【正文】 中加入起泡劑，可以保證氣浮操作中泡沫的穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)微氣泡和顆粒的粘附性能。 8．氣固比的定義是什么？如何確定適當(dāng)?shù)臍夤瘫龋? 答：氣固比（а）的定義是溶解空氣量（ A）與原水中懸浮固體含量（ S）的比值，可用下式表示： 氣固比即溶解空氣量與原水中懸浮固體含量的比值。 氣固比的選用涉及到出水水質(zhì)、設(shè)備、動力等因素。從節(jié)能考 慮并達(dá)到理想的氣浮分離效果，應(yīng)對所處理的廢水進(jìn)行氣浮試驗(yàn)來確定氣固比，如無資料或無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，一般取用 ～ ，廢水懸浮固體含量高時(shí)，可選用上限，低時(shí)選用下限。剩余污泥氣浮濃縮使氣固比一般采用 ～ 。 9．在廢水處理中，氣浮法與沉淀法相比較，各有何缺點(diǎn)？ 氣浮法：能夠分離那些顆粒密度接近或者小于水的細(xì)小顆粒，適用于活性污泥絮體不易沉淀或易于產(chǎn)生膨脹的情況，但是產(chǎn)生微細(xì)氣泡需要能量，經(jīng)濟(jì)成本較高。 沉淀法：能夠分離那些顆粒密度大于水能沉降的顆粒，而且固液的分離一般不需要能量，但是一般 沉淀池的占地面積較大。 沉淀法它是利用水中懸浮顆粒的可沉淀性能在重力場的作用下，以達(dá)到固液分離的一種過程。主要去除污水中的無機(jī)物，以及某些比重較大的顆粒物質(zhì)。浮上法是一種有效的固 — 液和液 — 液分離方法，特別對那些顆粒密度或接近或小于水的以及非常細(xì)小顆粒，更具有特殊優(yōu)點(diǎn)。與氣浮法相比較，沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是這一物理過程簡便易行，設(shè)備簡單，固液分離效果良好。與沉淀法相比較氣浮法的優(yōu)點(diǎn)： 1）氣浮時(shí)間短，一般只需要 15 分鐘左右，去除率高； 2）對去除廢水中的纖維物質(zhì)特別有效，有利于提高資源利用率，效益好； 3）應(yīng)用范圍廣。它們 缺點(diǎn)是都有局限性，單一化。 11．如何改進(jìn)及提高沉淀或氣浮分離效果？ 答：由式 可知，通過采取相應(yīng)的措施，增大懸浮顆粒的直徑，減小流體的黏度等都能提高沉淀或氣浮分離效果。如：通過混凝處理增大顆粒粒徑，提高水溫以減小水的黏度。另外，也可以減小氣泡直徑來提高氣浮分離效果。 為了提高氣浮的分離效果，要保持水中表面活性物質(zhì)的含量適度，對含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時(shí)，除應(yīng)用投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行電中和方法外，還可用向水中投加浮選劑，使顆粒的親水性表面 改變?yōu)槭杷?，使其能與氣泡粘附。 影響沉淀分離效果的因素有沿沉淀池寬度方向水流速度分布的不均勻性和紊流對去除率的影響，其中寬度方向水流速度分布的不均勻性起主要作用。所以為了提高沉淀的分離效果，在沉淀池的設(shè)計(jì)過程中，為了使水流均勻分布，應(yīng)嚴(yán)格控制沉淀區(qū)長度，長寬比，長深比。 第十一章、污水的生物處理基本概念 1．簡述好氧和厭氧生物處理有機(jī)污水的原理和使用條件。 答： 好氧生物處理 ：在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物（以溶解狀與膠體 狀的為主），作為營養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級釋放能量，最終以低能位的無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進(jìn)一步處置。適用于中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說 BOD5濃度小于 500mg/L 的有機(jī)廢水。 厭氧生物處理 ：在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡單的化合物，同時(shí)釋放能量。適用于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般 BOD5≥ 2020mg/L）。 2．某種污水在一連續(xù)進(jìn) 水和完全均勻混合的反應(yīng)器進(jìn)行處理，假設(shè)反應(yīng)是不可逆的，且符合一級反應(yīng)（ v=kSA），反應(yīng)速率常數(shù) k為 ,求解當(dāng)反應(yīng)池容積為 20 m反應(yīng)效率為 98%時(shí)，該反應(yīng)器能夠處理的污水流量為多大？ 解：設(shè) Q 為污水流量， S 為底物濃度：則 Q*S=20*v=k*S*20 則 :Q=20k=*20=3m3/d Q(實(shí) )=Q/98%=3．簡述城鎮(zhèn)污水生物脫氮過程的基本步驟。 答： 微生物經(jīng)氨化反應(yīng)分解有機(jī)氮化合物生成 NH3,再在亞硝化菌和硝化菌的作用下，經(jīng)硝化反應(yīng)生成（亞）硝酸鹽，最后經(jīng) 反硝化反應(yīng)將（亞）硝酸鹽還原為氮?dú)?。?dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時(shí)，同化作用也可能成為脫氮的主要途徑。 污水生物脫氮過程氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用。 （ 1）氨化：微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化反應(yīng)。在氨化微生物作用下，有機(jī)氮化合物在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。 （ 2）硝化反應(yīng)：在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（ NO2— ）和硝酸鹽（ NO3）。 （ 3）反硝化反應(yīng)：在缺氧條件下， NO2和 NO3在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)狻? 4．簡述生物除磷的原理。 答：在厭氧－好 氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中，得用聚磷微生物具有的厭氧釋磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過排放含有大量富磷污泥而達(dá)到從污水中除磷的目的。 第十二章、活性污泥法 1．活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？ 答： 活性污泥是指由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。 活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機(jī)廢水一類好氧生物的處理方法。 活性污泥法處理流程包括曝氣池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系 統(tǒng)等基本組成部分。 活性污泥法處理流程具體流程見下圖： 廢水經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)入曝氣池與池內(nèi)的活性污泥混合成混合液，并在池內(nèi)充分曝氣，一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與活性污泥充分接觸；另一方面，通過曝氣，向活性污泥供氧，保持好氧條件，保證微生物的正常生長。廢水中有機(jī)物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液進(jìn)入二次沉淀池，進(jìn)行固液分離，凈化的廢水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流到曝氣池進(jìn)口，與進(jìn)入曝氣池的廢水混合。 2．常用的活性污泥法曝氣池的基本形式有哪些？ 答：曝氣池實(shí)質(zhì)上是 一個(gè)反應(yīng)器，它的池型與所需的水力特征及反應(yīng)要求密切相關(guān)，主要分為推流式、完全混合式、封閉環(huán)流式及續(xù)批式四大類。 推流式曝氣池： 污水及回流污泥一般從池體的一端進(jìn)入，水流呈推流型，底物濃度在進(jìn)口端最高，沿池長逐漸降低，至池出口端最低。 完全混合式曝氣池： 污水一進(jìn)入曝氣反應(yīng)池，在曝氣攪拌作用下立即和全池混合，曝氣池內(nèi)各點(diǎn)的底物濃度、微生物濃度、需氧速率完全一致。 封閉環(huán)流式反應(yīng)池 ：結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài)的特點(diǎn)，污水進(jìn)入反應(yīng)池后，在曝氣設(shè)備的作用下被快速、均勻地與反應(yīng)器中混合液進(jìn)行混合，混合后的水在封閉的溝渠 中循環(huán)流動。封閉環(huán)流式反應(yīng)池在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)推流式，而在長時(shí)間內(nèi)則呈現(xiàn)完全混合特征。 序批式反應(yīng)池（ SBR）： 屬于“注水 反應(yīng) — 排水”類型 的反應(yīng)器，在流態(tài)上屬于完全混合，但有機(jī)污染物卻是隨著反應(yīng)時(shí)間的推移而被降解的。其操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，所有處理過程都是在同一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行，混合液始終留在池中，從而不需另外設(shè)置沉淀池。 3．活性污泥法有哪些主要運(yùn)行方式？各運(yùn)行方式有何特點(diǎn)？ 答： 傳統(tǒng)推流式： 污水和回流污泥在曝氣池 的前端進(jìn)入，在池內(nèi)呈推流式流動至池的末端，充氧設(shè)備沿池長均勻布置，會出現(xiàn)前半段供氧不足，后半段供氧超過需要的現(xiàn)象。 漸減曝氣法 ：漸減曝氣布置擴(kuò)散器，使布?xì)庋爻踢f減，而總的空氣量有所減少，這樣可以節(jié)省能量，提高處理效率。 分步曝氣 ：采用分點(diǎn)進(jìn)水方式，入流污水在曝氣池中分 3— 4 點(diǎn)進(jìn)入，均衡了曝氣池內(nèi)有機(jī)污染物負(fù)荷及需氧率，提高了曝氣池對水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷的能力。 完全混合法： 進(jìn)入曝氣池的污水很快被池內(nèi)已存在的混合液所稀釋、均化，入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化較小，即該工藝對沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；污水 在曝氣池內(nèi)分布均勻， F/M 值均等，各部位有機(jī)污染物降解工況相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾近一致；曝氣池內(nèi)混合液的需氧速率均衡。 淺層曝氣法 ：其特點(diǎn)為氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可以獲得較高的氧傳遞速率。 深層曝氣法 ：在深井中可利用空氣作為動力，促使液流循環(huán)。并且深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使 KLa 值增大，同時(shí)氣液接觸時(shí)間延長，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。 高負(fù)荷曝氣法： 在系統(tǒng)與曝氣池構(gòu)造方面與傳統(tǒng)推流式活性污泥方相同，但曝氣停留時(shí)間公 － 小時(shí)，曝氣池活性污泥外于生長旺盛期。主要特點(diǎn)是有機(jī)容積負(fù)荷或污泥負(fù)荷高，但處理效果低。 克勞斯法 ：把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進(jìn)入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題。而且消化池上清液中富有氨氮，可以供應(yīng)大量碳水化合物代謝所需的氮。消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。 延時(shí)曝氣法 ：曝氣時(shí)間很長，活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放。本工藝還具有處理過程穩(wěn)定性高，對進(jìn)水水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強(qiáng)，不需要 初沉池等優(yōu)點(diǎn)。 接觸穩(wěn)定法 ：混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。本工藝特點(diǎn)是污水與活性污泥在吸附池內(nèi)吸附時(shí)間較短，吸附池容積較小，再生池的容積也較小，另外其也具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。 氧化溝 ：氧化溝是延時(shí)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(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個(gè)作用， 使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 純氧曝氣法 ：純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動力也隨著提高，氧傳遞速率增 加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。 吸附－生物降解工藝 ；處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和 pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。 序批式活性污泥法 :工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；反應(yīng)推動力大 ,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；運(yùn)行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好 ,SVI 值較低 ,能有效地防止絲狀菌膨脹；該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控 制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 4．解釋污泥泥齡的概念，說明它在污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中的作用。 答： 污泥泥齡即生物固體停留時(shí)間，其定義為在處理系統(tǒng)（曝氣池）中微生物的平均停留時(shí)間。在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。活性污泥泥齡是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) \運(yùn)行的重要參數(shù)。在曝氣池設(shè)計(jì)中的活性污泥法，即是因?yàn)槌鏊|(zhì)、曝氣池混合液污泥濃度、污泥回流比等都與污泥泥齡存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，由活性污泥泥齡即可計(jì)算出曝氣池的容積。而在剩余污泥的計(jì)算中也可根據(jù)污泥泥齡直接計(jì)算每天的剩 余污泥。而在活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行管理過程中，污泥泥齡也會影響到污泥絮凝的效果。另外污泥泥齡也有助于進(jìn)步了解活性污泥法的某些機(jī)理，而且還有助于說明活性污泥中微生物的組成。 5．從氣體傳遞的雙膜理論，分析氧傳遞的主要影響因素。 答： 氣體傳遞的雙膜理論的基點(diǎn)是認(rèn)為在氣液界面存在著二層膜（即氣膜和液膜）這一物理現(xiàn)象。這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時(shí)受到了阻力。當(dāng)氣體分子從氣相向液相傳遞時(shí)，若氣體的溶解度低，則阻力主要來自液膜。 影響氧傳遞的因素主要有如下： 污水水質(zhì)： 水中各種雜質(zhì)如某些表面活性物質(zhì)會在氣液界面 處集中，形成一層分子膜，增加了氧傳遞的陰力，影響了氧分子的擴(kuò)散。 水溫 ：水溫對氧的轉(zhuǎn)移影響較大，水溫上升，水的黏度降低，液膜厚度減小，擴(kuò)散系數(shù)提高，反之，擴(kuò)散系數(shù)降低。 氧分壓 ：氣相中的氧分壓直接影響到氧傳遞的速率。氣相中氧分壓增大，則傳遞速率加快，反之，則速率降低。 總的來說，氣相中氧分壓、液相中氧的濃度梯度、氣液間的接觸面積和接觸時(shí)間、水溫、污水的性質(zhì)、水流的紊流程度等因素都影響著氧的轉(zhuǎn)移速率。 6．生物脫氮、除磷的環(huán)境條件要求和主要影響因素是什么？說明主要生物脫氮、除磷工藝的特點(diǎn)。 答：生物脫氮、除磷 影響因素有：（ 1）環(huán)境因素，如溫度、 pH、 DO；（ 2）工藝因素，如污泥泥齡、各反應(yīng)區(qū)的水力停留時(shí)間、二沉池的沉淀效果；（ 3）污水成分，如污水中易降解有機(jī)物濃度， BOD5 與 N、 P 的比值等。 生物脫氮流程中必須設(shè)置氨氮硝化的好氧區(qū)，好氧區(qū)的水力停留時(shí)間和污泥齡必須滿足氨氮硝化的要求，污泥齡通常大于 6d，同時(shí)還應(yīng)具備缺氧區(qū)或缺氧時(shí)間段以完成生物反硝化過程，在缺氧區(qū)不僅需要供給硝酸鹽溶液，還需要提供碳源作為反硝化過程的電子供體，常用的作為電子供體的有機(jī)物為入流污水中的有機(jī)物。碳源不足時(shí)需另外投加碳源。 硝化過程的 影響因素： （ a）好氧環(huán)境條件，并保持一定的堿度：硝化菌為了獲得足夠的能量用于生長，必須氧化大量的 NH3 和 NO2，氧是硝化反應(yīng)的電子受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量的高低，必將影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程，在硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于 1mg/L，多數(shù)學(xué)者建議溶解氧應(yīng)保持在 ~。 在硝化反應(yīng)過程中，釋放 H+，使 pH 下降，硝化菌對 pH 的變化十分敏感，為保持適宜的 pH，應(yīng)當(dāng)在污水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié) pH的變化， lg 氨態(tài)氮（以 N 計(jì)）完全硝化，需堿度（以 CaCO3 計(jì)） 。對硝化菌的適宜的 pH 為 ~。 （ b）