2022年环境工程学复习要点.pdf
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1、第一章水质与水体自净第一节水的循环与污染1.水污染: 水体因某种物质的介入,而导致其化学、 物理、生物或者放射性等特性改变,影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。2.水污染分类: A 按来源:工业、农业、生活、矿山废水B 按性质:化学性污染、物理性污染、生物性污染第二节水质指标和水质标准1.水质指标: 水中杂质的种类、成分和数量, 判断水质的具体衡量标准。2.水质指标分类:(不定项选择题)(1)物理性水质指标:A 感官: 温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度;B 其他: 总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率;(2)化学性水质指标:A 一般化学性:pH、碱度、
2、硬度、阳离子、阴离子、总含盐量、一般有机物;B 有毒化学性: 重金属、氰化物、多环芳烃、农药;C 氧平衡:DO、COD 、BOD 、TOD;(3)生物学水质指标:细菌总数、总大肠杆菌数。浑浊度: 不溶性物体对光线透过时所产生的阻碍程度;水中固体(蒸发残渣) :一定温度下 将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量;103105时蒸发称 “总固体”溶解固体: 过滤后,取 滤液 103 105 烘干后质量悬浮固体: 过滤后,取 滤渣 103 105 烘干后质量固定性固体:灼烧后残余物质的质量。挥发性固体 (灼烧减重 ): 600 蒸发干燥后固体失去 的重量;总固体 固定性固体 挥发性固体总固体 溶解固体
3、 悬浮固体 总含盐量:水体中所含各种溶解性矿物盐类的总量。碱度: 水接受质子的能力。引起碱度的离子:HCO3、 CO32、OH(最主要)HSiO3、H2BO3、HPO42等测定方法:中和滴定法指示剂:酚酞 (变色范围pH8.3) ; 甲基橙(变色范围pH4.4)酚酞碱度( P) :酚酞作指示剂,总碱度的一部分;甲基橙碱度(T) :总碱度;碱度计算表 1-3(P23) ;注意: 水样先加酚酞酸液滴定到变色(P)后加甲基橙继续滴定到变色时所用H物质的量为M 非 T,TP+M;硬度: 由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子(钙和镁离子)的存在而产生的。多用EDTA 络合
4、滴定法 测定。分为以下两种硬度:碳酸盐硬度(暂时硬度) :主要由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐形成, 受热煮沸除去。非碳酸盐硬度(永久硬度):主要由钙镁的硫酸盐和氯化物形成,不受加热影响。总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度化学需氧量(COD/CODCr):一定严格的条件下,水中各种有机物质与外加的强氧化剂(重铬酸钾K2Cr2O7)作用时所消耗的氧化剂量。结果用氧的mg/L 表示。 代表废水有机质总量。耗氧量 (高锰酸盐指数/OC/CODMn) :水中各种有机物质与外加的强氧化剂(高锰酸钾KMnO4)作用时所消耗的氧化剂量。生物化学需氧量(BOD ) :有氧条件下,水中可分解有机物由好氧微生物氧化分解所需的氧
5、量。BOD5 : 5日生物化学需氧量(20)总 BOD 的 70COD 和 BOD 关系: CODCr BOD CODMnBOD/ COD 0.3 则适宜用生物化学处理总有机碳(TOC ) : 900-950,高温燃烧有机碳生成的二氧化碳量, 常以碳表示 (mg/L) ,应先去除无机碳的干扰(加酸)。总需氧量(TOD ) :900,有机物高温燃烧变成稳定的氧化物的需氧量。3.水质标准:地表水环境质量标准:5 类标准( P37) 对应适用区域污水综合排放标准:3 级标准 (P38) ,与地表水质标准对应关系。第五节水处理的基本原则和方法1.给水处理基本方法:常规工艺图 1-11( P56)原水混
6、凝沉淀过滤消毒饮用水2.废水处理基本方法:废水处理原则:A 改革工艺,减少废物排放量,推进清洁生产; B 重复利用废水:中水回用;C 回收有用物质;D 对废水进行妥善处理;E 经济性,技术先进性;废水处理程度确定:A 按水体水质要求;B 按处理厂能达到的处理程度;表 1-15 (P58)C 考虑水体的稀释和自净能力;例 1-7(P58)废水处理的基本方法物理: 物理作用,沉淀、过滤、气浮、蒸发、离心分离、超滤、反渗透等化学: 化学反应,中和、氧化还原、混凝、电解、萃取、吹脱、吸附、离子交换、电渗吸等生物: 生物化学作用,活性污泥、生物膜、生物氧化塘、土地处理系统等按处理程度:一级:去除大颗粒悬
7、浮物;二级: 去除溶解态和胶体态有机杂质;三级: (深度处理) 营养物质和难降解有机物等习题1-3,1-10,1-20,1-21,1-22 第二章水的物理化学处理方法第一节水中粗大颗粒物质的去除1. 格栅、筛网和微滤机(1)格栅作用: 去处水中粗大物质,保护处理厂的机械设备并防止管道的堵塞。分类: 细格栅、中格栅、粗格栅精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - - (2) 筛网作用: 去处水中粗大物质,保护处理厂的机械设备并防止管道的堵塞(同上
8、) 。分类: 转鼓式,转盘式,震动筛。(3) 微滤机作用: 截留细小悬浮物的筛网过滤装置。2. 沉沙池(1) 原理: 重力自由沉降。(2) 沉沙池分类 :平流式,竖流式,曝气式3. 离心分离离心分离类型:水旋分离设备:分为压力式水力旋流器,重力式水力旋流器;器旋分离设备(离心机):分为常速离心机(包括低速离心机,中速离心机)和高速离心机;又可分为转筒式离心机,盘式离心机和板式离心机。第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除1. 沉淀(1) 沉淀理论基础四种基本类型:自由沉降,絮凝沉降,拥挤沉降,压缩沉降;自由沉降:颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状、尺寸、质量均不改变,下沉速度不受干扰。(沉砂池,初
9、次沉淀池的初期沉降)絮凝沉降:沉降过程中各颗粒之间能相互黏结,其尺寸、质量会随深度增加而逐渐变大,沉速亦随深度而增加。 (混凝沉淀池,初次沉淀池的后期和二次沉淀池的初期沉降)拥挤沉降(成层沉降):颗粒在水中的浓度较大时,各颗粒间相互靠近,在下沉过程种彼此受到周围颗粒作用力干扰,单颗粒相当位置不变,作为一个整体成层下降。(高浊度水的沉淀以及二次沉淀池后期的沉降)压缩沉降:颗粒在水中的浓度很高时会相互接触,上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面,使颗粒群被压缩。 (沉淀池底部的污泥斗中或污泥浓缩池内)(2) 理想沉淀池沉淀池 :在水处理工程中,通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备。理想沉淀
10、池:A 沉淀池中个过水断面上各点的流速均相同; B 沉降过程中悬浮颗粒以等速下降,颗粒的水平分速等于水的流速;C 悬浮颗粒落到池底后不再浮起,就认为已被除去。这样的沉淀池称为理想沉淀池。过流率(表面负荷) :单位沉淀池表面积在单位时间内所能处理的水量,用q0表示。 q0=Q/A 沉淀池原理:进入理想沉淀池的每个颗粒均具有随水流运动的水平分速以及垂直下沉的分速,其运动轨迹水向下倾斜的直线。沉速 u=u0的颗粒可全部被除去;u渗透压时,盐水中的水分子将流向淡水。第五节水的其他物理化学处理方法(了解)物理法: 磁力分离法、吹脱与汽提、蒸发、结晶与冷冻化学法: 中和法、高级氧化法、化学还原法、化学沉淀
11、法、电化学法、萃取法第 3 章 水的生物化学处理方法第一节废水处理微生物学基础1. 废水处理中的微生物细菌: 球菌、杆菌、螺旋菌;真菌: 霉菌、好氧菌藻类: 自养型,释放氧气原生动物: 肉足纲、纤毛纲、鞭毛纲等;指示生物小型后生动物:轮虫第二节耗氧悬浮生长系统处理技术工艺包括:活性污泥法;曝气氧化塘; 好氧消化法; 高负荷氧化塘。1. 活性污泥法(1) 基本原理: P209 图 3-5 (2) 活性污泥法的净化过程与机理:吸附阶段:吸附作用;接触初期很短时间,活性污泥比表面积很大200010000m2/m3(混合液),多糖类黏液层;初期吸附性能取决于污泥的活性。氧化阶段:生物氧化,异养作用。絮
12、凝体形成与凝聚沉降阶段:菌体有机体絮凝,重力沉降从水中分离。(3) 影响活性污泥增长的因素DO:2mg/L 左右为宜;污泥膨胀:丝状菌(90)滋长,污泥不易沉淀;营养物: BOD5 :N:P 100:5:1 BOD5 负荷率:低高为0.3 2.0 kg / kg(MLSS) d PH 与温度: 控制范围PH:6.5 9.0; T:20 30其它有毒物与微量元素浓度:铁、钴 /重金属、氰化物精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - - (4) 评
13、价活性污泥的指标混合液悬浮固体(MLSS ) :污水与污泥混合液悬浮固体质量( mg/ L ) ;MLSS = 活性细胞 Ma + 内源代谢残留的微生物有机体Me + 未代谢的不可生化的有机悬浮固体Mi + 无机悬浮固体 Mii 混合液挥发性悬浮固体(MLVSS ) :混合液悬浮固体中有机物含量(mg/ L) ;污泥沉降比(SV) :曝气池混合液100mL 量筒静置 30分钟,沉淀污泥占混合液的体积百分数();1530污泥(容积)指数(SVI ) :曝气池出口处混合液沉淀30 分钟后 1g 干污泥所占容积(m L /g) ;城市污水SVI:50150 当 SVI 200 易发生污泥膨胀污泥龄:
14、 曝气池工作中的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比(d) 。(5) 曝气方法:鼓风曝气:小气泡、中气泡、大气泡等形式机械曝气:叶轮和转刷,表面曝气鼓风与机械并用式(6) 曝气池的构造:推流式曝气池完全混合式曝气池循环混合式曝气池(氧化沟)(7) 活性污泥法的运行方式:A. 普通活性污泥法:推流式,单曝气池,适用于出水要求高且水质较稳定的废水,有机物(BOD )和悬浮物去除率高 85 95;B. 阶段曝气法:污水多点进入,污泥浓度逐步降低;C. 加速曝气法:曝气时间短 (24h),效果逊于普通法;D. 延时曝气法: 曝气时间长,基本无污泥外排,省污泥处理设施,效果稳定;占地大,费用高;以上两
15、种合称完全混合法E. 生物吸附法:回流污泥曝气恢复活性,推流式,占地面积小,但效果稍差,不适于高溶解性有机物的废水;F. 纯氧曝气法:污泥负荷高,曝气时间短,占地少;G. 深水曝气法:溶解氧浓度高,缩短曝气时间,节约用地,节省能耗;H. 深井曝气法: 可缩短曝气时间,减少剩余污泥量,节约用地,处理成本低;I. 浅层曝气法:形成环流,降低能耗;J. 氧化沟: 卡罗塞尔氧化沟、交替工作氧化沟、二次沉淀池交替运行氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟、曝气沉淀一体化氧化沟;K. 序批式活性污泥法(SBR) :操作灵活,耐冲击负荷,管理自动化,出水水质好,投资小。(8) 活性污泥法工艺设计基础:A.流程选
16、择; B.曝气池容积计算和工艺设计;C.曝气设备的计算与设计:扩散设备、空气管的布置和管径、鼓风机的规格和台数;D.回流污泥设备的计算与设计;E.二次沉淀池的计算和设计。(9) 活性污泥法运行中的监测项目:A. 反映处理效果:进出水 BOD5 、COD、总 SS、挥发性SS、有毒物质;B. 反映污泥情况:MLSS 、MLVSS 、SVI 、SV、DO 等;C. 污泥营养与环境条件:氮、磷、水温、pH 2. 氧化塘(1) 运行机理: 污水在塘内经长时间缓慢流动和停留,通过微生物的代谢活动,使有机物降解,净化污水。(2) 分类: A. 好氧氧化塘; B. 兼性塘; C. 曝气氧化塘;D. 水生生物
17、氧化塘。(3) 优点: 基建设备、运转费用低,维护管理简单,适应能力强,污水资源化;(4) 缺点: 占地面积大,受自然因素影响,不够稳定,易影响环境卫生,污染地下水。第三节好氧附着生长技术包括:生物滤池、生物转盘、生物接触氧化;1. 生物膜的构造及其对有机物降解机理组成:细菌 (好氧、厌氧、兼性 )的菌胶团和大量真菌菌丝。生物膜的构造:P236 图 3-18 (理解)生物滤池:分类:普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池。生物转盘:构造和工作原理生物接触氧化 :生物流化床:第四节厌氧生物处理技术1. 厌氧生物处理的机理:(1) 酸性消化阶段:主要是产酸细菌(专性厌氧菌、兼性厌氧菌)的作用;
18、阶段: 酸性发酵期 酸性减退期;有机物水解顺序:碳水化合物 有机酸、含氮有机物;pH 变化: 下降: 6 以下 上升: 6.66.8;(2) 碱性消化阶段:主要是甲烷细菌(专性厌氧菌)的作用;有机物分解:有机酸;pH 变化: 上升,产气量增加,7.07.5 时产气量最大;(3) 厌氧消化过程的微生物:产酸细菌 (专性厌氧菌、兼性厌氧菌);产氢产乙酸细菌;产甲烷细菌;(4) 影响厌氧生物处理的主要因素温度; 酸碱度; 有机负荷; 碳氮比; 有毒物质等;2. 厌氧生物处理(1) 厌氧悬浮生长技术厌氧接触法( UASB )升流式厌氧污泥床(2) 厌氧附着生长技术厌氧生物滤池厌氧膨胀床、厌氧流化床厌氧
19、生物转盘精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - - (3)厌氧塘3. 厌氧好氧联合处理系统(定性了解比较)P258 表 3-9 各类好氧工艺优缺点比较P259 表 3-10 各类好氧工艺优缺点比较第五节生物脱氮除磷技术1. 生物脱氮技术(1) 生物脱氮机理: (重点)氨化反应:氨化细菌作用下有机氮转化为无机氨态氮(NH4+) ;硝化反应:硝化细菌(亚硝化菌、硝化菌)作用下氨态氮转化为硝酸盐(NO3) ;反硝化反应:兼性异氧型厌氧菌作用下硝酸盐
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