水污染控制工程主要论述题

水质工程学论述题出题人：鲍家泽注意：本题册是针对本次考试可能考的论述题的复习，并不是说主观题全在上面。简 答题部分还要结合上课时候给大家提到的地方。当然，很大一部分的简答题实 际上也包含在本论述题中了。说明：（1）本论述题集基本上包括了水质工程学这本书中的主要论述题考点 按章节顺序编排。除此之外，其它几个题目在第三轮复习（划重点）的时候讲 过，大家也要一并复习。（2）部分题目也可以作为简答题来考。因此，关键是要把每个题目的要点 把握好。部分题目并不需要完整地记住每一个字词，关键是要把关键采分点 /得 分点给记住。（3）答题时要有条理性，用编号一条一条的写清楚；另外，字要写好、写 工整，严禁乱涂乱糊。（4）希望此论述题册，能为同学们的考试复习助一臂之力。也希望大家能 好好地充分地利用起来，该背的要背背，该理解的好好理解。注意复习方法。 要沉着冷静，有条理有思路地复习，切忌乱了方阵。（5）祝考试成功！顺利过关！1、水体富营养化答：（1）水体富营养化定义：富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其它 环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生 长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很 可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。（2）产生：是水体受到氮、磷污染的结果，主要是工业和生活污水未经处理 直接进入水体，也包括农业面源所引起的污染。（3）危害： 气味：使水味变得腥臭难闻；透明度：降低水的透明度；溶解氧：消 耗水中的溶解氧；毒素：向水体中释放有毒物质；供水：影响供水水质并增 加供水成本；生态：对水生态的影响，扰动水体正常的生态平衡。（4）控制 修复水体，恢复水体功能； 强化污水处理工艺和控制面源污染，减少营养物质排放量； 强化给水处理工艺，去除富营养化产生的藻类等物质，保证饮用水安全。2、典型的给水/污水处理流程及各构筑物的作用答：【答题时要看清题目，看题目要求大家写出哪个流程】（1）典型地表水处理流程混凝：去除原水中胶体物质和微小悬浮物。 沉淀：去除废水中颗粒杂质。过滤：去除废水中的杂质，降低水体浊度。消毒：去除或灭活废水中原生动物、浮游生物、藻类、细菌和病毒等。（2）当水源受到有机物污染较严重时，需要增加预处理或深度处理工艺，也就是说带有除污染工艺的典型给水处理流程：咎预氧化卜混凝 H 沉淀 冷无菖卜活性炭亦和 消毒 严用典型除污染给水处理流程预氧化：显著去除水中藻类、浮游生物、色度、臭、味、有机物等污染物; 破坏有机物对胶体的保护作用，提高混凝效果；混凝：去除原水中胶体物质和微小悬浮物。 沉淀：去除废水中颗粒杂质。过滤：去除废水中的杂质，降低水体浊度。 活性炭吸附：去除废水中微量嗅味物质或难降解有机物。消毒：去除或灭活废水中原生动物、浮游生物、藻类、细菌和病毒等。（3）典型城市污水处理工艺流程：格栅：去除原水中粗大悬浮固体，降低后续处理负荷，防止设备堵塞。 沉砂池：去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免其影响后 续构筑物的正常运行。初次沉淀池：去除污水中悬浮固体，降低后续处理构筑物的有机负荷。 曝气池：活性污泥法的主要核心构筑物，是生化反应器，同时对污水进行曝 气充氧和搅拌。消毒设备：去除或灭活废水中原生动物、浮游生物、藻类、细菌和病毒等。3、为什么城市污水一般不设均化池，而工业污水却要设均化池？ 答：这是因为工业污水的水质、水量往往随生产工艺、工序的变化而变化，波动 较大，为了保障污水处理系统的稳定运行，需要比较稳定的进水水质和水量，因 此需要设置均化池；而生活污水的水质、水量往往都相对稳定，因此一般不设均 化池。4、为什么要去除胶体？（为什么要进行混凝？或，混凝的意义是什么）答：（1）污水中杂质可以分为三类：粗颗粒或悬浮颗粒；胶体；原子离子或小分 子。（2）比胶体大的悬浮颗粒很容易沉淀去除，通常不会给处理过程带来大的困 难。（3）比胶体更小的成分基本属于溶解物质，与水构成真溶液，只在一些特殊 情况下才要求专门加以去除。（4）尺寸在0.001lum之间的胶体物质，包括浊质、天然有色成分、病毒、 细菌、藻类等。这些胶体物质或悬浮颗粒是使水产生浑浊的主要原因，而且还是 水中各种细菌、病毒、污染物的载体，因此需要将这些杂质在过滤或沉淀工艺中 去除。但由于带电稳定性、动力稳定性及溶剂化作用而使得胶体非常稳定，必须 要先进行混凝处理，以使其能够脱稳或凝聚聚集。【如果论述题，最好还要将胶 体稳定性的三个机制简单讲一下， P56】5、论述胶体的双电层结构。答：（1）胶体带电的原因胶体带电的机制/途径或原因，主要由以下四个方面： 胶体颗粒结晶中的晶格取代使胶体表面产生电荷；胶体颗粒表面某些化 学基团在水中电离使胶体带电；胶体颗粒表面与水作用后溶解并电离使胶体带 电；胶体颗粒对水中某些离子的吸附使胶体带电。（ 2 ）双电层结构胶体双电层结构：胶核+吸附层+扩散层胶体微粒聚合在一起形成胶核，胶核表面吸附电位形成离子而带电，由于静 电引力。势必吸引溶剂中异号离子（即反离子）到胶核周围。靠近胶核表面处， 反离子浓度最大，通过胶体微粒表面负荷的静电作用使该部分反离子与胶体微粒 紧密吸附在一起，并随胶体微粒移动，这一层反离子称为束缚反离子。胶体微粒 表面吸附的电位形成离子和束缚反离子合称吸附层。随着与胶体微粒表面距离的 逐渐变大，反离子浓度逐渐变小。束缚反离子以外的反离子由于热运动和溶剂化 作用有向溶液中扩散的趋势，并不随胶体微粒移动，称为自由反离子，构成扩散 层。“举例绘出胶体双电层结构，并对其结构进行叙述说明”（SiO2）m- nSiO32-, （n-x）H+- yH2O 2x- 2xH+胶体双胶核电位形成离子束缚反离子11由反离子电层苗-,-,构图示层扩散层胶粒胶团 在胶体的形成过程中，其基本组成单元胶体分子聚合在一起形成胶体微粒 的核心，称为胶核，其尺寸在1nm到1耳之间，这是胶体的最内层。 胶体表面吸附某种离子（电位形成离子）使胶体产生表面电荷，带电荷的 胶体微粒通过静电作用吸引溶液中的反离子。与此同时，溶液中的这些反离子还 受到自身热运动的扩散作用力和水对反离子的溶剂化作用力，这些力导致胶体微 粒周围的反粒子呈现一定的分布规律，靠近胶体微粒表面的一层反离子浓度最 大，即束缚反离子。电位形成离子和束缚反离子合称为吸附层。 束缚反离子以外的那些并不随胶体微粒移动得反粒子称为自由反离子。自 由反离子构成扩散层。 胶核与吸附层合称为胶粒；胶粒与扩散层合称为胶团；胶核表面吸附的电 位形成离子与通过静电吸引的反离子（包括束缚反离子和自由反离子）形成双电 层。其中，电位形成离子为双电层内层，束缚反离子和自由反离子为双电层外层。6、论述胶体的带电机制答：胶体带电机制主要有如下四个方面：（1）胶体颗粒结晶中的晶格取代使胶体表面带电。比如水中黏土颗粒，由硅 氧四面体和铝氧八面体交联而成，但如果硅氧四面体中某个硅的位置被低价铝或 钙或镁替代，则该胶体表面就产生了一个或两个负电荷。（2）胶体颗粒表面某些化学基团在水中电离使胶体带电 自然界中许多胶体都带有能电离的表面基团，如羧基、磺酸基、羟基等，在水中发生电离作用，能释放出一个质子到水中，从而使胶体颗粒自身带负电；或 从水中获得一个质子使胶体颗粒带正电。（3）胶体颗粒表面与水作用后溶解并电离使胶体带电 某些胶体颗粒表面与水分子发生反应后进一步电离产生阴离子和阳离子，释放出阳（阴）离子到水中，而使胶体颗粒带上与阴（阳）离子相同的电荷。（4）胶体颗粒对水中某些离子的吸附使胶体带电通过从水中吸附H+、0H-、溶液中其它离子、以及水溶液中某些与自身固体晶 格中组分相似的离子，使胶体表面带电。7、胶体的稳定性机制或机理。答：胶体稳定性的机制主要由如下几个方面：（1）胶体的动力稳定性：由于胶体的颗粒尺寸很小，强烈的布朗运动可以使 其克服重力作用而不下沉，能够均匀地分散在水溶液中，这就是胶体的动力学稳 定性。（2）胶体的带电稳定性：根据库仑定律，两个带同号电荷的胶体颗粒之间存 在静电斥力，其大小决定于交替颗粒所带电荷数目和相互间的距离，与两个胶体 颗粒间距平方成反比。如果胶体颗粒间的静电斥力能够对抗其间的范德华引力， 则使胶体颗粒保持分散状态而稳定。（3）胶体的溶剂化作用稳定性：胶体颗粒与分散介质水分子发生作用，胶体 颗粒周围形成一层水分子有规律定向排列的水化层，当两个胶体颗粒靠近时，水 化层中的水分子被挤压变形而产生弹力，阻碍两胶体进一步接近，使胶体颗粒保 持分散状态而稳定。8、论述混凝机理答：（1）混凝包括凝聚和絮凝两个过程，是指通过某种方法（如投加化学药剂） 使水中胶体离子和微小悬浮物聚集的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操 作。其中，凝聚是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程；絮凝主要是指脱稳的胶 体或微小悬浮物聚集成大的絮凝体的过程。（2）混凝机理主要由如下方面：1）凝聚机理 压缩双电层作用：根据DLVO理论，比较薄的双电层能降低胶体颗粒的排斥能，如果能使胶体 颗粒的双电层变薄，排斥能降到相当小时，两胶体颗粒接近时，就可以由原来的 排斥力为主变为吸引力为主，胶体颗粒间就会发生凝聚。吸附电中和作用： 吸附电中和作用是指胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电 荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶体颗粒间的静电 斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。吸附架桥作用： 吸附架桥作用是指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机或无机高分子物质架 桥连接，凝集为大的聚集体而脱稳聚沉，此时胶体颗粒之间并不直接接触，高分 子物质在两个胶体颗粒之间像一座桥一样将它们连接起来。网捕卷扫作用： 网捕卷扫作用是指投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的 具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀，当这些水合金属氧化物体积收缩沉降 时，会像多孔的网一样，将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕获卷扫下来。2）絮凝机理 絮凝主要包括异向絮凝和同向絮凝。异向絮凝：由布朗运动所引起的胶体颗粒向不同方向运动而发生的碰撞聚集。 同向絮凝：由机械搅拌、水力等外力作用下产生的流体运动推动脱稳的胶体 颗粒向某一方向运动而发生碰撞聚集。9、论述混凝的影响因素 答：（1）混凝的影响因素，总体上分为两类：客观因素和主观因素。（2）客观因素：主要指所处理的对象即原水所具有的一些特性因素 水温：有较大影响，过高或过低都不利于混凝，最适宜的混凝水温是2030C。 pH： pH与水中胶体颗粒表面电荷和电位有关，同时对水解反应也有影响。 碱度：碱度的变化对水体pH影响较大，进而影响混凝效果。 浊质颗粒浓度：浊度过低，颗粒碰撞几率减小，混凝效果变差；浊度过高, 混凝剂使用量增大。 有机物：容易对胶体形成保护作用，阻碍胶体颗粒碰撞，阻碍胶体颗粒凝 聚脱稳。（3）主观因素：可以通过人为改变的一些混凝条件。 混凝剂种类与投加量：混凝剂种类不同，其水解特性及适用的水质条件也 不一样；混凝剂的投加量对混凝效果也有重要影响，过高或过低都对混凝效果产 生负面影响。 混凝剂投加方式：采用不同的投加方式后，混凝剂在水体中的混凝效果也 是不一样的。 水力条件：包括水力强度和作用时间在内的水力条件因素对混凝效果的影 响是显著的，会直接影响到混凝反应及胶体脱稳絮凝的效果。10、论述温度对混凝效果的影响答：首先，主要是低温对混凝效果的影响1）低温水混凝剂水解困难；2）低温水的年度大，布朗运动减弱，碰撞机会减少；3）低温水胶体颗粒水化作用增强；4）低温水的pH提高，相应混凝最佳pH也提高。 其次，温度过高对混凝效果也有不利影响虽然对于对无机盐类混凝剂，由于其水解反应是吸热反应，故温度高时，水解加 快，混凝时间缩短。但当温度过高时，对某些高分子混凝剂，温度过高会使其老 化生成非水溶性物质，大大降低混凝效果。因此，水温过高或过低都对混凝不利， 最适宜混凝水温为2030 C之间。11、论述自由沉淀原理答：（1）自由沉淀是指悬浮物质浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互不碰撞，呈 离散状态，各自独立地完成沉淀过程。（2）水中悬浮颗粒，因为受到重力及浮力而发生运动。当重力大于浮力时， 悬浮颗粒下沉，其沉速与下列因素有关：颗粒沉速的决定因素是pS-pL，当PSPL时，颗粒下沉；颗粒沉速u与颗粒直径d平方成正比，增加颗粒直径有助于提高沉速，提高 去除效果；颗粒沉速u与液体的黏度成反比，黏度随水温上升而下降，即沉速受水 温影响，水温上升，沉速增大。12、理想沉淀池工作原理答：（1）一般平流沉淀池前部为进水区，后部为出水区，下部为沉泥区，中部为 沉淀区。中部沉淀区若符合以下假定，称为理想沉淀池。 进水均匀分布于沉淀区的始端，并以相同的流速水平地流向末端。 进水中颗粒杂质均匀地分布于沉淀区始端，并在沉淀区内进行着等速自由 沉降。 凡能沉降至沉淀区的颗粒杂质便认为已被去除，不再重新悬浮进入水中。 颗粒为刚体，属于自由沉降。(2) 设杂质颗粒的沉速为uO,水平运动流速V。杂质一面水平运动，一面等 速沉降，其运动轨迹是一条倾斜直线。当直线与池底能相交，该颗粒即可被去除。 在沉淀区始端液面最上方的悬浮颗粒将处于最不利地位，如果这个颗粒的运动轨 迹直线能恰好与池底末端相交，那么这一粒径的杂质颗粒恰能全部沉淀下来。这一恰能沉淀下来的颗粒沉速uO,称为截留沉速。一般沉速u下的情况，大于 截留沉速的均能沉降，小于截留沉速的只有位于池底以上 h 高度一下的颗粒才能 沉淀，沉淀效率等于h/H=u/uo,即只有部分能沉淀下来，其沉淀效率等于其沉速 与截留沉速的比值。13、(一)叙述平流沉淀池沉淀效果的主要影响因素 答：(1)浅池理论：按照理想沉淀池原理，在保持截留沉速不变和水平流速都不 变的条件下，减小沉淀池的深度，就能相应的减少沉淀时间和缩短沉淀池的程度。(2) 水流情况：由温差引起的温度密度流、因进水布水不均和出水集水不均 等原因引起的短流、因风浪引起的环流、不规则水流以及水流的紊动等，都会影 响沉淀池沉淀效果。平流沉淀池中水流一般为紊流，紊流会降低池中杂质颗粒的 沉淀效率。(3) 凝聚作用：由于水中凝聚性颗粒在沉降过程中具有加速沉降的特点，所 以沉淀区的池深对于沉淀效率是有影响的。池深越大，沉淀效果越好。(4) 浑水异重流：浑水异重流条件下，池内的水流状况较理想沉淀池有很大 变化。池内等浓度面得倾斜程度减小，趋向水平，在池内形成上清下浊的浓度分 布。沿池宽方向均匀布水对提高沉淀效果的作用更大。(二) 与同容积平流沉淀池相比，斜板/斜管沉淀池具有更好的沉淀效率，请解 释该现象的原因。答：(1)按照理想沉淀池原理，在保持截留沉速uO和水平流速v都不变的条件 下，减小沉淀池的深度，就能相应减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度。该理论被 称为“浅池理论”。(2)解释：设平流沉淀池的深度为H，长度为L，水在池中的沉淀时间为 T=H/u=L/V。若将池子分作两层，每层深度减少一半(h=H/2)，那么为去除沉速 为 uO 的颗粒， 池长可以减少一半( l=L/2)， 相应地沉淀时间减少一半 (t=h/u=l/v=T/2)。若将沉淀池分作N层，每层深度为h=H/N,长度为1=L/N, 沉淀时间为t=T/N。由此可见，多层沉淀池与平流沉淀池相比，由于打打缩短了 沉淀时间以及沉淀池容积，使建筑费用大大降低，但由于保持了相同的截留沉速 uO,所以仍具有与平流沉淀池相同的沉淀效率。(三) 改进沉淀池沉淀效率的措施 答：(1)适当增加沉淀池的水平流速。水平流速增加， Fr 随之增大，水流的稳定性也得到增强，可减小浑水异重流的影响，同时也可减小其他各种水流的不良 影响。目前平流沉淀池一般的水平流速为1020mm/s,最高可达50mm/s。但水 平流速增加，水流紊动程度会增加，因此过大的水平流速，也不利于沉淀。(2)减少沉淀池水力半径R,可使Re减小，Fr增加，既使流态趋向层流， 又能提高水流的稳定性。具体做法可以在平流沉淀池中设置多条导流墙，通过增 加水流断面的湿周，从而使R减小。14、大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义？有什么优缺点？大阻力配水系统的公式推导答：(1)大阻力配水系统涵义：减小孔口总面积，增大配水孔眼的水力阻抗，削 弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力的不均匀影响。小阻力配水系统涵义：从大阻力配水系统原理上引申出来，减小干管和支管进口 流速v0和va，使布水趋于均匀，配水系统总的压力变化对布水均匀性的影响将 甚微。在此基础上，减小孔口阻力系数以减小配水系统内的水力阻抗 s1。(2) 优缺点：大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但结构较复杂；孔 口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难。此外，对冲洗 水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可 克服上述缺点。(3) 大阻力配水系统公式推导在配水系统中，如果孔口内压头最大的 a 孔和 c 孔出流量相等，则可认为整 个滤池布水是均匀的。由于排水槽上缘水平，可认为冲洗时水流自各孔口流出后 的终点水头在同一水平面上，这一水平面相当于排水槽的水位。孔口内压头与孔 口流出后的重点水头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层的总水头损失，分 别以H；和Hc表示。设上述各项水头损失均与2流量平方成正比，则有:Ha =(S1+ S2) Qa2a12 aHc=(S1+S2) Qc2c1 2 c式中Qa孔口 a出流量；Qa孔口 c出流量；sl孔口阻力系数。当孔口尺寸和加工精度相同时，各孔口 S1均相同; S 2，S2分别为孔口 a和c处承托层及滤料层阻力系数之和。将上式代入式可得：S + S1厶S + S 12假设S2 =S2，则(4)式可简化成:：Qa+s + s ” 1 2V 2 + v 2 oa-2 g其中，孔口 a与孔口 c的出流量Qa、Qc，可按下式计算:Q 二 0.95,ac 0.95H_I iH +(v 2 + v 2) a整理得，Ha(v2 + v2)oa为了简化计算，假设每根支管的进口流量相同，”0和”可分别按下列两式进行计算:0aqF x10 - 3v 二O3OqF x10-3v 二an3a为了简化计算，Ha可以孔口平均水头损失计算，则H为: a将上三式代入1+ -2 g(v 2 + v 2)o aqF x10-3 丫、 財丿2g0.95，有:(qF x10-3 丫+ qF x10-3 丫 j n3 丿 a将卩=0.62代入上式并整理得: 0.29W0丿15、活性炭的性质及影响因素答：（1）活性炭的性质主要包括物理性质、化学性质和吸附性质三个方面。1）物理性质：具有巨大的比表面积，一般可达到 1000m2/g 以上；具有发达 的孔隙结构，活性炭的孔隙可分为微孔，中孔和大孔；具有良好的粒度分布特性， 根据粒度大小可分为粒状炭和粉末炭，一般粒径越小，吸附速度越快；活性炭还 具有一系列密度参数，包括视密度和湿密度。典型的活性炭视密度范围在 350500g/mL，湿密度将决定活性炭在反冲洗过程中的膨胀或流化程度。2）化学性质：活性炭的化学性质一般是指活性炭的表面性质。在活性炭生产 过程中，活性炭表面形成了复杂的含氧官能团及碳氢化合物，这些官能团的存在 及数量，决定了活性炭极性强弱及吸附性能。具有弱极性、中性及非极性的活性 炭对非极性分子的吸附能力较强，而对极性分子以及离子的吸附能力比较弱。3）吸附性质：通常用来表示活性炭吸附性质的参数是碘值、糖蜜值。碘值一 般表示活性炭对小分子物质的吸附性能；糖蜜值则表示活性炭对大分子物质的吸 附性能。（2）活性炭吸附性能影响因素 活性炭吸附性能影响因素主要包括如下方面：1）活性炭的性质：活性炭的物理性质、化学性质和吸附性质均对活性炭的吸 附性能产生影响。2）吸附质的性质：吸附质的极性强弱或非极性强弱，都会影响活性炭吸附性 能。3）其它因素：包括pH、无机离子组成及含量、无机沉淀等外界因素，对活 性炭吸附性能也产生影响。4）水处理化学药剂的影响：活性炭可与某些水处理化学药剂（比如游离氯） 发生反应，也会对活性炭吸附过程产生一定的影响。16、氧化还原中化学药剂投加位置及化学氧化（预氧化、中间氧化和后氧化）的作用。答：（1）氧化还原中化学药剂的投加位置有如下三种：预氧化：投加位置在混凝前。中间氧化：投加位置在沉淀之后，过滤之前。后氧化：投加位置在过滤出水之后，消毒工艺之前。（2）三种氧化方式的作用：1）预氧化： 对水中藻类、浮游生物、色度、臭、味、有机物等具有显著去除作用； 可破坏氯化消毒副产物的前驱物质； 破坏有机物对胶体的保护作用，提高混凝效果。2）中间氧化：通常设在常规处理工艺的沉淀之后或过滤之后，作为水的深度处理手段，通 过与颗粒活性炭或生物活性炭联用，利用活性炭的良好吸附性能和生物降解功能 将氧化后形成的可生化性较高的小分子有机物、都读有害中间产物及消毒副产物 前体物进一步去除。大多采用臭氧作为氧化剂。3）后氧化： 保证饮用水卫生安全的最后一道屏障，其主要目的是消毒，即灭火水中致病 微生物。17、结合折点加氯曲线分析氯化消毒中每一区段的特征及反应方程式。（或：结合图形，简析折点加氯四个阶段的机理）答：折点加氯曲线（如图）可分为四段：1）0A段：水中杂质把氯耗尽，余氯量为零，需氯量为bl,这是由于氯被杂 质消耗，因此消毒效果不能保证。（2）AH 段：加氯后,氯与氨发生反应,有余氯存在,所以有一定的消毒效果, 但余氯为化合性氯,其主要成分为一氯胺。（3）HB 段：仍然产生化合性氯,加氯量继续增加,开始发生下列氧化还原反 应：2NH2Cl+HOClf N2 f +3HC1+H2O反应结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物,余氯反而逐渐减少,最大 到达折点 B（4）BC 段：水中氨消耗完,消耗氯的物质已经基本反应完全,开始出现自由性 余氯,该区域消毒效果最好。从整个曲线来看,到达峰点 H 时,余氯最高,但这是化合性余氯而非自由性余 氯。达到折点时,余氯最低。如继续加氯,余氯增加,此时所增加的氯是自由性 余氯。加氯量超过折点需要量时成为折点氯化。18、氯化消毒副产物主要种类及控制对策。答：（1）氯化消毒副产物主要种类有THM 三卤甲烷 HAA 卤乙酸（2）控制对策： 强化混凝：通过某些手段强化传统混凝工艺对天然有机物（DBP前驱物）的去除，从而 控制后续消毒过程中氯化消毒产物的生成量。 粒状活性炭吸附 活性炭具有优良的吸附性能，可以有效地去除没有被混凝沉淀所去除的天然有机 物和小分子有机污染物，从而能够达到通过去除氯化消毒副产物前驱物来控制其 生成量的目的。 膜过滤。水通过外接作用力通过膜层，污染物被留在膜的另一侧。选择合适的膜，可 以去除有机物，也能达到控制氯化消毒副产物的目的。另外，采取化学预氧化措施也可达到破坏氯消毒副产物的前驱物，从而减少 氯消毒副产物产生。19、活性污泥法中活性污泥微生物生长周期及活性污泥处理效果影响因素。答：（ 1）活性污泥法中活性污泥微生物生长周期主要有以下四个阶段：1）适应期：也称为延迟期或调整期，是微生物培养的最初阶段，是微生物细 胞内各种酶系统对新培养基环境的适应过程。酶系统逐渐适应新环境，个体增大， 后期细胞开始分裂，微生物开始增殖。2）对数增殖期：出现本期的环境条件是 F/M 值很高，有机物非常充分，营 养物质不是微生物增殖的限制因素。微生物以最大速率摄取有机物，也以最大速 率增殖，合成新细胞。3）减衰增殖期：也称为稳定期或平衡期。随着微生物不断增殖，有机物浓度 不断下降， F/M 值继续下降，有机物质逐渐成为微生物增殖的限制因素。4）内源呼吸期：也称衰亡期。污水中有机物持续下降，达到近乎耗尽的程度， F/M 值随之降至很低程度，微生物由于得不到充足的营养物质，开始大量地利用 自身体内储存的物质或衰亡菌体，进行内源代谢活动以维持生命活动。（ 2 ）活性污泥影响因素1）营养物质：活性污泥卫生，在其生命活动中，必须不断地从周围环境的污 水中摄取所需要的一定比例的营养物质，包括碳、氮、磷、无机盐类及某些生长 素等。一般来说，对于生活污水，微生物对氮和磷的需求量可按 BOD5:N:P=100:5:1 考虑。2）溶解氧：活性污泥法是需氧过程。若使曝气池内微生物保持正常的生理活 动，曝气池混合液溶解氧浓度一般宜保持在不低于2mg/L的程度。3）pH：微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度 条件下，微生物才能进行正常的生理活动。4）温度：温度是影响微生物生理活动的重要因素之一。温度适宜，能够促进、 强化微生物生理活动；温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。5）有毒物质（抑制物质）对微生物有毒害作用或抑制作用的物质很多，如重金属、氰化物、H2S等无 机物质和酚、醛等有机化合物。当这些物质在污水中达到一定浓度时，对微生物 的毒害与抑制作用则显露出来。20、活性污泥法运行中常见问题及控制。答：活性污泥法系统处理运行中，常见的问题及控制对策主要有如下方面：（1）污泥膨胀活性污泥工艺运行中的主要问题，随着污泥膨胀的发生，污泥的沉降性能发 生恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，澄清液稀少，污泥容易随出水流 失。发生污泥膨胀后，流失的污泥会使出水 SS 超标，若不立即采取措施，污泥 继续流失会使曝气池微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要，从而最终导致 出水水质恶化。控制措施：1）临时控制措施：污泥助沉法和灭菌法。污泥助沉法是指向发生 膨胀的污泥中加入有机或无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥的比重，使之在二 沉池内易于分离。灭菌法是指向发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝 状菌，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。2）工艺运行调节控制措施：用于运行控制不当产生的污泥膨胀。包括：供氧 调节、pH调节、营养物质调节等等。3）环境调控法：通过曝气池生态环境的改变，造成有利于菌胶团细菌生长的 环境条件，从而抑制丝状菌过度生长繁殖，将其生物量控制在合理的范围内，从 而抑制污泥膨胀的发生。（2）污泥解体当活性污泥处理系统出现处理水质混浊，污泥絮凝提微细化，处理效果变坏 等时，称为污泥解体现象。措施：应对污水量、回流量、空气量和排泥状态以及SV、MLSS、DO、污泥 负荷等指标进行检查或调整；当确定是污水中混入有毒物质时，考虑新的工业废 水混入的结果，查明来源并进行局部处理。（3）污泥腐化二沉池污泥长期滞留而厌氧发酵产生 H2S、 CH4 等气体，致使大块污泥上浮。措施：通过加大二沉池池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底； 清楚死角，加强排泥等。（4）污泥上浮由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高，但却没有很好的反硝化，因而 污泥在二沉池底部产生反硝化，产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低， 整块上浮。措施：增加污泥回流量，及时排除剩余污泥；降低混合液污泥浓度，缩短污 泥龄和降低溶解氧；适度曝气。（5）泡沫问题泡沫问题是活性污泥法处理厂运行中常见的现象，可分为化学泡沫和生物泡 沫两类。措施：化学泡沫可以喷水消泡或投加除沫剂，也可风机机械消泡。生物泡沫 主要以预防为主。（6）异常生物相工艺控制不当或入水水质水量突变，会造成异常生物相。措施：观察钟虫等正常微生物的变化，进行监控；调节水质，保持水质水量 正常稳定。21、活性污泥法脱氮原理（污水生物脱氮原理）或：污水处理中脱氮工艺及其原理答：活性污泥法生物脱氮是通过细菌等微生物的生理活动从污水中摄取满足其需要量的氮和磷。其氮转化过程包括：同化、氨化、硝化和反硝化。（1）同化作用 污水生物处理中一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组分。（2）氨化作用 有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨氮。氨化菌为异养菌，一 般氨化过程与微生物去除有机物同时进行，有机物去除结束时，已经完成氨化过 程。（3）硝化作用 由种类非常有限的自养微生物完成，分成两步：氨氮首先由亚硝化单胞菌氧 化为亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化杆菌氧化为硝酸氮。这两种细菌统称为硝 化细菌。其影响因素主要有：温度、溶解氧、碱度和 pH、C/N 比、有毒物质。（4）反硝化过程 由一群异养微生物完成的生物化学过程。在缺氧条件下，将亚硝酸氮和硝酸 氮还原成气态氮或N20、NO。参与这一过程的细菌是反硝化细菌。其影响因素是：温度、溶解氧、碱度和pH、碳源有机物、C/N比、有毒物质。22、间歇式活性污泥法（SBR法）的工作原理（或流程/工序）。答： SBR 工艺运行工况是以间歇操作为主要特征。分为进水、反应、沉淀、排 水和闲置等五个阶段。（1）进水阶段 污水注入之前，反应器内存在较高浓度的活性污泥混合液，污水注满后再进 行反应，反应器起到水质调节作用。一边进水一边曝气，对有毒物质或高浓度有 机污水具有缓冲作用。（2）反应阶段包括曝气与搅拌混合。 SBR 法在时间上灵活控制，不仅很容易实现好氧、缺 氧与厌氧交替的环境条件，而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污 泥龄，强化有机物降解、硝化反应和除磷菌过量摄取磷过程的顺利完成。（3）沉淀阶段 停止曝气或搅拌，使混合液处于静止状态，活性污泥与水分离，沉淀效果一般较好。沉淀时间为1h足够。（4）排水阶段 经过沉淀产生的上清液，作为处理水出水，一直排放到最低水位。反应池下 部的活性污泥大部分为下个处理周期使用，还可根据需要排放剩余污泥。（5）闲置阶段 待机阶段，处理水排放后，反应器处于停滞阶段，等待下一个操作运行。注：BAF （曝气生物滤池）、氧化沟（三类）、AB、SBR、生物氧化床、UASB （三相分离器）的原理、运行方式、特点【请务必认真整理一下，确保大部分都能说得出来】23、生物膜法基本流程及各部分作用。 答：（1）生物膜法基本流程见如图：（2）各部分作用：初沉池：主要是去除大部分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对 孔隙小的填料是必要的。二沉池：作用是去除脱落的生物膜，提高出水水质。出水回流：主要作用是当进水浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流， 以稀释进水有机物浓度和提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲 刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合 适的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。24、生物膜法的特征及日常运行管理。答：（1）生物膜法的特征主要包括如下方面：1）微生物相方面的特征： 生物膜中微生物多样化，能够存活世代时间较长的微生物； 生物的食物链较长：在生物膜上栖息高层次营养水平的生物，形成的食物 链要长于活性污泥法。 分段运行于优势均属：生物膜法多分段运行，在正常运行条件下，每段都 繁衍与本段污水水质相适应的微生物，并形成优势均属。2）处理工艺方面的特征 耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性； 微生物量多，处理能力大，净化功能强； 污泥沉降性能良好，易于沉降分离； 能够处理低浓度污水 易于运行管理，节能，无污泥膨胀问题3）存在的缺点 需要较多的填料支撑和支撑结构，导致基建费用增加； 出水常携带较大的脱落的生物膜片，降低出水的澄清度； 活性生物量较难控制，在运行方面灵活性较差。（2）日常运行管理生物膜法处理系统日常运行管理主要包括：1）生物膜的培养与驯化：生物膜的培养即挂膜是生物膜法的重要步骤，一般 有闭路循环法和连续法两种。挂膜之后需要对生物膜进行驯化，使之适应工业废 水环境。2）生物膜处理系统的运行管理 需要注意以下问题：防止生物膜过厚；维持较高的DO；减少出水悬浮物浓度。其中，防止生物膜过厚可采取：加大回流量，借助水力冲脱过厚的生物膜； 二级滤池串联，交替进水；低频加水，使布水器转速减慢。 生物膜法的日常管理 生物膜法的操作简单，一般只要控制好进水量、浓度、温度及所需投加的营 养等，处理效果较稳定，微生物生长情况良好。在运行中应经常检查布水装置及滤料是否有堵塞现象；还需要对水质水量严 格控制；注意观察分层现象。25、好氧、厌氧生物处理的对比。答：（1）好氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物， 使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状 与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提 供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质（细胞质）， 即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增 长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程 中，生物污泥经固液分离后，需进行进一步处理和处置。好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较 小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者 说 BOD 浓度小于 500mgL 的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。（2）厌氧生物处理在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物 处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化 合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化 为ch4,这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为co2、h2o、nh3、 H2S 等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质 的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增 长率小得多。优缺点：1）优点：能耗少、运行费低；污泥产量少；营养盐需要少；产生甲 烷，可作为潜在的能源；可消除气体排放的污染；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；厌氧污泥可长期储存，添加底物后可实现快速 响应。2）欲达到理想的生物量启动周期长；有时需要提高碱度；常需进一步通过好氧生物处理达到排放要求；低温条件下降解速率低；对某些有毒物质敏 感；产生臭味和腐蚀性物质。26、厌氧生物处理法的优缺点。答：（1）优点 能耗少、运行费低；污泥产量少；营养盐需要少；产生甲烷，可作为潜在的 能源；可消除气体排放的污染；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；厌氧污泥可长期储存，添加底物后可实现快速响应。（2）缺点 欲达到理想的生物量启动周期长；有时需要提高碱度；常需进一步通过好氧 生物处理达到排放要求；低温条件下降解速率低；对某些有毒物质敏感；产生臭 味和腐蚀性物质。27、污水厌氧生物处理的四阶段理论及各阶段的影响因素。答：目前人们将污水厌氧生物处理过程归纳为四个阶段。（1）水解阶段 水解是复杂的非溶解性有机物在产算细菌胞外水解酶的作用下被转化为简单 的溶解性单体或二聚体过程。水解过程的影响因素，主要有温度、水力停留时间，有机物质组成成分，有 机质颗粒的大小，pH,氨浓度，水解产物浓度等等。（2）产酸发酵阶段 发酵是有机物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程。产酸发酵细菌将水解产物转化为以挥发性脂肪酸 VFA 和醇为主的末端产物，同时产生新的细 胞物质，这一过程也称为酸化。产酸发酵的末端产物组成的影响因素：厌氧生态条件、底物种类、参与微生 物的种类。（3）产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段是将产酸发酵阶段 2C 以上的有机酸（除乙酸）和醇转化为 乙酸、氢气、二氧化碳的过程，并产生新的细胞物质。（4）产甲烷阶段由严格专性的产甲烷细菌将乙酸、甲酸、甲醇等转化为CH4和C02的过程。 产甲烷阶段的影响因素主要有：微生物的种类、底物种类及浓度等。 注意：如果问的是两阶段理论，则回答第（2）、（4）两点。28、影响废水厌氧生物处理中产酸细菌的主要生态因子。答：主要生态因子有：（1）pH:不但影响产酸发酵的代谢速率及生长速度，而且影响发酵类型。（ 2）氧化还原电位 ORP：ORP 高低主要影响着生物种群中专性厌氧和兼性 厌氧细菌的比例。（3）碱度：足够的碱度可保证系统具有良好的缓冲能力，避免pH迅速降低 导致某些厌氧细菌受到抑制。(4) 温度：温度对微生物的生长和代谢速率普遍有较大影响。(5) 水力停留时间和有机负荷：有机负荷对产酸细菌的影响不是很大，在正 常范围内，产酸细菌可发货良好的作用。水力停留时间过短将影响底物的转化程 度，出水中含油较多的未完全降解的底物，同时相对密度较小的微生物絮体很容 易随水流出。29、影响废水厌氧生物处理中产甲烷细菌的主要生态因子。 答：产甲烷阶段是厌氧生物处理的主要限速步骤，原因在于产甲烷细菌生理、生态上 的特性，包括：(1) pH:产甲烷细菌对环境pH变化的适应能力差，具有一定的范围限度。(2) 氧化还原电位ORP：无氧环境是严格厌氧的产甲烷细菌繁殖的最基本 条件之一。(3) 有机负荷率：直接反映了底物与微生物之间的平衡关系，是生物处理中 主要控制参数。(4) 温度：一般认为厌氧生物适应的温度范围较宽(583C),最适宜的温 度存在中温区(3039C )和高温区(5060C)。(5) 污泥浓度：生物反应器中活性微生物保有量高，反应器转化率及允许承 受的有机负荷率就高。(6) 碱度：对产甲烷细菌影响较大，对产甲烷细菌的生存条件pH有缓冲作 用。(7) 接触与搅拌：搅拌是提高底物传质到细菌表面过程的速率重要因素之一。( 8)营养：厌氧细菌由于生长速率低，对氮、磷等营养盐要求较少， COD：N： P 控制在 500:5:1 为宜。(9)抑制物和激活剂：工业废水中含有的重金属、氨氮、有毒有机物等对厌 氧细菌的生长可能起到刺激作用，但超过一定的浓度界限后，又会微生物的生长 起到抑制作用。30、稳定塘概念、净化机理及影响因素。答：( 1)稳定塘概念：稳定塘又称氧化塘，是人工适当修正或人工修建的设有围堤和防渗层的污水 池塘，主要依靠自然生物净化功能。污水在塘内流动缓慢，贮存时间较长，以太阳能为初始能源，通过污水中存 活的微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染 物得以降解。( 2)净化机理：与自然水体的自净机理十分相似。1) 稳定塘生态系统：稳定塘存在由生物和非生物组成的生态系统。生物部分 主要有细菌、藻类、原生动物、后生动物、高等水生植物及水生动物。非生物部 分主要包括光照、水力、温度、有机负荷、pH、DO、氮和磷等。在稳定塘中对 有机污染物降解起主要作用的是好氧、兼性和厌氧的异养细菌，以有机化合物为 碳源，以这些物质分解过程中产生的能量为能源。藻类通过光合作用，利用CO2, 产生氧气，与菌类形成菌藻互生体系。菌藻互生体系是稳定塘内最基本的生态系统。2) 稳定塘对污水的净化作用： 稀释作用：通过扩散作用稀释污水，降低了污染物浓度。 沉淀和絮凝作用：悬浮物在稳定塘内自然沉淀，塘内生物的分泌物具有一 定的絮凝作用。 微生物的代谢作用：异养型好氧菌和兼性菌代谢去除大部分有机物。沉于 池底的难降解有机物，在厌氧微生物作用下，进一步降解。 浮游生物的作用：稳定塘内存活的浮游生物也从不同的方面发挥净化作用。 水生微管束植物的作用：通过吸收氮、磷营养物质、根部富集重金属、为 微生物提供生长介质、向水体供氧等途径实现水质净化。31、土地处理系统的概念与净化机理。答：（1）土地处理系统的概念：污水有节制地投配到土地上，通过土壤植物系统的物理的、化学的、生物 的吸附、过滤与净化作用和自我调节功能，使污水可生物降解的污染物得以降解、 净化，氮、磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物生长并获得增产。（2）净化机理： 物理过滤：土壤颗粒间的空隙具有截流、滤除水中悬浮颗粒的性能。 物理吸附与物理化学吸附：在非极性分子之间范德华力的作用下，土壤中 黏土矿物颗粒能够吸附土壤中的中性分子。部分离子与土壤中的无机胶体和有机 胶体颗粒发生螯合作用。 化学反应与化学沉淀：重金属离子与土壤某些组分进行化学反应生成难溶 性化合物而沉淀。 微生物的代谢作用下的有机物分解：在土壤中存在种类繁多、数量巨大的 土壤微生物，对土壤颗粒固体和溶解性有机物具有较强的降解能力。 植物吸附和吸收作用：在慢速渗滤土地处理系统中，污水中营养物质主要 靠作用吸附和吸收去除。32、污泥处理处置原则、方法及有效利用途径。答：（1）污泥处理处置原则污泥处理处置的一般原则是达到如下目的：减量化、稳定化、无害化和资源 化。减量化：污泥呈液体，含水率很高，体积很大，不利于储存和运输，需要进 行减量化。稳定化：污泥中有机物含量达 6070%，易腐败发臭，为了便于污泥储存利 用和避免恶臭产生，需要对污泥进行稳定化处理。无害化：污泥中，尤其是初沉污泥中，含油大量病原微生物、寄生虫卵及病 毒等，易造成传染病传播；污泥中含有的重金属及有毒有害物质，通过渗滤液或 挥发溶液造成二次污染。因此，污泥处置过程中必须考虑无害化原则。资源化：将污泥通过处理后广泛用于农业生产、建筑材料制造、燃料等方面。（2）污泥处理与处置的基本方法主要有： 浓缩：利用重力或气浮方法尽可能多地分离出污泥中的水分。 稳定：利用消化，即生物氧化方法将污泥中的有机固体物质转化为其他惰 性物质，以免在用作土地改良剂或其他用途时，产生臭味和危害健康；或采用消 毒方法，暂时抑制微生物的代谢避免恶臭。 调理：利用加热或化学药剂处理污泥，使污泥中的水分容易分离。 脱水：用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分进一步分离，减少污泥体 积，降低储运成本；或利用焚化等方法将污泥固体物质转化为更稳定的物质。（3）有效利用途径 农田绿地利用：污泥中含有丰富的植物所需要的肥分及改善土壤所需要的 有机腐殖质，故污泥作为农田绿地利用是最佳的最终处置方法。 建筑材料利用 污泥的建筑材料利用主要有制砖和制纤维板材等。 填埋 污泥可单独填埋或与其它废弃物（如垃圾）一起填埋，污泥填埋之前需经过稳定处理。33、城市污水处理工艺系统的组成。答：城市污水处理工艺系统按处理程度划分，可分为一级处理系统、二级处理系 统和深度处理系统。（1）城市污水一级处理系统 城市污水一级处理作用是去除污水中的固体污染物质。系统主要由格栅、沉砂池和沉淀池组成。（2）城市污水二级处理系统： 二级处理系统是城市污水厂的核心，主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的B0D5、SS去除率达到8595%，出水 一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。活性污泥法、生物膜法等都是污水二级 处理系统。（3）城市污水的深度处理系统 为了进一步减少向天然水体排放的污染物量，特别是为了污水再生回用，有时需要对二级处理出水再进行进一步的深度处理。