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教学单元1 水质工程学概论课后思考题1. 何为生物化学需氧量，何为化学需氧量，在水处理领域中如何应用，并请对两者进行对比分析。
在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量，用BOD 表示。
在酸性条件下，将有机物氧化成CO2和H2O所消耗的氧量，称为化学需氧量，用COD Cr表示，一般简写为COD。
在实际工程中，一般用BOD5作为可生物降解有机物的综合浓度指标。
BOD5能直接反映可生物降解的有机物量；但BOD5作为有机物的浓度指标，也存在着一些缺点：①测定时间需5d，太长，难以及时指导生产实践；②如果污水中难生物降解的有机物浓度较高，BOD5测定的结果误差较大；③某些工业废水不含微生物生长所需的营养物质或者含有抑制微生物生长的有毒有害物质，影响测定结果。
COD能克服上述缺点，它能较精确地表示污水中有机物的含量，测定时间仅需数小时，且不受水质影响；但是它不能像那样BOD那样反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度，此外，污水中存在的还原性物质（如硫化物）也需消耗氧，所以COD值也存在一定误差。
BOD5/COD的比值可作为污水是否适宜于生物处理的判别标准，其比比值越大，越容易被生物处理。
一般认为此比值大于0.3的污水，才适于采用生物处理。
2、污水中含氮物质的分类及相互转换？污水中含氮物质主要有四种：有机氮（O－N）、氨氮（NH3－N）、亚硝酸盐氮（NO－2－N）、硝酸盐氮（NO－3－N）。
四种含氮化合物的总量称为总氮。
污水中含氮物质的相互转换：有机氮很不稳定，容易在微生物的作用下，分解成其他三种。
3、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？水体富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物的代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。
⽔质⼯程学Ⅰ思考题答案参考答案第1章⽔质与⽔处理概论⼀、选择题1、 ABDE2、 ABCE3、 ABC第2章⽔的处理⽅法概论⼀、问答题1、答：CMB 型反应器的假定条件是整个反应器是⼀个封闭系统，在反应过程中不存在由物质的迁移⽽导致的物质输⼊和输出，且恒温操作。
CSTR 反应器假定反应器内的物料完全均匀混合且与输出⽣产物均相同等温操作。
PF 反应器假定反应器内的物料仅以相同流速平⾏流动，⽽⽆扩散作⽤。
唯⼀的质量传递就是平⾏流动的主流传递。
理想反应器虽不能完全准确地描述反应器内所进⾏的实际过程，但可以近似反映真实反应器的特征。
⽽且，由理想反应器模型可进⼀步推出偏离理想状态的实际反应器模型。
2、答：三种理想反应器的容积和物料停留时间根据反应器内物料衡算求得。
CMB 型反应级平均停留时间 0)(10i c c k- 1 ic c Ln k 01 2 )1(100-ic c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010----n in c c c n k CSTR 型 0 )(10i c c k- 1 )1(10-ic c k 2 )1(10-ii c c kc n （n ≠1） )1(101--i n ic c kc PF 型 0 )(10i c c k- 1 i c c Ln k 012)1(100-ic c kc n （n ≠1） ]1)[()1(11010----n i n c c c n k 其中：c 0为进⼝物料浓度；C i 为平均停留时间t 时的物料浓度；K 为反应速率常数。
3、解：设原有细菌密度为c 0，t 时后尚存活的细菌密度为c i ，被杀死的细菌密度则为c 0-c i ，根据题意，在t 时刻，%5.990 =-c c c i o c i =0.005c 0，细菌被灭速率等于活细胞减少速率，于是，i i i c kc c r 85.0)(-=-=，代⼊公式，得： 2.6)/005.0(85.010=-=i c c Ln t 所需消毒时间为6.2分钟。
水质工程思考题1.D氧垂曲线临界亏氧点概念溶氧下垂曲线：表示水体受到污染后，水中溶解氧含量沿河道的分布呈下垂状曲线。
在排污口下游河水中，溶解氧含量因有机物生物氧化的脱氧作用而显著下降，又由于下游大气复氧和生物光合作用等而使溶解氧含量增加。
下垂曲线的临界点(氧垂点)，其溶解氧含量最小。
临界亏氧点：在氧垂曲线的第一段a～o段，耗氧速率大于复氧速率，水中溶解氧大幅下降，亏氧量增加，直至消耗氧的速率等于复氧速率：O点处，溶解氧最低亏氧量最大，称o点为临界亏氧点或氧垂点2.试说明沉淀有哪几种类型，各有何特点？举例说明各类型的应用场合。
按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀可分为以下几种类型。
1.自由沉淀。
悬浮颗粒的浓度低，在沉淀过程中呈离散状态，互不粘合，不改变颗粒的形状、尺寸及密度，各自完成独立的沉淀过程。
这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。
2.絮凝沉淀。
悬浮颗粒的浓度比较高（50~500mg/L），在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，使悬浮颗粒互相碰撞凝结，颗粒质量逐渐增加，沉降速度逐渐加快。
经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。
3.拥挤沉淀。
悬浮颗粒的浓度很高（大于500mg/L），在沉降过程中，产生颗粒互相干扰的现象，在清水与浑水之间形成明显的交界面（混液面），并逐渐向下移动，因此又称成层沉淀。
活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉淀类型。
4.压缩沉淀。
悬浮颗粒浓度特高（以至于不再称水中颗粒物浓度，而称固体中的含水率），在沉降过程中，颗粒相互接触，靠重力压缩下层颗粒，使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面上流，固体颗粒群被浓缩。
活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型3.颗粒在水中的沉淀类型及其特征如何？分散颗粒自由沉淀:离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变（沉砂池、初沉池前期）。
絮凝颗粒自由沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期给水絮凝沉淀）。
水质工程学部分思考题1. 说明有机物耗氧和复氧曲线的意义2. 水体富营养化的原因和防止方法3. 解释沉淀的基本类型4. 解释三沟式氧化沟运行机理5. 曝气沉砂池的原理和特点6. 说明初次沉淀池有几种型式和各池中水流特点和应用条件7. 说明沉砂池和初沉、二沉池各自的不同作用8. 解释辐流沉淀池的工作原理和辐流沉淀池的进水和出水特点9. 解释向心辐流沉淀池的原理和工作特点10. 生物接触氧化工艺原理的特点11. 说明活性污泥增长曲线12. 说明曝气生物滤池净化污水工艺13. 说明A-A-O工艺运行机理27. 说明厌氧消化机理28. 解释BOD污泥负荷和BOD容积负荷29. 解释莫诺特关系式和应用30. 解释活性污泥反应的影响因素31. 解释剩余污泥量计算方法和剩余污泥处置方案32. 解释CASS工艺运行方法33. 解释微生物的总需氧量计算方法34. 解释传统活性污泥法的运行方式及优缺点35. 解释阶段曝气活性污泥法的运行方式及优缺点36. 解释吸附——再生活性污泥法的运行方式及优缺点37. 解释完全混合池的运行方式及优缺点38. 说明间歇式活性污泥法SBR的运行特点39. 根据氧转移公式解释如何提高氧转移速率40. 氧转移速率的影响因素41. 活性污泥的培养驯化方式42. 解释污泥处理系统的异常情况43. 解释生物膜的构造与净化机理44. 请简述Orbal氧化沟的构造和基本运行原理45. 简述影响废水好氧生物处理的主要因素46. 简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。
47. 厌氧消化的主要影响因素48. 试指出污泥浓度MLSS和污泥指数SVI的定义，以及其在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数值范围。
49. 简述生物膜去除有机污染物的原理与过程，并比较活性污泥法与生物膜法之间的主要差别。
50. 解释污泥膨胀出现的原因和预防方法51. 简述活性污泥系统运行过程中曝气池中常见的异常现象，并同时给出简单的原因分析和处理对策。
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题参考答案第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1?m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大，在水中不稳定，常常悬浮于水流中。
当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉，因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm）, 具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。
胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，HCO3-、SO42-等酸根，O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。
溶解物与水成均相，透明。
但可能产生色、臭、味。
是某些工业用水的去除对象，需要特殊处理。
有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点。
（数值可不记）江河水：易受自然条件影响，浊度高于地下水。
江河水年内浊度变化大。
含盐量较低，一般在70～900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大，水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给，水质类似河水，但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味。
湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7.5～43.0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83.7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水。
思考题一1、活性污泥的定义、组成及其评价指标有哪些？定义：往生活污水中通入空气进行曝气，持续一段时间后，污水中即生成一种褐色絮凝体，该絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水，这种絮凝体就是活性污泥组成：①具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）；②微生物自身氧化的残留物（Me）；③由污水挟入的并被微生物所吸附的有机物质（含难为细菌降解的惰性有机物）（Mi）；④由污水挟入的无机物质（Mii）评价指标：一是混合液中活性污泥微生物量的指标，包括：混合液悬浮固体浓度，简称MLSS=Ma+Me+Mi+Mii，是指曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量；混合液挥发性悬浮固体浓度，简称MLVSS=Ma+Me+Mi，是指混合液中活性污泥有机性固体部分的浓度。
MLVSS与MLSS的比值用f表示，即f=MLVSS/MLSS;f值一般取0.75左右。
二是活性污泥的沉降性能及其评价指标。
①污泥沉降比SV，又称30min沉降率，混合液在量筒内静置30min后所形成的沉淀的容积占原混合液容积的百分比，以%表示；②污泥容积指数SVI=SV（ml/l）/MLSS（g/l）简称污泥指数，是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以ml计。
三是活性污泥的活性评定指标。
比耗氧率，SOUR,简称OUR，单位重量活性污泥在单位时间内所消耗的溶解氧量，单位是mgO2/（gMLVSS·h）或mgO2/（gMLSS·h），一般为20摄氏度下8~20mgO2/（gMLVSS·h）。
2、污泥龄、污泥负荷的概念。
污泥龄：指在曝气池内，微生物从生成到排出的平均停留时间，也是曝气池内微生物全部更新一次所需要的时间。
从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排出剩余污泥量之比。
即θc=VX/△X；BOD污泥负荷率Ns：曝气池内单位重量（kg）的活性污泥，在单位时间d内接受的有机物量kgBODBOD容积负荷率Nv：单位曝气池容积（m3）在单位时间内接受的有机物量。
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1。
水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.溶解物与水成均相,透明。
但可能产生色、臭、味.是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点.（数值可不记）江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。
含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7。
5~43。
0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。
7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。
第1章水质与水处理概论一、选择题1．地表水水质特点是（）A. 浊度变化大B. 水温不稳定C. 含盐量大D. 易受有机污染E. 细菌多2．地下水与地表水相比，其特点是（）A. 分布广B. 水温稳定C. 受污染少D. 含盐量少E. 浊度低3．水中杂质按颗粒尺寸大小可分为（）A. 胶体B. 悬浮物C. 溶解杂质D. 有机物E. 细菌第2章水的处理方法概论一、问答题1、三种理想反应器的假定条件是什么?研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用?2、3种理想反应器的容积或物料停留时间如何求得？试写出不同反应级数下3种理想反应器内物料的平均停留时间公式。
3、在实验室内作氯消毒试验。
已知细菌被灭火速率为一级反应，且k=0.85min-1。
求细菌被灭火99.5%时，所需消毒时间为多少分钟？4、设物料i分别通过CSTR型和PF型反应器进行反应后，进水和出水中i浓度值比均为C0/Ce=10，且属一级反应，k=2h-1。
求水流在CSTR型和PF型反应器内各需多少停留时间。
5、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。
第3章凝聚和絮凝一、选择题1．混合阶段要求快速剧烈，通常不超过（）A. 5分钟B. 2分钟C. 1分钟D. 30秒2．破坏胶体的稳定性可采用投加（）A. 氧化剂B. 食盐C. 消毒剂D. 混凝剂3．胶体稳定性的关键是（）A. 动力学稳定性B. 聚集稳定性C. 水化膜D. 范德化力作用4．异向絮凝是由下列因素造成的颗粒碰撞（）A. 布朗运动B. 机械C. 水力D. 水泵5．影响混凝效果的水力控制参数是（）A. 流量QB.流速υC. 水温TD. 速度梯度G6．胶体能稳定存在于水中的原因是（）A. 具有布朗运动B. 溶解度高C. 表面积大D. 表面水化膜E. 双电层结构7．同向絮凝中,颗粒的碰撞速率与下列因素有关( )A. 速度梯度B. 颗粒浓度C. 颗粒直径D. 絮凝时间E. 搅拌方式8．影响混凝效果的主要因素为（）A. 水温B. 水的PHC. 水的碱度D. 水的流速E. 水中杂质含量9．在机械絮凝池中，颗粒碰撞主要靠（）提供能量A.机械搅拌器B. 自身能量消耗C. 水平流速 D . 布朗运动10．压缩双电层与吸附电性中和作用的区别在于（）A. 前者会出现电荷变号B. 后者会出现电荷变号C. 前者仅靠范德华引力 D . 后者仅靠静电引力11．为防止絮凝体破碎，在絮凝阶段要求速度梯度（）A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 维持不变D. 都可以12．在混合阶段，剧烈搅拌的目的是（）A. 造成颗粒碰撞B. 药剂快速水解、聚合及颗粒脱稳C. 使速度梯度减小 D . A、B、C都有二、名词解释1.胶体稳定性2.同向絮凝3. 胶体脱稳4. 异向絮凝5.聚集稳定性6. 动力学稳定三、简答题1、在净化水时投加混凝剂的作用是什么？2、试写出常用的三种混凝剂及一种有机高分子混凝剂。
