【正文】 第十五章 污水的厭氧生物處理1． 厭氧生物處理的基本原理是什么？答：廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程，也稱為厭氧消化。厭氧生物處理是一個(gè)復(fù)雜的微生物化學(xué)過(guò)程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成。厭氧發(fā)酵分為哪個(gè)階段？為什么厭氧生物處理有中溫消化和高溫消化之分？污水的厭氧生物處理有什么優(yōu)勢(shì)，又有哪些不足之處？答：通常厭氧發(fā)酵分為三個(gè)階段：第一階段為水解發(fā)酵階段：復(fù)雜的有機(jī)物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物。繼而簡(jiǎn)單的有機(jī)物在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等。 第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把第一階段中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，并有二氧化碳生成。 第三階段為產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌把第一階段和第二階階段產(chǎn)生的乙酸、氫氣和二氧化碳等轉(zhuǎn)化為甲烷。厭氧生物處理可以在中溫（35℃一38℃）進(jìn)行（稱中溫消化），也可在高溫（52℃一55℃）進(jìn)行（稱高溫消化）。因?yàn)樵趨捬跎锾幚磉^(guò)程中需考慮到各項(xiàng)因素對(duì)產(chǎn)甲烷菌的影響，因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌在兩個(gè)溫度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）時(shí)，活性最高，處理的效果最好。厭氧生物處理優(yōu)勢(shì)在于：應(yīng)用范圍廣，能耗低，負(fù)荷高，剩余污泥量少，其濃縮性、脫水性良好，處理及處置簡(jiǎn)單。另外，氮、磷營(yíng)養(yǎng)需要量較少，污泥可以長(zhǎng)期貯存，厭氧反應(yīng)器可間歇性或季節(jié)性運(yùn)轉(zhuǎn)。其不足之處：厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長(zhǎng)；出水達(dá)不到要求，需進(jìn)一步進(jìn)行處理；處理系統(tǒng)操作控制因素較復(fù)雜；過(guò)程中產(chǎn)生的異味與氣體對(duì)空氣有一定影響。 影響厭氧生物處理的主要因素有哪些？提高厭氧處理的效能主要從哪些方面考慮？答：影響厭氧生物處理的主要因素有如下：pH、溫度、生物固體停留時(shí)間、攪拌和混合、營(yíng)養(yǎng)與C/N比、氧化還原電位、有機(jī)負(fù)荷、厭氧活性污泥、有毒物質(zhì)等。提高厭氧生物處理的效能可考慮：1 .~, （35℃一38℃），也可以是高溫（52℃一55℃） :氮:磷控制為200300:5:1為宜。 ，以防止有毒物質(zhì)影響微生物的生存而使效果降低。 試比較現(xiàn)有幾種厭氧處理方法和構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。答：幾種厭氧處理方法和構(gòu)筑物的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件如下表：方法或反應(yīng)器適用條件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)傳統(tǒng)消化法在一個(gè)消化池內(nèi)進(jìn)行酸化，甲烷化和固液分離。適用于小型，低投入系統(tǒng)。設(shè)備簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，池容積大；污泥易隨水流帶走厭氧生物濾池微生物固著生長(zhǎng)在濾料表面，適用于懸浮固體量低的污水設(shè)備簡(jiǎn)單，能承受較高負(fù)荷，出水懸浮固體低，能耗小底部易發(fā)生堵塞，填料費(fèi)用較貴厭氧接觸法用沉淀池分離污泥并進(jìn)行回流，消化池中進(jìn)行適當(dāng)攪攔，池內(nèi)呈完全混合，能適應(yīng)高有機(jī)物濃度和高懸浮固體的污水能承受較高負(fù)荷，有一定抗沖壩子負(fù)荷能力，運(yùn)行較穩(wěn)定，不受進(jìn)水懸浮固體的影響；出水懸浮固體低負(fù)荷高時(shí)污泥會(huì)流失，設(shè)備較多，操作要求較高上流式厭氧污泥床反應(yīng)器消化和固液分離在一個(gè)池內(nèi)，微生物量很高，適用于高負(fù)荷污水負(fù)荷高；總?cè)莘e小，能耗低，不需攪拌如設(shè)計(jì)不善，污泥會(huì)大量消失，池的構(gòu)造復(fù)雜兩相厭氧處理法酸化和甲烷化在兩個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行，兩個(gè)反應(yīng)器可以采用不同反應(yīng)溫度能承受較高負(fù)荷，耐沖擊，運(yùn)行穩(wěn)定設(shè)備較多，運(yùn)行操作較復(fù)雜5 試述UASB反應(yīng)器的構(gòu)造和高效運(yùn)行的特點(diǎn)。答：構(gòu)造1) 進(jìn)水配水系統(tǒng)：其功能主要有兩個(gè)方面：① 將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部；② 水力攪拌；一個(gè)有效的進(jìn)水配水系統(tǒng)是保證UASB反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。2) 反應(yīng)區(qū)：反應(yīng)區(qū)是UASB反應(yīng)器中生化反應(yīng)發(fā)生的主要場(chǎng)所，又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，其中的污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥，是有機(jī)物的主要降解場(chǎng)所；而污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。3) 三相分離器：三相分離器由沉淀區(qū)、回流縫和氣封等組成；其主要功能有：① 將氣體(沼氣)、固體(污泥)、和液體(出水)分開(kāi)；② 保證出水水質(zhì)；③ 保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量；④ 有利于污泥顆粒化。4) 出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的主要作用是將經(jīng)過(guò)沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。5) 氣室：氣室也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。6) 浮渣收集系統(tǒng)：浮渣收集系統(tǒng)的主要功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。7) 排泥系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的主要功能是均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。特點(diǎn)：① 污泥的顆粒化使反應(yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/l以上，污泥齡一 般為30天以上；② 反應(yīng)器的水力停留時(shí)間相應(yīng)較短；③ 反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷；④ 不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低 濃度的城市污水；⑤ UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊；⑥ 無(wú)需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率；⑦ 一般也無(wú)需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起 到攪拌的作用；⑧ 構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行方便。某地區(qū)設(shè)計(jì)人口為80000人，人均日污水量為100L，污泥含水率為95％，試估算完全混合污泥消化池的有效容積。解：設(shè)采用厭氧消化法，則V=Qt=80000**=4000m3第十六章 污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理 化學(xué)處理的對(duì)象主要是水中的哪類雜質(zhì)？它與生物處理相比有什么特點(diǎn)（成本、運(yùn)行管理、占地、污泥等）？答：化學(xué)處理的對(duì)象主要是水中的無(wú)機(jī)的或有機(jī)的（難于生物降解的）溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。與生物處理相比：成本較高；運(yùn)行管理較容易，占地較小，污泥較難脫水處理?；瘜W(xué)處理所產(chǎn)生的污泥，與生物處理相比，在數(shù)量（質(zhì)量及體積）上、最后處理、處置上有什么不同？答：化學(xué)處理所產(chǎn)生的污泥生物處理所產(chǎn)生的污泥數(shù)量較多較少質(zhì)量各種有機(jī)無(wú)機(jī)物質(zhì)微生物，N,P等體積較小較大最后處理處置較麻煩，處理流程為：儲(chǔ)存－濃縮－調(diào)理－脫水－最終處置較簡(jiǎn)單，處理流程為：儲(chǔ)存－調(diào)理－脫水濃縮－最終處置化學(xué)混凝法的原理和適用條件是什么？城鎮(zhèn)污水的處理是否可以用化學(xué)混凝法，為什么？答：原理：混凝是通過(guò)向廢水中投加混凝劑(coagulant)，破壞膠體的穩(wěn)定性，通過(guò)壓縮雙電層作用、吸附架橋作用及網(wǎng)捕作用使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集(aggregation)成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使廢水得到凈化。適用條件：廢水中有細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。城鎮(zhèn)污水處理不適合用化學(xué)混凝法，因?yàn)橐粩嘞驈U水中投藥，經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用較高，沉渣量大，且脫水較困難。 化學(xué)混凝劑在投加時(shí)為什么必須立即與處理水充分混合、劇烈攪拌？答：廢水與混凝劑和助凝劑進(jìn)行充分混合，是進(jìn)行反應(yīng)和混凝沉淀的前提。要立即與處理水充分混合、劇烈攪拌以創(chuàng)造良好的水解和聚合條件，使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)和紊動(dòng)水流進(jìn)行凝聚。 化學(xué)沉淀法與化學(xué)混凝法在原理上有何不同？使用的藥劑有何不同？答：化學(xué)沉淀法是向廢水中投加化學(xué)物質(zhì)，使與廢水中的一些離子發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的沉淀物而從水中析出，以達(dá)到降低水中溶解污染物的目的。而混凝法是通過(guò)混凝劑使小顆粒及膠體聚集成大顆粒而沉降，不一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生?；瘜W(xué)混凝法使用的藥劑主要是混凝效果好；對(duì)人類健康無(wú)害；價(jià)廉易得；使用方便的無(wú)機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類混凝劑或助凝劑。而化學(xué)沉淀法主要是投加有氫氧根、硫化物、鋇鹽等能與廢水中一些離子反應(yīng)生成沉淀物的化學(xué)物質(zhì)。氧化和還原法有何特點(diǎn)？是否廢水中的雜質(zhì)必須是氧化劑或還原劑才能用此方法？答：特點(diǎn)是：通過(guò)氧化還原反應(yīng)改變水中一些有毒有害化合物中元素的化合價(jià)以及改變化合物分子的結(jié)構(gòu)，使劇毒的化合物變?yōu)槲⒍净驘o(wú)毒的化合物，使難于降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可以生物降解的有機(jī)物。廢水中的雜質(zhì)不用一定是氧化劑或還原劑才能用此方法，但是投加的藥要一定是氧化劑或還原劑。 物理化學(xué)處理與化學(xué)處理相比，在原理上有何不同？處理的對(duì)象有什么不同？在處理成本和運(yùn)行管理方面又有什么特點(diǎn)？答：物理化學(xué)處理化學(xué)處理原理利用物理化學(xué)反應(yīng)的原理來(lái)去除污水中溶解的有害物質(zhì)，回收有用組分，并使污水得到深度凈化的方法。利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除水中的雜質(zhì)處理的對(duì)象與化學(xué)處理相似，尤其適于雜質(zhì)濃度很高的污水或是雜質(zhì)濃度很低的污水水中的無(wú)機(jī)的或有機(jī)的（難于生物降解的）溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)處理成本較高較高，但相對(duì)物化處理法較低運(yùn)行管理較方便，但比化學(xué)處理法復(fù)雜較為方便 8．用吸附法處理廢水，可以達(dá)到使出水極為潔凈。那么，是否對(duì)處理要求高，出水要求高的廢水，原則上都可以考慮采用吸附法?為什么?答：吸附法對(duì)進(jìn)水的預(yù)處理要求高，吸附劑價(jià)格昂貴，因此在廢水處理過(guò)程中，吸附法主要用來(lái)去除廢水中的微量污染物，達(dá)到深度凈化的目的，或是從高濃度的廢水中吸附某些物質(zhì)達(dá)到資源回收和治理的目的。吸附法處理的主要對(duì)象是廢水中用生化法難于降解的有機(jī)物或用一般氧化法難于氧化的溶解性有機(jī)物。包括木質(zhì)素、氯或硝基取代的芳烴化合物、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成染料、除莠劑、DDT等。 9．電鍍車間的含鉻廢水，可以用氧化還原法．化學(xué)沉淀法和離子交換法等加以處理。那么，在什么條件下，用離子交換法進(jìn)行處理是比較合宜的?答: 1　FeSO4石灰法　　　　FeSO4石灰法處理含鉻廢水是一種成熟的方法,方法簡(jiǎn)單,處理效果好。缺點(diǎn)是占地面積大,污泥體積大,出水色度高,:　　　　(1)酸化還原(pH2~3)　　　　　　6FeSO4+2H2Cr2O7+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O.　　　　(2)堿化沉淀(~)　　　　　　Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3↓+3CaSO4　　　　2電解法　　　　用電解法處理含鉻廢水,優(yōu)點(diǎn)是效果穩(wěn)定可靠,操作管理簡(jiǎn)單,設(shè)備占地面積小,消耗鋼板,運(yùn)行費(fèi)用較高,沉渣綜合利用等問(wèn)題有待進(jìn)一步?jīng)Q。.其電解反應(yīng)為:　　　　　　Fe2e=Fe2+,　　　　　　Cr2O72+6Fe2++4H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,　　　　　　CrO42+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O.　　　　隨著廢水中H+的消耗, [OH]升高, pH升高, Cr(OH)3沉淀析出.3 離子交換法　　　　該法適于處理濃度不太高的含鉻廢水,處理效果好,廢水可回用,且使用的樹(shù)脂不同,占地面積大,運(yùn)行費(fèi)用高,:用陰離子交換樹(shù)脂去除Cr2O72或CrO42:　　　　　　2ROH+CrO42R2CrO4+2OH,　　　　　　2ROH+Cr2O72R2Cr2O7+2OH. 10從水中去除某些離子(例如汞鹽)，可以用離子交換法和膜分離法。您認(rèn)為，當(dāng)含鹽濃度較高時(shí)，應(yīng)該用離子交換法還是膜分離法，為什么？答：膜析法好些。關(guān)于離子交換和膜法處理高鹽度廢水問(wèn)題，事實(shí)上當(dāng)含鹽量超過(guò)一定濃度范圍時(shí)，兩者都不是較好的選擇，因?yàn)楫?dāng)濃度較高時(shí)，滲透壓過(guò)高，反滲透操作壓力過(guò)高，同時(shí)容易造成膜污染破壞；若采用電滲析則能好過(guò)高；而離子交換則會(huì)造成樹(shù)脂用量太大或反洗操作過(guò)于頻繁，不能應(yīng)用。11有機(jī)酚的去除可以用萃取法。那么，廢水中的無(wú)機(jī)物的去除是否可以用萃取法，為什么？答：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從另一溶劑所組成的溶液里提取出來(lái)的操作方法．例如，用四氯化碳從碘水中萃取碘，就是采用萃取的方法．因此在條件允許的情況下當(dāng)然是可以的。無(wú)機(jī)物也可以采取萃取法進(jìn)行分離，如采用絡(luò)合萃取分離重金屬離子等，或離子對(duì)萃取分離酸