136青岛理工大学期末考试水污染控制工程复习题+答案1高廷耀第四版 下册.docx
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136青岛理工大学期末考试水污染控制工程复习题+答案1高廷耀第四版下册
【习题答案】水污染控制工程(下册).高廷耀,顾国维,周琪.高等教
第九章、污水水质和污水出路(总论)
1.简述水质指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。
答:
水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。
污水的水质污染指标一般可分为物理指标、化学指标、生物指标。
物理指标包括:
(1)水温
(2)色度(3)嗅和味(4)固体物质
化学指标包括:
有机指标包括:
(1)BOD:
在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
(2)COD:
用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
(3)TOD:
由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后,分别产生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量称为总需氧量。
(4)TOC:
表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
(5)油类污染物(6)酚类污染物(7)表面活性剂(8)有机酸碱(9)有机农药(10)苯类化合物
无机物及其指标包括
(1)酸碱度
(2)氮、磷(3)重金属(4)无机性非金属有害有毒物
生物指标包括:
(1)细菌总数
(2)大肠菌群(3)病毒
3.生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么?
分析这些指标之间的联系与区别。
答:
生化需氧量(BOD):
水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。
化学需氧量(COD):
在酸性条件下,用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。
总有机碳(TOC):
水样中所有有机污染物的含碳量。
总需氧量(TOD):
有机物除碳外,还含有氢、氮、硫等元素,当有机物全都被氧化时,碳被氧化为二氧化碳,氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等,此时需氧量称为总需氧量。
这些指标都是用来评价水样中有机污染物的参数。
生化需氧量间接反映了水中可生物降解的有机物量。
化学需氧量不能表示可被微生物氧化的有机物量,此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧。
总有机碳和总需氧量的测定都是燃烧化学法,前者测定以碳表示,后者以氧表示。
TOC、TOD的耗氧过程与BOD的耗氧过程有本质不同,而且由于各种水样中有机物质的成分不同,生化过程差别也大。
各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定关系。
在水质条件基本相同的条件下,BOD与TOD或TOC之间存在一定的相关关系。
它们之间的相互关系为:
TOD>COD>BOD20>BOD5>OC
生物化学需氧量或生化需氧量(BOD)反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
化学需氧量COD的优点是比较精确地表示污水中有机物的含量,测定时间仅仅需要数小时,并且不受水质的影响。
而化学需氧量COD则不能象BOD反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
此外,污水中存在的还原性无机物(如硫化物)被氧化也需要消耗氧,以COD表示也存在一定的误差。
两者的差值大致等于难生物降解的有机物量。
差值越大,难生物降解的有机物含量越多,越不宜采用生物处理法。
两者的比值可作为该污水是否适宜于采用生物处理的判别标准,比值越大,越容易被生物处理。
5.试论排放标准、水环境质量指标、环境容量之间的联系。
答:
环境容量是水环境质量标准指定的基本依据,而水环境质量标准则是排放标准指定的依据。
排放标准是指最高允许的排放浓度,污水的排放标准分为一,二,三级标准,而水环境质量标准是用来评估水体的质量和污染情况的,有地表水环境质量标准,海洋水质标准,生活饮用水卫生标准等,环境容量则是指环境在其自净范围类所能容纳的污染物的最大量.排放标准是根据自然界对于污染物自净能力而定的,和环境容量有很大关系,环境质量标准是根据纯生态环境为参照,根据各地情况不同而制定的。
排水标准是排到环境中的污染物浓度、速率的控制标准;环境质量标准是水环境本身要求达到的指标。
水环境容量越大,环境质量标准越低,排放标准越松,反之越严格。
各类标准一般都是以浓度来衡量的,即某一时间取样时符合标准则认为合格达标,而环境容量是就某一区域内一定时间内可以容纳的污染物总量而言的,他们是两个相对独立的评价方法,某些时候,虽然达到了环境质量标准或是排水等标准,但可能事实上已经超过了该区域的环境容量。
6.我国现行的排放标准有哪几种?
各标准的使用范围及相互关系是什么?
答:
污水排放标准根据控制形式可分为浓度标准和总量控制标准。
根据地域管理权限可分为国家排放标准,行业排放标准、地方排放标准。
浓度标准规定了排出口向水体排放污染物的浓度限值,我国现有的国家标准和地方标准都是浓度标准。
总量控制标准是以水环境质量标准相适应的水环境容量为依据而设定的,水体的环境质量要求高,则环境容量小。
国家排放标准按照污水去向,规定了水污染物最高允许排放浓度,适用于排污单位水污染物的排放管理,以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收以及投产后的排放管理。
行业排放标准是根据各行业排放废水的特点和治理技术水平制定的国家行业排放标准。
地方标准是各省直辖市根据经济发展水平和管辖地水体污染控制需要制定的标准,地方标准可以增加污染物控制指标数,但不能减少,可以提高对污染物排放标准的要求,但不能降低标准。
7.污水处理按作用原理分哪几个类型?
按处理程度分哪几个等级?
答:
污水处理按作用原理分,归纳起来有物理法、生物化学法和化学法等三种类型。
按处理程度可分为一级处理、二级处理和三级处理三个等级。
第十章、污水的物理处理
1.试说明沉淀有哪几种类型?
各有何特点?
并讨论各种类型的内在联系与区别,各适用在哪些场合?
自由沉淀:
悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀,颗粒沉淀轨迹呈直线。
沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。
发生在沉砂池中。
絮凝沉淀:
悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因相互聚集增大而加快沉降,沉淀轨迹呈曲线。
沉淀过程中,颗粒的质量、形状、沉速是变化的。
化学絮凝沉淀属于这种类型。
区域沉淀或成层沉淀:
悬浮颗粒浓度较高(5000mg/L以上);颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉,与澄清水之间有清晰的泥水界面。
二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
压缩沉淀:
悬浮颗粒浓度很高;颗粒相互之间已挤压成团状结构,互相接触,互相支撑,下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出,使污泥得到浓缩。
二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
联系和区别:
自由沉淀,絮凝沉淀,区域沉淀或成层沉淀,压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大,颗粒间的相互影响也依次加强。
5.已知某城镇污水处理厂设计平均流量为Q=20000m3/d,服务人口100000人,初沉污泥量按25g/(人•日),污泥含水率按97%计算,试为该处理站设计曝气沉砂池和平流式沉淀池。
解:
Qmax=20000/(24*3600)=0.23M3/S=833.3M3/H
曝气式沉砂池:
总有效容积:
V=60*Qmax*t=60*0.23*2=27.6m3
池断面面积:
A=Qmax/Vmin=0.23/0.08=2.88m2
池总宽度:
B=A/Hmin=池长L=V/A=27.6/2.88=9.58m
所需曝气量:
q=60D*Qmax=60*0.23*0.2=2.76m3/min
平流式沉淀池:
沉淀区表面积:
A=Q(max)/q=833.3/2.5=333.3m2
沉淀区有效水深:
h2=q*t=2.5*1=2.5m
沉淀区有效容积:
V=A*h2=333.3/3=111.1m3
沉淀池长度:
L=3.6*v*t=3.6*0.0005*3600=6.48m
沉淀区总宽度:
B=A/L=333.3/6.48=51.44m
沉淀池数量:
n=B/b=51.44/40>1,取2
污泥区容积V=(S*N*T)/1000=(20000*1000*4*3%)/24*1000=100m2
沉淀池总高度:
H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+2.1=5.2m
(S1=25m2 S2=1m2 h4’=0.35m h4’’=1.75m L1=1.5m L2=0.3m)
贮泥池容积:
V=1/3*h4’(S1+S2+)=3.61m3
贮泥池以上梯形部分污泥容积:
V=(L1/2+L2/2)*h4’’*b=63m3
6.加压溶气气浮的基本原理是什么?
有哪几种基本流程与溶气方式?
各有何特点?
加压溶气气浮法的基本原理是空气在加压条件下溶于水中,再使压力降至常压,把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。
其工艺流程有全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程3种;溶气方式可分为水泵吸水管吸气溶气方式、水泵压水管射流溶气方式和水泵-空压机溶气方式。
全溶气流程是将全部废水进行加压溶气,再经减压释放装置进入气浮池进行固液分离,与其它两流程相比,其电耗高,但因不另加溶气水,所以气浮池容积小;
部分溶气流程是将部分废水进行加压溶气,其余废水直接送入气浮池,该流程比全溶气流程省电,另外因部分废水经溶气罐,所以溶气罐的容积比较小,但因部分废水加压溶气所能提供的空气量较少,因此,若想提供同样的空气量,必须加大溶气罐的压力;
回流加压溶气流程将部分出水进行回流加压,废水直接送入气浮池,该法适用于含悬浮物浓度高的废水的固液分离,但气浮池的容积较前两者大。
水泵吸水管吸气溶气方式设备简单,不需空压机,没有空压机带来的噪声;
水泵压水管射流溶气方式是利用在水泵压水管上安装的射流器抽吸空气,其缺点是射流器本身能量损失大一般约30%,若采用空气内循环和水内循环,可以大大降低能耗,达到水泵-空压机溶气方式的能耗水平;
水泵-空压机溶气方式溶解的空气由空压机提供,压力水可以分别进入溶气罐,也有将压缩空气管接在水泵压入泵上一起进入溶气罐的。
目前常用的溶气方式是水泵-空压机溶气方式。
7.微气泡与悬浮颗粒相黏附的基本条件是什么?
有哪些影响因素?
如何改善微气泡与颗粒的黏附性能?
答:
气浮法处理工艺必须满足的基本条件
(1)必须向水中提供足够量的细微气泡;
(2)必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态;
(3)必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态。
微气泡与悬浮颗粒相粘附的基本条件是水中颗粒的润湿接触角大于90度,即为疏水表面,易于为气泡粘附或者水的表面张力较大,接触即角较大,也有利于气粒结合。
影响微气泡与悬浮颗粒相粘附的因素有:
界面张力、接触角和体系界面自由能,气-粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附,泡沫的稳定性等。
在含表面活性物质很少的废水中加入起泡剂,可以保证气浮操作中泡沫的稳定性,从而增强微气泡和颗粒的粘附性能。
8.气固比的定义是什么?
如何确定适当的气固比?
答:
气固比(а)的定义是溶解空气量(A)与原水中悬浮固体含量(S)的比值,可用下式表示:
气固比即溶解空气量与原水中悬浮固体含量的比值。
气固比的选用涉及到出水水质、设备、动力等因素。
从节能考虑并达到理想的气浮分离效果,应对所处理的废水进行气浮试验来确定气固比,如无资料或无实验数据时,一般取用0.005~0.006,废水悬浮固体含量高时,可选用上限,低时选用下限。
剩余污泥气浮浓缩使气固比一般采用0.03~0.04。
9.在废水处理中,气浮法与沉淀法相比较,各有何缺点?
气浮法:
能够分离那些颗粒密度接近或者小于水的细小颗粒,适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况,但是产生微细气泡需要能量,经济成本较高。
沉淀法:
能够分离那些颗粒密度大于水能沉降的颗粒,而且固液的分离一般不需要能量,但是一般沉淀池的占地面积较大。
沉淀法它是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能在重力场的作用下,以达到固液分离的一种过程。
主要去除污水中的无机物,以及某些比重较大的颗粒物
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