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②优良的稳定性,主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定性;
③亲疏水性及良好的表面带电特性,通常废水pH在7左右时,微生物表面带负电荷,而载体为带正电荷的材料时,有利于生物体与载体之间的结合程度;
④无毒性或抑制性;
⑤良好的物理性状,如载体的形态、相对密度、孔隙率和比表面积等;
⑥就地取材、价格合理。
12、什么是厌氧生物处理?
厌氧生物处理的优点优缺点?
利用厌氧微生物在缺氧条件下降解废水中有机污染物的一种废水处理方法。
优点:
能耗低,运行费用低:
污泥量少;
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;
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;
厌氧污泥可长期保存,添加底物后可实现快速响应。
主要缺点:
(1)反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程;
(2)对温度、pH等环境因素较敏感;
(3)出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理;
(4)气味较大;
(5)对氨氮的去除效果不好;
13、传统的活性污泥法优缺点?
如何改进?
15、说明两级厌氧处理和两相厌氧处理的区别?
17、试述与活性污泥法相比,生物膜法的特点体现在哪些方面?
①微生物相方面的特征⑴生物膜中的微生物多样化,能够存活世代时间较长的微生物⑵生物的食物链长⑶分段运行与优势菌属②处理工艺方面的特征⑴耐冲击负荷,对水质,水量变动有较强的适应性⑵微生物量多,处理能力大,净化能力强⑶污泥沉降性能良好,易于沉降分离⑷能够处理低浓度的污水⑸易于运行管理,节能,无污泥膨胀问题。
20试简单说明活性污泥法净化污水的基本原理。
向生活污水中不断注入空气,维持水中足够的溶解氧,一段时间后污水中形成一种絮凝体—活性污泥,其由大量繁殖的微生物构成,易于沉淀分离,使污水澄清。
活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体,在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触,使污水净化。
其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。
需处理的污水和回流性污泥一起进入曝气池,成为悬浮混合液,沿曝气池注入压缩空气曝气,使污水与活性污泥充分混合,并供给混合液足够的溶解氧。
这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解,然后混合液进入二沉池,活性污泥与水澄清分离,部分活性污泥回到曝气池,继续进行净化过程,澄清的水排放。
由于处理过程中活性污泥不断增长,部分剩余污泥从系统中排出,以维持系统稳定。
进水→曝气池(空气)→二沉池(剩余污泥排除,回流污泥至曝气池前)→出水
31稳定塘有哪几方面的净化作用?
影响稳定塘净化过程的因素有哪些?
(1)净化作用:
稀释作用;
沉淀和絮凝作用;
微生物的代谢作用;
浮游微生物的作用;
水生维管束植物的作用。
(2)影响稳定塘净化过程的因素:
温度、光照、混合、营养物质、有毒物质、蒸发量和降雨量等。
37.污泥厌氧消化的影响因素?
污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程,完成整个消化过程,需要经过三个阶段(目前公认的),即水解、酸化阶段,乙酸化阶段,甲烷化阶段。
温度;
酸碱度;
有毒物质浓度。
38.稳定塘有哪些优缺点?
答:
稳定塘的优点:
(1)基建投资低当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘时,稳定塘系统的基建投资低;
(2)运行管理简单经济,稳定塘运行管理简单,动力消耗低,运行费用较低,约为传统二级处理厂的1/3~1/5;
(3)可进行综合利用实现污水资源化,如将稳定塘出水用于农业灌溉,充分利用污水的水肥资源;
养殖水生动物和植物,组成多级食物链的复合生态系统。
稳定塘的缺点:
(1)占地面积大,没有空闲余地时不宜采用;
(2)处理效果受气候影响,如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果;
(3)设计运行不当时,可能形成二次污染如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。
45.污水土地处理系统由哪几部分组成?
污水的收集与预处理设备;
污水的调节、贮存设备,配水与布水系统;
土地净化系统;
净化水的收集、利用系统;
监测系统。
五、计算题(10分)
1原始数据:
Q=10000m3/d;
BOD5=200mg/L,曝气池污泥浓度MLSS=2500mg/L,MLVSS/MLSS=0.75,K2=0.02L/mg·
d,污泥沉降比SV=30%,采用完全混合活性污泥法系统处理,处理出水为10mg/L,试计算:
①污泥容积指数并判断污泥的沉降性能;
②所需曝气池的容积;
2某曝气池设计流量Q=9000m3/d,进水BOD5浓度Sa=200mg/L,出水BOD5浓度Se=20mg/L,拟采用拟采用曝气池混合液浓度MLSS=3000mg/L(f=0.75),BOD-污泥负荷率取Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·
d),试求曝气池的容积。
假设a'
=0.5,b'
=0.15,试求曝气池需氧量。
3城市污水一级出水BOD5=200mg/L,设计流量Q=3000m3/h,要求二级出水BOD5=20mg/L,BOD—污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS·
d,K2=0.0185,SVI=120,污泥回流比R=0.5,求曝气池容积。
4某曝气池设计流量Q=9000m3/d,进水BOD5浓度Sa=200mg/L,出水BOD5浓度Se=20mg/L,拟采用拟采用曝气池混合液浓度MLSS=3000mg/L(f=0.75),BOD-污泥负荷率取Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·
5活性污泥法处理废水水量为10000m3/d,曝气池容积2500m3,曝气池进水(初沉池出水)BOD5=250mg/L,二沉池出水BOD5=30mg/L,曝气池中MLSS浓度5000mg/L,MLVSS/MLSS=0.75,污泥理论产率Y=0.6kgMLVSS/kgBOD5,污泥自身氧化率Kd=0.06d-1。
求①污泥去除负荷(BOD5去除/kgMLVSS·
d)、②污泥产量(kgMLSS/d)、③污泥龄(d)。
六、论述题(10分)
4画出A2O法的工艺流程图,并说明其工艺特点(包括优点与缺点)?
11、活性污泥法系统
(1)传统活性污泥法
特征:
有机污染物沿池长浓度降低,前段混合液中溶解氧浓度低,甚至不足,但池末溶解氧含氧量很充足。
对污水处理效果好,BOD去除率可达90%以上,适于处理进化程度和稳定程度要求高的污水。
缺点:
①曝气池容积大,占地多,基建费用高②供氧速度难以与耗氧速度相吻合、适应③对水质水量变化适应性差,运行效果易受水质水量变化影响。
(2)阶段曝气活性污泥系统,与传统活性污泥法的不同点是污水沿曝气池的长度分散的均衡的进入
①有机污染物负荷以及需氧率得到均衡,缩小耗氧速度与充氧速度的差距
②污水分散注入,提高曝气池对水质水量冲击负荷的适应能力
③混合液中的活性污泥沿池长逐步降低,出流混合液的污泥浓度较低,有利于提高二沉池的固液分离效果。
(3)再生曝气活性污泥法
二沉池排出的污泥进入再生池内进行曝气,活性恢复后在进入曝气池与污水混合接触,降解有机污染物,一般将曝气池的容积的1/4作为再生池。
BOD去除率达到90%以上,由于回流污泥活性完全恢复,在曝气池内的反应迅速而充分。
(4)吸附-再生活性污泥法,
将活性污泥对有机物降解的吸附于代谢两个过程分别在各自的反应器内进行。
①污水与活性污泥接触时间短,吸附池与曝气池容积之和小
②对于水质水量的冲击负荷具有一定的承受能力。
问题:
处理效果低于传统法,不宜处理溶解性有机物含量多的污水。
12、氧化沟
(1)工作原理与特征:
在构造方面的特征:
①环形沟渠状,平面多为椭圆形或圆形;
②进水装置简单。
在水流混合方面的特征:
流态上介于完全混合和推流之间,有利于活性污泥的生物聚凝作用,将其分为富氧区和缺氧区,可以进行硝化反硝化,取得脱氮效应。
在工艺方面的特征:
①可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能达到较好的好氧稳定程度;
②可考虑使氧化沟与二沉池合建,省去回流装置;
③BOD负荷低,对水温水质水量有较强的适应能力,污泥龄高,污泥产率低。
(2)常用氧化沟:
卡罗赛氧化沟,交替工作氧化沟,二沉池交替运行氧化沟系统,奥巴勒型氧化沟系统,曝气-沉淀一体化氧化沟,
13、间歇式活性污泥处理系统(SBR工艺)
①不用设置调节池;
②SVI值低,不发生污泥膨胀;
③通过对运行方式调节,能脱氮除磷;
④应用自控仪表,实现全自动化;
⑤运行管理得当,水质优于连续式;
⑥采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器-间歇曝气曝气池,系统组成简单。
工作原理:
流入,反应,沉淀,排放,待机(闲置)五个工序在同一个曝气池内进行、实施,有机污染物是随着时间的推移而降解。
(连续式推流曝气池内有机污染物是随着空间降解)。
14、AB法污水处理工艺(吸附-生物降解工艺)
主要特征:
①全系统分为预处理段,A段,B段等3段,不设初沉池;
②A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③A、B段各自拥有独立的污泥回流系统,两端完全分开,每段有适于本段水质特征的微生物种群。
A段:
负荷高,产泥率高,主要依靠微生物吸附作用,对负荷、温度、pH值以及毒性有一定适应能力
B段:
以生物降解为主,冲击负荷不影响,污泥龄长,曝气池容积可以减小40%,以A段为首要条件。
15、提高
的方法:
(1)提高
值,加强液相主体的紊流程度,降低液膜厚度,加速气、液界面的更新,增大气、液接触面积等;
(2)提高
值,提高气相中的氧分压。
16、表示空气扩散装置技术性能的主要指标:
(1)动力效率Ep;
(2)氧的利用率EA;
(3)氧的转移效率EL。
17、曝气池的长度L和宽度B之间保持的关系:
L>
=(5~10)B;
当空气扩散装置安设在廊道底部的一侧时,池宽与池深的关系:
B=(1~2)H
18、活性污泥的培养与驯化(城市污水一般使用同步陪驯法)
(1)异步陪驯法:
先培养后驯化
(2)同步陪驯法:
培养与驯化同时进行或交替进行;
(3)接种法,利用其他取水处理厂的剩余污泥,在进行适当培驯。
19、活性污泥系统运行效果的检测项目:
(1)反映处理效果的项目:
进出水总的和溶解性的BOD、COD,进出水总的和挥发性的SS,进出水的有毒物质;
(2)反映污泥情况的项目:
污泥沉降比SV%,MLSS,MLVSS,SVI,溶解氧,微生物观察等
(3)反映污泥营养和环境条件的项目,氮、磷、pH、水温等。
20、活性污泥法系统运行中的异常情况
(1)污泥膨胀,主要是由丝状菌大量繁殖引起的,也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。
(2)污泥解体,导致这种异常现象的原因有运行中的问题,也可能是由于污水中混入了有毒物质。
(3)污泥腐化,二沉池中有可能由于污泥长期滞留而产生厌气发酵生成气体H2S,CH4.,从而使大块污泥上浮,腐化变黑,产生恶臭。
(4)污泥上浮,不是由于腐败造成的,而是由于在曝气池内污泥泥龄过长,硝化进程高,在沉淀池底部产生反硝化,氮脱出附于污泥上,污泥比重降低,整块上浮。
泡沫问题,主要原因是污水中存在大量合成洗涤剂或其他起泡物质。
1、生物膜处理法的主要特征
(1)微生物相方面的特征:
①参与净化反应微生物多样化②生物食物链长③能存活世代时间较长的微生物④分段运行与优占种属
(2)处理工艺方面的特征:
①对水质水量变动有较强的适应性②污泥沉降性能好,宜于固液分离③能够处理低浓度废水④易于维护运行、节能。
2、生物滤池
(1)概念:
生物滤池是以土壤自净原理为依据,在污水灌溉的实践基础上,经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。
(2)类型:
普通生物滤池,高负荷生物滤池,塔式生物滤池,曝气生物滤池,
3、生物转盘
原理:
生物转盘由盘片,接触反应槽,转轴,以及驱动装置所组成。
传动装置驱动转盘以较低的线速度在反应槽内转动,转盘交替的和空气与污水接触一段时间后,转盘上附着一层栖息着大量微生物的生物膜,微生物种属逐渐稳定,新陈代谢功能也逐步发挥出来,达到稳定的程度,污水中的有机污染物微生物膜所吸附降解。
转盘转动离开污水与空气接触,生物膜上的固着水层从空气中吸收氧,传递到生物膜和污水中,使溶解氧含量达到一定浓度,甚至饱和。
①微生物浓度高;
②生物相分级,对有机污染物降解非常有利;
③污泥龄长,有硝化反硝化功能;
④耐冲击负荷;
⑤在生物膜上的微生物的食物链较长;
⑥不需要曝气,污泥也无需回流,节能;
⑦不存在产生污泥膨胀的麻烦,便于维护管理;
⑧不产生池蝇,不出现泡沫产生噪音,不存在二次污染现象;
⑨是完全混合型的。
受气候影响较大,顶部需要覆盖,有时需要保暖;
所需的场地面积一般较大,建设投资较高
4、生物接触氧化
概念:
生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术,兼具两者
的优点,也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。
(1)在工艺方面的特征①采用填料,并曝气在池中形成液固气三相共存体系,适合于微生物存活繁殖;
②生物膜上微生物丰富,形成稳定的生态系统和食物链,丝状菌大量生长不但无污泥膨胀之虞反而有利形成密集的生物网,有利于微生物的氧化降解作用;
③与生物滤池相比,进行曝气,有利于保持微生物活性,提高氧的利用率,微生物量大大提高;
(2)运行方面的特征:
①耐水力水质冲击负荷,可间歇运行;
②操作简便,易维护,不产生污泥膨胀,不产生滤蝇;
③污泥产量少,易沉淀,无需污泥回流
(3)功能方面的特征:
具有多种净化功能,不但可用于以有机污染物为主要去除对象的污水二级处理,还可用于脱氮工艺,还可用于三级深度处理和自来水微污染源水的预处理。
5、对填料的要求:
(1)、比表面积大、空隙率高;
(2)、应当有一定的生物膜附着性,形状规则、表面粗糙度、亲水性等要求;
(3)、经久耐用,不溶出有害物质,不产生二次污染
(4)、货源充足、价格便宜,便于安装
6、生物流化床
进一步强化生物处理技术,加强微生物群体降解有机物的功能,提高生物处理设备处理污水的效率,其关键的技术条件是
(1)提高处理设备单位容积内的生物量
(2)强化传质作用,加速有机物从污水中向微生物细胞的传递过程。
对第一项条件采取的技术措施,是扩大微生物栖息、繁殖的表面积,提高生物膜量,同时提高对污水的的充氧能力。
对第二项条件采取的技术措施,强化生物膜与污水之间的接触,加快污水与生物膜之间的相对运动。
第六章污水的自然生物处理
1、菌藻共生体系是稳定塘内最基本的生态系统,其他水生植物和水生动物的作用则是辅助性的,它们的活动从不同的途径强化了污水的进化过程。
2、稳定塘对污水的净化作用:
(1)稀释作用;
(2)沉淀和絮凝作用;
(3)好氧微生物的代谢作用;
(4)厌氧微生物的代谢作用;
(5)浮游生物作用;
(6)水生维管束植物作用。
3、好氧塘、厌氧塘、兼性塘的差异(因水的深度,阳光照射而异)
好氧塘:
(1)定义:
全塘皆为好氧区;
为使阳光能达到塘底,好氧塘的深度较浅。
(2)应用:
好氧塘多应用于串联在其他稳定塘后做进一步处理,不用于单独处理。
兼性塘:
兼性塘的上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用而含有较多溶解氧,为好氧区;
中层则溶解氧逐渐减少,为过渡区或兼性区;
塘水的下层则为厌氧层;
塘的最底层则为厌氧污泥层。
如果兼性塘作为第一级,则要求一定的预处理措施(与厌氧塘相同);
兼性塘要求BOD:
N:
P=100:
5:
1
厌氧塘:
有机负荷高,整个塘无好氧区;
常置于塘系统的首端,以承担较高的BOD负荷。
4、污水土地处理系统
涵义:
污水土地处理系统是属于污水自然处理范畴,在人工控制条件下,将污水投配在土地上,通过土壤-植物系统,进行一系列的物理、化学、物理化学和生物化学的净化过程,使污水得到净化的一种污水处理工艺。
工艺类型:
慢速渗滤处理系统,快速渗滤系统,地表漫流处理系统,
湿地处理系统,人工替流湿地处理系统
第七章污水的深度处理与回用
1、生物脱氮原理
1)氨化与硝化
含氮化合物在水中的转化可分为两个阶段;
第一阶段是氨化反应,即有机氮化合物,在氨化菌的作用下,分解、转化为氨态氮的过程;
第二阶段的硝化反应,是指在硝化菌的作用下,氨态氮进一步分解氧化。
硝化过程分两个步骤进行,首先在亚硝化菌的作用下,使氨(NH4)转化为亚硝酸氮。
继之,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。
2)反硝化,反硝化反应是指硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的过程。
2、硝化反应的条件与各项指标
(1)好氧状态:
DO≥2mg/L;
(2)消耗废水中的碱度:
废水中应有足够的碱度,以维持PH值不变。
(3)污泥龄θC≥(10-15)d。
必须大于自养型硝化菌最小的世代时间,否则硝化菌的流失率将大于净增殖率,将使硝化菌从系统中流失殆尽。
(4)BOD5≤20mg/L。
(5)适宜温度是20~30°
C。
3、反硝化反应的条件(即影响反硝化反应的环境因素)
(1)溶解氧:
DO<
0.5mg/L。
反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的环境中生活为宜。
(2)碳源:
BOD5/TN≥3-5,否则需另投加有机碳源,目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。
(3)在缺氧-好氧中,反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度的一半左右。
4、缺氧-好氧活性污泥法脱氮系统(A/O法脱氮工艺)
目前,A/O工艺是实际工程中较常见的一种生物脱氮工艺,其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首。
1)A/O法的流程:
硝化反应器内的硝化液一部分回流至反硝化池,池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源,以硝化液中NOX中的氧作为电子受体,将NOX-—N还原成N2,不需外加碳源。
2)A/O法的特征:
(1)设内循环系统,向前置的反硝化池回流硝化液。
(2)反硝化池还原1gNOX—-N产生碱度,可补偿硝化池中氧化1gNH3—N所需碱度的一半,所以对含N浓度不高的废水,不必另行投碱调PH值。
(3)反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。
5、生物除磷原理
1)聚磷菌:
该菌在好氧环境中竞争能力很差,然而它却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸(PHB)和聚磷酸菌(Ploy-P)。
2)聚磷菌在厌氧环境中,它可成为优势菌种,吸收低分子的有机酸,并将贮存于细胞中的聚合磷酸盐中的磷水解释放出来。
3)聚磷酸菌在其后的好氧池中,它将吸收的有机物氧化分解,同时能从污水中变本加厉地过量地摄取磷,在数量上远远超过其细胞合成所需磷量,降磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥,通过剩余污泥排出。
所以除磷效果较好。
6、A-A-O法同步脱氮除磷工艺原理
在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高,溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降,另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分,使污水中NH3-N浓度下降,但NH3-N浓度没有变化。
在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气,因此BOD5浓度继续下降,NO3--N浓度大幅度下降,但磷的变化很小。
在好氧池中,有机物被微生物生化降解,其浓度继续下降;
有机氮被氨化继而被硝化,使NH3-N浓度显著下降,NO3--N浓度显著增加,而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。
4、厌氧消化理论,1979年,伯力特等人根据微生物的生理种群,提出了厌氧消化的三阶段理论,是当前较为公认的理论模式。
第一阶段是在水解与发酵细菌作用下,使碳水化合物,蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、甘油及二氧化碳、氢等。
第二阶段,是在产氢产乙酸菌的作用下,把第一阶段的产物转化为氢、二氧化碳和乙酸。
由乙酸形成的CH4约占总量的2/3,由CO2还原形成的CH4约占总量的1/3.
第三阶段,菌种是产甲烷菌,属于绝对的厌氧菌,主要代谢产物是甲烷。
5、厌氧消化的影响因素:
(1)温度因素,甲烷菌对于温度的适应性,可分为两类,中温甲烷菌(30~36°
C),高温甲烷菌(50~53°
C),两区之间的温度,反应速度反而减退。
(2)生物固体停留时间(污泥龄)与负荷,其中,消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。
(3)搅拌和混合
(4)营养与C/N比
(5)氮的守恒与转化
(6)有毒物质,其中有毒性作用的阴离子是
,消化液中过多的H2S降低CH4产率
(7)酸碱度和pH值和消化液的缓冲作用
6、两级厌氧消化:
是根据消化过程沼气产生的规律进行设计,目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。
1.什么是污泥膨胀?
2.说明什么是活性污泥,其组成和评价指标有哪些?
(2)混合