排水习题课资料课件

中期复习第一章 污水的性质与污染指标第二章 水体污染与自净第三章 污水的物理处理第四章 活性污泥法6/21/20241第一章污水主要分哪几类？城市污水的排放为什么会使水环境恶化？反映污水污染程度的指标包括哪三大类？每大类各有哪些指标？污水中含氮化合物的分类及互相间的转化及关系如何？含氮有机物的好氧分解分两个过程：氨化和硝化，生活污水的BOD5与哪个阶段相配？氨化与硝化能否同时进行？简述BOD、COD、TOD、TOC的基本概念及相互关系。可生物降解有机物的氧化分哪两阶段？各有何特点？这两阶段与BOD的关系？6/21/20242污水分类：生活污水：人们日常生活中用过的水，包括：厕所、浴室、盥洗室、厨房食堂、公共建筑等处排放的水。工业废水：工业生产过程中排放的污水，来自工业生产的各个工段。包括：生产废水和生产污水城市污水排放所产生的危害：城市污水中含有大量的有机物，直接排放水体后由于有机物的分解需消耗水中大量的溶解氧，导致水中的溶解氧大大降低，最终导致鱼虾死亡、水体发臭，使水体失去原来的平衡净化能力，使水环境恶化。6/21/20243反映污水污染程度的指标：物理指标：水温、色度、臭味、固体含量；化学指标：无机物包括：酸碱度、氮、磷、无机盐及重金属；有机物污染指标：生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳；生物污染指标：大肠菌群总数、大肠杆菌、病毒及细菌总数。6/21/20244污水中氮化合物有：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；有机氮不稳定容易在微生物作用下分解成其他三种。在无氧的条件下分解为氨氮，在有氧的条件下分解为氨，再分解为亚硝酸氮和硝酸氮。生活污水的BOD5与氨化过程相匹配。氨化和硝化不是同时进行。一般在碳化阶段后5到10天才产生一定数量的硝化菌。6/21/20245BOD：在水温在20度情况下，由于微生物（主要是细菌）的生命活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧COD：用强氧化剂，在酸性条件下，将有机物氧化成CO2和H2O所消耗的氧量TOD：有机物主要组成元素C、H、O、N、S等氧化后，产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量TOC：在900度的高温下，将有机物所含的碳氧化成CO2并折算成含碳量TODCODBODTOC可生物降解的过程：第一阶段：碳氧化阶段，在异氧菌的作用下，含碳有机物被氧化成二氧化碳和水，含氮有机物被氧化成氨气；第二阶段，硝化阶段，在自养菌的作用下，氨气被氧化成NO2-和水，再在自养菌的作用下，NO2-被氧化成NO3-。两个过程都能释放出微生物活动所需的能。碳化过程与BOD有关。6/21/20246第二章什么是水体污染？水体的热污染会造成什么后果？水体富营氧化的危害及形成的主要原因是什么？什么是水体的自净？水体的自净过程按机理可分为哪三大类？河流水体的主要自净机理是什么？氧垂曲线主要描述什么作用与过程？污水处理按处理原理和处理程度是如何分类的？6/21/20247水体污染：是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水的物理、化学和生物性质发生改变，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。6/21/20248水体热污染的危害a 水体的饱和溶解氧与水体的温度成反比，水体温度升高，水中的溶解氧含量降低，水体的亏氧量也随之减少，故大气中的氧向水体传递的速率变慢。此外，由于水温升高，水生生物的耗氧速率加快，加速水体溶解氧的消耗，造成鱼类和水体生物的窒息死亡，使水质迅速恶化b 导致水体化学反应加快可引发水体的物理化学性质变化，臭味加剧c 使水体的细菌繁殖加快d 加速藻类的繁殖6/21/20249水体富营养化的危害：富营养化导致水体藻类大量疯长，隔绝水面与大气之间的复氧，加上藻类自身死亡和腐化，消耗溶解氧，使水体溶解氧迅速降低。藻类堵塞鱼腮和缺氧，造成鱼类窒息死亡。死亡的藻类和鱼类不断沉积于水体底部，逐渐淤泥，最终使水体演变成沼泽和旱地。形成原因主要是，水体中含有大量的氮和磷6/21/202410水体自净：污染物随污水排入水体后，经过物理、化学和生物的作用，使污染物浓度降低或总量减少，受污染的水体部分或完全地恢复原状水体自净的三机理：物理净化作用，化学净化作用和生物化学作用6/21/202411水体自净的主要机理是：生物化学作用氧垂曲线主要描述需氧污染物排入水体后发生生物化学分解作用，在分解过程中消耗水中的溶解氧。在受污染的水体中，有机物的分解过程制约着水体溶解氧变化的过程。6/21/202412污水处理按处理原理可分为：物理、化学和生物法污水处理按处理程度可分为：一级、二级和三级处理。6/21/202413第三章沉淀法在污水处理工艺有哪四种用法？沉淀池按结构形式主要分哪几种？简述沉淀的四种基本类型及各自特点。简述理想沉淀池。画图推导斯托克斯定律并叙述影响颗粒沉降的因素。计算题1计算题2 6/21/202414某城市污水处理厂平流沉淀池设计最大水量10000m3/d，入口悬浮物浓度为C0=250mg/l，试设计该平流沉淀池，使处理后的污水中悬浮物浓度C1不超过50mg/l，沉淀污泥的含水率为97%，沉淀速度0.5mm/s，沉淀时间70min。6/21/202415某城镇设计人口15000人，设计最大流量Qmax=0.0325m3/s，每人每天产生的湿污泥量为0.5升，污泥排放时间T=2d，采用竖流式沉淀池作为初沉池，试设计各部分尺寸。已知：中心筒内流速v0=30mm/s，中心管下端与反射板间隙流速v1=20mm/s，污水在沉淀池内沉速v=0.7mm/s，沉淀时间t=1.5hr。6/21/202416沉淀法在污水处理中的四种用法：a 用于废水的预处理 b 用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理 c 用于生物处理的固液分离 d 用于污泥处理阶段的污泥浓缩 沉淀池按结构可分为：平流式、竖流式、辐流式、斜板沉淀池等6/21/202417 a 自由沉淀：颗粒在沉淀过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。b 絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中，其尺寸和质量均会随深度的增加而增大，沉速也随深度增加而增大。c 拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大时，在下沉过程中将彼此干扰，在清水和浑水之间形成明显的交界面，并逐渐向下移动。d 压缩沉淀：颗粒间互相支撑，上层颗粒在重力作用下，挤出下层的间隙水，使污泥得到浓缩。6/21/202418理想沉淀池的假定条件理想沉淀池的假定条件：进出水均匀分布在整个横断面，亦即沉淀池中各进水断面上各点进出水均匀分布在整个横断面，亦即沉淀池中各进水断面上各点流速均相同；流速均相同；悬浮物在沉淀过程中以等速下沉；悬浮物在沉淀过程中以等速下沉；悬浮物在沉降过程中的水平分速度等于水流速度，水流是稳定的。悬浮物在沉降过程中的水平分速度等于水流速度，水流是稳定的。悬浮物落到池底污泥区悬浮物落到池底污泥区，不再上浮，即被除去。，不再上浮，即被除去。6/21/202419重力：重力：浮力：浮力：阻力：阻力：Stokes公式公式6/21/202420第四章叙述生物处理的基本概念，活性污泥中主要有哪些微生物？叙述SV与SVI的概念及相互关系；测定SVI的意义何在？若曝气池中的污泥浓度为2200mg/l，混合液在100ml量筒内经30min沉淀的污泥量为18ml，计算污泥指数、所需回流比和回流污泥浓度。构成活性污泥法的三要素是什么？相互间关系如何？试比较推流式曝气池和完全混合式曝气池的优缺点。6/21/202421试比较普通活性污泥法、吸附再生法的特点。按微生物的生长速度，其生长可认为哪四个周期？试述曝气系统的分类及组成，空气扩散装置在曝气池中的主要作用是什么？什么是污泥膨胀，如何控制？绘图说明间歇式活性污泥法（简称SBR法）的运行过程及其优缺点。AB法的主要工艺特征是什么？总结归纳活性污泥净化反应影响因素.在工艺设计时，传统法曝气池中混合液污泥浓度的选择应当从哪几个方面考虑？其浓度范围大致为多少为宜？双膜理论的基本内容？6/21/202422某城市污水设计流量Q=10000m3/d，进水BOD5平均浓度为300mg/l，若用4座完全混合式曝气池，去除率90%，求每个曝气池容积和理论需氧量。取Ls=0.5kgBOD/kgMLVSSd，MLSS=4000mg/l，MLVSS/MLSS=0.76，a=0.6，b=0.07。6/21/202423某城镇污水量为20000m3/d，原污水经初沉池处理后BOD5值为150mg/L，要求处理水BOD5值为20mg/L，去除率为87%，求鼓风曝气时的 供 气 量。有 关 的 设 计 参 数 如 下：XV=2000mg/L，曝气池出口处溶解氧浓度为2mg/L，计算水温25。有关的各项系数为：a=0.5，b=0.1，=0.85，=0.95，=1，EA=10%。查表可知Cs（20）=9.17 mg/L，Cs（25）=8.4 mg/L。经计算曝气池有效容积为3000m3，空气扩散装置安设在水下4.5m处。6/21/202424某市有居民25万人，排水定额为120L/人d，拟新建以活性污泥法二级处理为主体的污水处理厂，要求处理后出水中的 BOD5为25mg/L。已知每人每天产生的BOD5为25g，初沉池对BOD5的去除率为20%，K2=0.0185，b=0.09，Xa=0.4,Ce=20mg/L,f=0.75,SVI=100,R=50%,r=1.2,试计算曝气池的有效容积。6/21/202425生物处理的基本概念：利用微生物分解氧化有机物的功能，并采取一定人工措施，创造有利于微生物的生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高其分解氧化有机物的效率的一种废水处理方法。活性污泥中的微生物有：细菌、真菌、原生动物和后生动物6/21/202426SV：污泥沉降比，是指曝气池混合液沉淀30分钟后，沉淀污泥与混合液体积之比（以%表示）。SVI：污泥体积指数，指曝气池混合液经30分钟沉淀后1克干污泥所占的体积（以毫升表示）。SVI=SV/MLSS测定污泥体积指数的意义：污泥指数反映活性污泥的疏散程度和凝聚，沉降的性能。6/21/202427构成活性污泥法的三个要素：起吸附和氧化作用的微生物、污水中的有机物、溶解氧三要素的关系：没有充足的溶解氧，耗氧微生物既不能生存也不能发挥氧化作用；没有充足的有机物耗氧微生物的新陈代谢缺乏食料。6/21/202428推流式曝气池的特点：推流式曝气池的特点：（a）废水中污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；（b）推流式曝气池可采用多种运行方式；（c）曝气池可以做的比较大，不易产生短路，适合于处理量比较大的情况；（d）氧的利用率不均匀，入流端利用率高，出流端利用率低，会出现池尾供气过量的现象，增加动力费用。完全混合式曝气池的特点：完全混合式曝气池的特点：（a）抗冲击负荷的能力强，池内混合液能对废水起稀释作用。（b）由于全池需氧要求相同，能节省动力；（c）有时曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；（d）连续进水、出水可能造成短路，易引起污泥膨胀（e）池子体积不能太大，因此一般用于处理量比较小的情况，比较适宜处理高浓度的有机废水。6/21/202429普通活性污泥法的特点：a 因为普通活性污泥法耐冲击负荷差，进水水质水量变化剧烈时运行困难，因此适应于大中型污水处理厂，日处理能力在20万立方米以上的污水处理厂。b 本工艺主要对含碳有机物的去除，对氮磷的去除率较低。c 本工艺剩余活性污泥量较大，污泥处理、处置费用比较高。d 当活性污泥中丝状微生物大量繁殖时，使二沉池的沉降性能下降，结果出现污泥膨胀现象。吸附再生法的特点：a 污水与活性污泥在吸附池内接触的时间较短，吸附池的容积较小，再生池接纳的是已排除剩余污泥的回流污泥，因此再生池的容积也小；b 本工艺对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力，吸附池内的污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥补救。6/21/202430微生物的生长周期适应期 对数增长期 减速增长期 内源呼吸期6/21/202431曝气系统的分类：鼓风和机械曝气曝气系统得组成：鼓风机、空气管道、空气扩散装置空气扩散装置在曝气池中的作用：（1）充氧：将空气中的氧转移到曝气池混合液中，供微生物所需（2）搅拌，混合：使混合液中活性污泥、氧气、污水充分混合接触，并防止活性污泥沉淀。6/21/202432污泥膨胀：由于某种原因使活性污泥沉降性能恶化，SVI不断上升，沉淀池污泥面不断上升，造成污泥流失，曝气池的MLSS浓度下降，从而破坏正常的处理工艺操作。控制：控制曝气量，保证曝气池内适量的溶解氧调整pH氮磷的比例失调，可适量投加氮和磷化合物投加化学药剂城市污水厂的污水在经过沉沙池后，跳越初沉池，直接进入曝气池6/21/202433SBR法的优点：法的优点：1）构构筑筑物物少少，投投资资省省，占占地地少少，设设备备少少，维维护护方方式式简简便便：2）曝曝气气时时间间短、效率高：短、效率高：3）出水水质好：）出水水质好：4）可除）可除P脱脱N：5）运行灵活，适应性强）运行灵活，适应性强：nSBR法的缺点：法的缺点：1）自自动动化化控控制制要要求求高高；2）对对排排水水设设备备要要求求高高；3）后后处处理理设设备备要要求求大大；4）总扬程增加）总扬程增加6/21/202434AB法的主要工艺特征为：法的主要工艺特征为：1）全系统 共设预处理段、A段和B段。在预处理段只设格栅、沉砂池等简易处理设备，不设初沉池；2）A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和二沉池组成；3）A段和B段各自拥有独立的污泥回系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特的适于本段水质的微生物种群。影响因素：影响因素：营养物质（BOD:N:P=100:5:1）、溶解氧含量、pH值、水温、有毒物质等污泥浓度的控制因素：污泥浓度的控制因素：供氧的经济与可能性、活性污泥的凝聚沉淀性能、沉淀池与回流设备的造价。其浓度范围大致为2000-3000mg/L。6/21/202435双膜理论的基本内容：(1)在气、液两相接触的界面两侧存在着处于层流状态的气膜和液膜，在其外侧则分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态。气体分子以分子扩散方式从气相主体通过气膜与液膜而进人液相主体。(2)由于气、液两相的主体均处于紊流状态，其中物质浓度基本上是均匀的，不存在浓度差，也不存在传质阻力，气体分子从气相主体传递到液相主体，阻力仅存在于气、液两层层流膜中。(3)在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，它们是氧转移的推动力。(4)在气膜中，氧的传递动力很小，PgPi；氧转移的决定性阻力集中在液膜上，即CS-Ci。6/21/202436