《水污染控制工程》下冊(cè)第三版習(xí)題答案

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《水污染控制工程》第三版習(xí)題答案

第九章污水水質(zhì)和污水出路

1.簡(jiǎn)述水質(zhì)污染指標(biāo)體系在水體污染控制、污水處理工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

答：污水的水質(zhì)污染指標(biāo)一般可分為物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)。物理指標(biāo)包括：（1）水溫（2）色度（3）臭味（4）固體含量，

化學(xué)指標(biāo)包括有機(jī)指標(biāo)包括：

(1)BOD：在水溫為20度的條件下,水中有機(jī)物被好養(yǎng)微生物分解時(shí)所需的氧量。(2)COD：用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量。

(3)TOD：由于有機(jī)物的主要元素是C、H、O、N、S等。被氧化后，分別產(chǎn)生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量稱為總需氧量。

(4)TOC：表示有機(jī)物濃度的綜合指標(biāo)。水樣中所有有機(jī)物的含碳量。

（5）油類污染物（6）酚類污染物（7）表面活性劑（8）有機(jī)酸堿（9）有機(jī)農(nóng)藥（10）苯類化合物

無(wú)機(jī)物及其指標(biāo)包括（1）酸堿度（2）氮、磷（3）重金屬（4）無(wú)機(jī)性非金屬有害毒物

生物指標(biāo)包括：（1）細(xì)菌總數(shù)（2）大腸菌群（3）病毒

2分析總固體、溶解性固體、懸浮固體及揮發(fā)性固體、固定性固體指標(biāo)之間的相互關(guān)系，畫(huà)出這些指標(biāo)的關(guān)系圖。

總固體=溶解性固體+懸浮固體=揮發(fā)性固體+固定性固體

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3生化需氧量、化學(xué)需氧量、總有機(jī)碳和總需氧量指標(biāo)的含義是什么？分析這些指標(biāo)之間的聯(lián)系和區(qū)別。

(1)BOD：在水溫為20度的條件下,水中有機(jī)物被好養(yǎng)微生物分解時(shí)所需的氧量。(2)COD：用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量。

(3)TOD：由于有機(jī)物的主要元素是C、H、O、N、S等。被氧化后，分別產(chǎn)生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量稱為總需氧量。

(4)TOC：表示有機(jī)物濃度的綜合指標(biāo)。水樣中所有有機(jī)物的含碳量。它們之間的相互關(guān)系為：TOD>COD>BOD20>BOD5>OC

生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（BOD）反映出微生物氧化有機(jī)物、直接地從衛(wèi)生學(xué)角度說(shuō)明被污染的程度。化學(xué)需氧量COD的優(yōu)點(diǎn)是比較確切地表示污水中有機(jī)物的含量，測(cè)定時(shí)間僅僅需要數(shù)小時(shí)，并且不受水質(zhì)的影響。而化學(xué)需氧量COD則不能象BOD反映出微生物氧化有機(jī)物、直接地從衛(wèi)生學(xué)角度說(shuō)明被污染的程度。此外，污水中存在的還原性無(wú)機(jī)物（如硫化物）被氧化也需要消耗氧，以COD表示也存在一定的誤差。

兩者的差值大致等于難生物降解的有機(jī)物量。差值越大，難生物降解的有機(jī)物含量越多，越不宜采用生物處理法。兩者的比值可作為該污水是否適合于采用生物處理的判別標(biāo)準(zhǔn)，比值越大，越簡(jiǎn)單被生物處理。

4水體自凈有哪幾種類型？氧垂曲線的特點(diǎn)和適用范圍是什么？

答：污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過(guò)物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分地或完全地恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象稱為水體自凈或水體凈化。包括物理凈化、化學(xué)凈化和生物凈化。物理凈化指污染物質(zhì)由于稀釋、擴(kuò)散、沉淀或揮發(fā)等作用使河水污染物質(zhì)濃度降低的過(guò)程?；瘜W(xué)凈化指污染物質(zhì)由于氧化、還原、分解等作用使河水污染物質(zhì)濃度降低的過(guò)程。生物凈化指由于水中生物活動(dòng)，特別是水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用而引起的污染物質(zhì)濃度降低的過(guò)程。

有機(jī)物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水虧氧；另一方面，空氣中的氧通過(guò)河流水面不斷地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢復(fù)。耗氧與虧氧是同時(shí)存在的，DO曲線呈懸索狀下垂，稱為氧垂直曲線。適用于一維河流和不考慮擴(kuò)散的狀況下。5試論述排放標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境容量之間的關(guān)系。

排放標(biāo)準(zhǔn)是指最高允許的排放濃度,污水的排放標(biāo)準(zhǔn)分為一,二,三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),而水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是用來(lái)評(píng)估水體的質(zhì)量和污染狀況的,有地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),海洋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等,環(huán)境容量則是指環(huán)境在其自凈范圍類所能容納的污染物的最大量.排放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)自然界對(duì)于污染物自凈能力而定的，和環(huán)境容量有很大關(guān)系，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)純生態(tài)環(huán)境為參照，根據(jù)各地狀況不同而制定的。排水標(biāo)準(zhǔn)是排到環(huán)境中的污染物濃度、速率的控制標(biāo)準(zhǔn)；環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是水環(huán)境本身要求達(dá)到的指標(biāo)。水環(huán)境容量越大，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越低，排放標(biāo)準(zhǔn)越松，反之越嚴(yán)格。各類標(biāo)準(zhǔn)一般都是以濃度來(lái)衡量的，即某一時(shí)間取樣時(shí)符

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合標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為合格達(dá)標(biāo)，而環(huán)境容量是就某一區(qū)域內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)可以容納的污染物總量而言的，他們是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的評(píng)價(jià)方法，某些時(shí)候，雖然達(dá)到了環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或是排水等標(biāo)準(zhǔn)，但可能事實(shí)上已經(jīng)超過(guò)了該區(qū)域的環(huán)境容量。

6我國(guó)現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)有哪幾種？各種標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及相互關(guān)系是什么？污水排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)控制形式可分為濃度標(biāo)準(zhǔn)和總量控制標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)地域管理權(quán)限可分為國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)、地方排放標(biāo)準(zhǔn)。

濃度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了排出口向水體排放污染物的濃度限值，我國(guó)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)都是濃度標(biāo)準(zhǔn)?？偭靠刂茦?biāo)準(zhǔn)是以水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)的水環(huán)境容量為依據(jù)而設(shè)定的，水體的環(huán)境質(zhì)量要求高，則環(huán)境容量小。國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)依照污水去向，規(guī)定了水污染物最高允許排放濃度，適用于排污單位水污染物的排放管理，以及建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收以及投產(chǎn)后的排放管理。行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)各行業(yè)排放廢水的特點(diǎn)和治理技術(shù)水平制定的國(guó)家行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)是各省直轄市根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和管轄地水體污染控制需要制定的標(biāo)準(zhǔn)，地方標(biāo)準(zhǔn)可以增加污染物控制指標(biāo)數(shù)，但不能減少，可以提高對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不能降低標(biāo)準(zhǔn)。第十章污水的物理處理

1、試說(shuō)明沉淀有哪些類型？各有何特點(diǎn)？探討各類型的聯(lián)系和區(qū)別。

答：自由沉淀：懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀,顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過(guò)程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。絮凝沉淀：懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有相互絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的。化學(xué)絮凝沉淀屬于這種類型。

區(qū)域沉淀或成層沉淀：懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周邊其他顆粒的影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有明了的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。

壓縮沉淀：懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，相互接觸，相互支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。

聯(lián)系和區(qū)別：自由沉淀，絮凝沉淀，區(qū)域沉淀或成層沉淀，壓縮沉淀懸浮顆粒的濃度依次增大，顆粒間的相互影響也依次加強(qiáng)。

2、設(shè)置沉砂池的目的和作用是什么？曝氣沉砂池的工作原理和平流式沉砂池有何區(qū)別？答：設(shè)置沉砂池的目的和作用：以重力或離心力分開(kāi)為基礎(chǔ)，即將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在只能使相對(duì)密度大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走，從而能從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無(wú)機(jī)顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，將進(jìn)入沉砂池的污水流速控

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制在只能使相對(duì)密度大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走，從而能從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無(wú)機(jī)顆粒。曝氣沉砂池的工作原理：由曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用，污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦，并受到氣泡上升時(shí)的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機(jī)污染物得以去除。曝氣沉砂池沉砂中含有機(jī)物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡以及加速污水中油類的分開(kāi)等作用。3、水的沉淀法處理的基本原理是什么？試分析球形顆粒的靜水自由沉降（或上浮）的基本規(guī)律，影響沉降或上浮的因素是什么？

答：基本原理：沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分開(kāi)的一種過(guò)程?；疽?guī)律：靜水中懸浮顆粒開(kāi)始沉降（或上?。r(shí),會(huì)受到重力、浮力、摩擦力的作用。剛開(kāi)始沉降（或上?。r(shí)，因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后,顆粒的重力與水對(duì)其產(chǎn)生的阻力平衡時(shí),顆粒即等速下沉。影響因素：顆粒密度，水流速度，池的表面積。

5、已知污水處理廠設(shè)計(jì)平均流量Q=20000M3/D，服務(wù)人口100000人，初沉污泥量按25G、（人日），污泥含水率97％，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)曝氣式沉砂池和平流式沉淀池。解：Qmax=20000/(24*3600)=0.23M3/S=833.3M3/H

曝氣式沉砂池：總有效容積：V=60*Qmax*t=60*0.23*2=27.6m3池?cái)嗝婷娣e：A=Qmax/Vmin=0.23/0.08=2.88m2池總寬度：B=A/Hmin=池長(zhǎng)L=V/A=27.6/2.88=9.58m所需曝氣量：q=60D*Qmax=60*0.23*0.2=2.76m3/min平流式沉淀池：

沉淀區(qū)表面積：A=Q(max)/q=833.3/2.5=333.3m2沉淀區(qū)有效水深:h2=q*t=2.5*1=2.5m沉淀區(qū)有效容積：V=A*h2=333.3/3=111.1m3沉淀池長(zhǎng)度：L=3.6*v*t=3.6*0.0005*3600=6.48m沉淀區(qū)總寬度：B=A/L=333.3/6.48=51.44m沉淀池?cái)?shù)量：n=B/b=51.44/40>1,取2

污泥區(qū)容積：V=(S*N*T)/1000=(20000*1000*4*3%)/24*1000=100m2沉淀池總高度：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+2.1=5.2m

(S1=25m2S2=1m2h4’=0.35mh4’’=1.75mL1=1.5mL2=0.3m)貯泥池容積：V=1/3*h4’(S1+S2+)=3.61m3

貯泥池以上梯形部分污泥容積：V=(L1/2+L2/2)*h4*b=63m3

6、加壓容器浮上法的基本原理是什么？有哪幾種基本流程和溶氣方式？各有何特點(diǎn)？答：加壓溶氣氣浮法的基本原理是空氣在加壓條件下溶于水中，再使壓力降至常壓，把溶解

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的過(guò)飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來(lái)。

其工藝流程有全溶氣流程、部分溶氣流程和回流加壓溶氣流程3種；溶氣方式可分為水泵吸水管吸氣溶氣方式、水泵壓水管射流溶氣方式和水泵－空壓機(jī)溶氣方式。

全溶氣流程是將全部廢水進(jìn)行加壓溶氣，再經(jīng)減壓釋放裝置進(jìn)入氣浮池進(jìn)行固液分開(kāi)，與其它兩流程相比，其電耗高，但因不另加溶氣水，所以氣浮池容積??；部分溶氣流程是將部分廢水進(jìn)行加壓溶氣，其余廢水直接送入氣浮池，該流程比全溶氣流程省電，另外因部分廢水經(jīng)溶氣罐，所以溶氣罐的容積比較小，但因部分廢水加壓溶氣所能提供的空氣量較少，因此，若想提供同樣的空氣量，必需加大溶氣罐的壓力；回流加壓溶氣流程將部分出水進(jìn)行回流加壓，廢水直接送入氣浮池，該法適用于含懸浮物濃度高的廢水的固液分開(kāi)，但氣浮池的容積較前兩者大。

水泵吸水管吸氣溶氣方式設(shè)備簡(jiǎn)單，不需空壓機(jī)，沒(méi)有空壓機(jī)帶來(lái)的噪聲；水泵壓水管射流溶氣方式是利用在水泵壓水管上安裝的射流器抽吸空氣，其缺點(diǎn)是射流器本身能量損失大一般約30％，若采用空氣內(nèi)循環(huán)和水內(nèi)循環(huán)，可以大大降低能耗，達(dá)到水泵－空壓機(jī)溶氣方式的能耗水平；水泵－空壓機(jī)溶氣方式溶解的空氣由空壓機(jī)提供，壓力水可以分別進(jìn)入溶氣罐，也有將壓縮空氣管接在水泵壓入泵上一起進(jìn)入溶氣罐的。

目前常用的溶氣方式是水泵－空壓機(jī)溶氣方式。

7、微氣泡與懸浮顆粒相粘附的基本條件是什么？有哪些影響因素？如何改善微氣泡與顆粒的粘附性能？

答：微氣泡與懸浮顆粒相粘附的基本條件是水中顆粒的潤(rùn)濕接觸角大于90度，即為疏水表面，易于為氣泡粘附或者水的表面張力較大，接觸即角較大，也有利于氣粒結(jié)合。影響微氣泡與懸浮顆粒相粘附的因素有：界面張力、接觸角和體系界面自由能，氣－粒氣浮體的親水吸附和疏水吸附，泡沫的穩(wěn)定性等。

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