qnax

C・池总宽

B=A/h2每格不小于0.6m

h2—有效水深，0.25-1.00m,不大于1.20m

D.砂斗容积

y二864000喚•厂•儿

10"总

f—消除间隙，2d

Xi—沉砂池污水沉砂量,3m7105m3

y=N•血•«

1000

N—服务人口数

X2—城市污水沉砂量，0.01-0.02L/人・d

E.总咼度

H=hi+h2+h3

h3—砂斗高度，计算同平流沉淀池,

6Z=55°-60°

F.验算

Qmin时，池水Vm"不小于0.15m/S,V=也

n•w

2）曝气沉砂池

A.有效容积

t—HRT,l-3min

B・断面积

v—水平前进流速,O.lm/s

C・池总宽

B丄

H

H—有效水深,2-3m

校核：

£=1.0-1.5上=5（使旋流速度为0.25-0.30m/s）HB

D.池长

A

E・所需曝气量

q=3600〃•瞌x

D—每m3污水所需曝气量,0.1-0.2m3/m3

q=D•A

D—每E池表需曝气量z3-5m3/m3

沉淀池：

沉淀池的分类：

平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池

沉淀池的作用:

去除部分悬浮物质，同时可去除部分BODs”可改善生物处理构

筑物的运行条件并降低其BOD5负荷

1）平流式沉淀池:

进水区：

保证进水均匀分布，侧向或者槽底潜孔布水槽

出水区：

出水均匀流出槽与档板

L按t和v（或者表面负荷）计算法——无试验资料时,

（1）

有效水深：

h2=qt

（2）

有效容积：

v,

=Ah2

Qmax

q

•h2

（3）

长度：

L（m）

=3.6v

（mm/s）-t⑴）

（4）

宽度：

B=A/L

m

（5）

座数或分格数:

n二B/b

式中

b——每座或每格宽度

5-10m

2.表面水力负荷法——试验资料

A.沉淀区：

4_Qmax

q

（1）沉淀区水面积A:

码=玆=如q二uo（截留沉速），m/hzmm/s

A

（2）有效水深：

力2二弩二如

B・污泥区：

污泥量：

S—＜人每日产生污泥量

N—设计人口数

t——两次排泥的时间间隔，初沉池2天；二沉池2ho

机械排泥初沉池4h,生物膜法二沉池4h。

W一日污泥量，m7do

当污水的进、出水悬浮物浓度C已知时：

用=024«。

-卬100（

7（100-%）

y——污泥容重kg/m勺为有机物，含水率大于95%，所以取为lOOkg/计

Qmaxm3/d

Cikg/m3

t—務尼间隔，d

Po——污泥含水率

C・污泥斗：

h4=（b-a）tga

a——顷角55°-60°

fl、f2泥斗的上下口的面积，m2

D.总深度:

H二hi（超高0.3m）+h2（沉淀区）+h3（缓冲区）+h4（泥斗高度）

E总长度

L=l+li（0.5m）+l2（0.3m）

F.出水堰最大负荷

初沉池不大于2.9L/s*mz二沉池不大于1.7L/s*m

G.设计中注意问题：

长宽比要核算；出水堰长度复核；排泥管z单设，直径

大于等于200mm

12.活性污泥生物膜

污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用,将污水中有机物的一部分转化为为

微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳走物质的方法。

生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中氧气的需求，可把细菌分为好氧

菌・兼性厌氧菌和厌氧菌

好氧生物处理法:

主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工

乙

厌氧生物处理法:

主要依赖厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺。

活性污泥：

污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体,其中含有大量的活性微生物z这种污泥絮体就是活性污泥。

活性;亏泥是以细菌,

原生动物和后生动物所组成的活,性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微

生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。

根据生物反应器中微生物存在状态（悬浮，附着）可将污水生物处理技术分为活性污泥法（悬浮的有活性的生物絮体）和生物膜法（附着的有活性的生物膜），及后来的复合式（悬浮，附着）生物处理技术。

13.微生物生长活性污泥法

基本流程:

污水-格栅T泵间-沉砂池-初沉池一活性污泥曝气池-二沉池-消毒

丄1

图13-1活性污泥法的墓本洗程«传统活性污泥法）

1m水•2—緒性河況反酸穆一池|3—空4一二次沉淀池‘5—出水）

6-回沈汚影$7-斜余污泥

曝气池:

微生物降解有机物的反应场所

二沉池：

泥水分离

污泥回流：

确保曝气池内生物量稳定

曝气:

为微生物提供溶解氧”同时起到搅拌混合的作用。

活性污泥由四部分组成:

Ma——活性污泥微生物

Me——活性污泥代谢产物

Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物

Mii——活性污泥吸附的无机物

微生物组成:

（90%・95%,甚至100%）、真菌、原生动物、后细菌生动物

菌胶团细菌：

构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的吸附、氧化分解有机物能力。

也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。

丝状菌（真菌）:

形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率,但是大量会引起污泥膨胀。

净化污水的第一承担者:

细菌、真菌净化污水的第二承担者：

原生动物：

肉足虫（变形虫1鞭毛虫、纤毛虫

（草履虫、钟虫、等枝虫）；后生动物：

轮虫、线虫

指示性动物：

原生动物、后生动物，通过显微镜镜检是对活性污泥质量、净化水质评价的重要手段之一活性污泥净化污水的过程:

活性污泥;争化污水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的，活性污泥在与

废水初期接触的20~30min内，就可以去除75%以上的BOD,在于活

性污泥具有巨大的表面积（2000-10000m7m3），且其表面具有多糖类粘液层。

氧化分解在吸附阶段之后，所需时间比吸附时间长的多，可见曝气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成。

吸收——吸附再生法

污泥净化反应过程:

对有机物的降解可分两个阶段：

a.吸附阶段巨大的比表面积

b.微生物降解作用

环境因素对活性污泥微生物的影响（了解）

BOD负荷率（污泥负荷）：

N$=晋

So——原水中BOD浓度，X——混合液MLSS浓度，V——池容

14.MLSSMLVSS

MLSS:

混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥共同的混合液体的悬浮固体浓度。

MLSS=Ma+Me+Mi+Mii

MLVSS:

混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液体挥发性悬浮固体，用它表示活性污泥微生物量比用MLSS更为切合实际。

MLVSS二Ma+Me+Mi

MLVSS与MLSS有一定的比值f例如生活污水的比值为0.7左右。

活性污泥的活性评定指标：

比耗氧速率:

F二MLVSS/MLSS

单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位mgO2/（gMLVSS-h）或mgO2/（gMLSS-h）

15.SVSVI

污泥沉降比：

SV（SettingVelocity）

又称30min沉降比、混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥

容积占混合液容积的百分比,SV值在15~30%左右o

污泥容积指数：

SVI（SludgeVolumeIndex）

曝气池出口处混合液100mlz30分沉淀后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积（ml）SVI=旳厶ss（g/DmL/&

16.活性污泥活性指标

活性污泥的比耗氧速率（SOUR—般用OUR）:

单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量,其单位mgO2/（gMLVSS-h）或mgO2/（gMLSSh）

OUR在运行中的重要作用在于反映有机物降解速率，以及活性污泥是否中毒，将用于系统的自动报警。

活性污泥的OUR—般为8・20mgO2/（gMLVSS-h）,温度对OUR的影响很大，不同温度的OUR没有可比性，一般在20°C测OUR

17.NsNv

污泥负荷Ns（Ls）:

指单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机污染物量，污泥负荷的实质是F/M“s=斜=kgBODJkgMLSS.d

容积负荷Nv（Lv）:

指单位曝气池有效容积在单位时间内所承受的有机

QS

污染物量，单位是kg（BODs）/m?

・dNv==kgBOD5/mM污泥龄SRTHRT

污泥龄（污泥停留时间SRT）

曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比,即活性污泥在曝气曝气池

内的平均停留时间,也称固体平均停留时间（SRT）

污泥回流比R:

QRR=

Q

vx

AX

VX

久X「+（0-QQXe

（X。

忽略）

从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比，常用％表示。

曝气时间：

t=£

污水进入曝气池后,在曝气池中的平均停留时间也称水力停留时间（HRT）

19.

污泥

流比R

污泥回流比：

从_沉池返回到曝气池的回流汚泥量QR与污水流量Q之

比,常用％表示。

20.微生物增殖基本方程

活性污泥法处理过程中，微生物量的增加是同化合成和内源分解两种作用的共同

结果

（dX、

（dX]

.dt）

1dt,

g

\7

活性污泥微生物

活性污泥微生物

净增殖速率

合成速率

微生物增殖基本方程:

活性污泥微生物

内源代谢速率

莫诺方程:

用米一门公式来描述底物浓度与M比增长速率的关系

ax

（v=vks+Smax

s

ks+S

ax

最大比增值速率,t-1

l有机底物浓度,mg/L

代S

——饱和常数,M比增值速率一半时底物浓度，半速率常数,mg/L

22・物料平衡

微生物静增长量二微生物增长量V生物衰减量

AX=Y（S0-Se）Q-KdVXv

23.氧转移定律（菲克定律）

双膜理论

vd——物质扩散速率

Dl一T散系数

浓度梯度

de

dt

（紊流）

液相主体

C

Z液膜初牛引偎！

气相主体

（紊流）

双膜理论

图4・46双膜理论模型

a.气液两相接触面存在层流的气膜和液膜（分子扩散）

b.气液两相紊流不存在浓度差

c.阻力主要在气液两膜

d.气膜中存在分压梯度，液膜中有浓度梯度，梯度是推动力

e.氧难溶与水，因此液膜中存在氧的主要阻力

24.提高氧转移速率的方法

1.提高氧的总转移系数（Kia），加强液相主体紊动,降低液膜厚度，可以提高氧转移速率。

例如微孔曝气。

2.提高Cs,可以提高氧转移速率。

例如压力生物反应器、纯氧曝气、深水曝气

25.空气扩散装置技术性能的主要指标：

鼓风曝气：

1.动力效率（Ep）:

消耗单位电能转移到混合液中的氧量

2.氧的利用率（EA）或氧的转移效率:

通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比

机械曝气:

1.动力效率（Ep）:

消耗单位电能转移到混合液中的氧量

2.充氧能力（EL）:

通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，表示一台机械曝气装置的充氧能力

26.污泥膨胀的原因和危害

危害：

a.污泥不易沉降,污泥流失,反应器中处理的污泥浓度不够b.污泥浓度不足,处理率下降

C.排入水体,生物污染

原因：

丝状菌膨胀：

a.C/N过高，缺少营养

b.DO不足

c.

水温高

d.PH过低

结合水膨胀：

排泥不通畅，高负荷运转

27•脱氮除磷

基本原理:

（1）氨化反应：

微生物分解有机氮化合物产生氨态氮的过程

nh3

氨化菌特点:

异养微生物,好氧或厌氧条件下都能生存。

（2）硝化反应：

硝化反应是在好氧条件下，将NFU+转化为NO?

和NO芥的过程。

硝化细菌特点:

革兰氏阴性，强烈好氧，不能在酸性条件下生长，化能自养型,生长缓慢，世代时间长。

（3）反硝化：

反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将5肖酸盐氮（NO刃和亚硝酸盐氮（NOR还原为氮气的过程。

6N0"+5CH3OH————>3N2+5C02+7H20+60H'

反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌;

2&厌氧生物反应器

厌氧生物处理定义:

在无氧的条件下，利用厌氧微生物的生命活动，将各种有机物转化为甲烷、二氧化碳等的过程。

第二代厌氧生物反应器特点

1HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；

2HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。

上流式厌氧污泥床（UASB）以颗粒污泥为主要特点

厌氧内循环（IC）反应器颗粒污泥为根本的

IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生的

大量沼气形成内部混合液的充分循环与混合，可以达到更高的有机负荷。

厌氧生物处理的特点

主要优点

1能耗降低,而且还可以回收生物能（沼气）；

2污泥产量很低；

3难降解有机物污染物

4能处理高浓度的有机废水,可承受较高的有机负荷和容积负荷。

主要缺点

1厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程较为复杂。

2厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH等环境因素非常

敏感。

3厌氧生物处理出水水质仍通常较差，一般需要利用好氧工艺进行

进一步的处理；

4厌氧生物处理的气味较大，NS；

5对氨氮的去除效果不好，还可能由于原废水中含有的有机氮在厌

氧条件下的转化导致氨氮浓度的上升。

好氧生物处理

厌氧处理

应用范围

中.低有机污水

高、中有机污水

能耗

高（供氧）

生物能补偿供能（中温）

容积负荷

2-4kg/m3*d

2-10kg/m3*d

污泥产率

0.4-0.6kg生物量/kgCODc,不易缩.脱

0.02-0.1kg生物量/kgCODc,易缩.

脱

营养物质

BODs：

N:

P=100:

5:

l

BOD5:

N:

P=500:

5:

1

微生物

（污泥）

增殖快,不宜长期停放

增殖慢■可长期贮存

处理出水

可达标

不达标

环境敏感度

不敏感

较敏感

代谢产物

较彻底

不彻底

29.三阶段四种群

三阶段理论

1•水解发酵阶段：

复杂有机物（碳水化合物、月旨肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、月旨肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；

2•产氢产乙酸阶段：

脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成出、82、

乙酸CH3CH2COOHYO2+CH3COOH+H2

3•产甲烷阶段：

最后两组生理不同的产甲烷菌,有共同的产物

4H2+CO2-CH4+2H2O（1/3）CO2还原

2CH3COOH—2CH4+2CO2（2/3）乙酸脱竣

阶段

第一阶段

第二阶段

第三阶段

阶段名称

水解发酵阶段

产氢产乙酸阶段

产甲烷阶段

底物

颗粒性或溶解性碳水化

溶解性

溶解性或气体

合物.脂肪.蛋白质

短链脂肪酸

三甲一乙.H2.CO2

产物

短链脂肪酸

三甲一乙.H2%CO2

甲烷

微生物

发酵细菌

产乙酸细菌

产甲烷细菌

（产氢产乙酸细菌和

（利用有机物产甲烷的和利用无机

同型产乙酸细圉）

物产甲烷的）

微生物和氧

兼性厌氧菌

兼性厌氧菌

仅专性厌氧菌

气关系

专性厌氧圉

专性厌氧圉

30.酸败现象措施酸碱度

酸碱度（防止"酸败"现象）

酸度：

脂肪酸、碳酸含量决定,消化液要求维持在2000-3000mg/Lo

碱度:

氨氮含量决定,不超过1000mg/L为佳。

缓冲能力构成：

碳酸氢氨整个消化过程:

酸性-中性-碱性酸化速率快,恢复到碱性的速率慢

措施：

“间歇或连续进料时，控制有机负荷率（kg（COD、BOD或VSS）/（nrP・d））

/加碱性物质：

石灰、碳酸钠、碳酸氢钠（效果佳）

31.HRT有机负荷投配比

HRT水力停留时间

第二代厌氧生物反应器特点:

HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；HRT与SRT分离，SRT相对很长,HRT则可以较短，反应器内生物量很咼。

UASB升流式厌氧污泥床

结构：

1・进水配水系统

2.反应区

3.

三相分离器,其功能是将气体、固体液体三相进行分离

4.集气室5.处理水排出系统

三相分离器基本原理:

废水从器底进入，在穿过污泥层时进行有机物与微

生物的接触。

产生的生物气附着在污泥颗粒上，使其悬浮于废水中，形成下密上疏的悬浮污泥层。

气泡聚集变大脱离污泥颗粒而上升，能起一定的

搅拌作用。

有些污泥颗粒被附着的气泡带到上层，撞在三相分离器上使气

泡脱离，污泥

体又沉降到污泥层，部分进入澄清区的微小悬浮固体也由

于静沉作用而被截留下来,滑落到反应器内。

UASB特点:

1污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度50g\/SS/L以上z污泥龄一般为30天以上；

2反应器的水力停留时间相应较短；

3反应器具有很高的容积负荷；

4不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污

水；

5UASB反应器集生物反应和沉淀分离于T本，结构紧凑；

6无需设置填料,节省了费用,提高了容积利用率；

7一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌的作用；

8构造简单，操作运行方便。

投配比：

32.两相生物处理原理和特点

两相生物处理基本原理：

两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺，有机底物的厌氧降解，可以分为产酸和产甲烷两个阶段。

把这两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行。

分别创造各自最佳的环境条件，培养两类不同的微生物,并有旺盛的生理功能活动，将这两个