完整word版四川大学考研复习笔记-水污染控制工程考研笔记

1.营养性物质（03年考点）

废水中的营养性物质主要指含氮和磷的物质。氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。废水中含氮超过0.2mg/L，含磷超过0.02mg/L，会引起水体的富营养性变化，促使藻类大量繁殖，在水流缓慢的水体及湖泊、水库和海湾形成水华或赤潮（主要是含有红色色素的甲藻），这样就带来了一系列的严重后果。

2.米氏常数（04年考点）

r = Rm[L]/(Km+[L]) Km=（K2+K3）/K1=[E][L]/[EL]

Rm---酶反应速率达最小值

r------生成产物速率

[L]----底物浓度

3.理想反应器

理想反应器并不是真正的实际反应器，而是人为作了某些假设条件以利于研究分析。但理想反应器却为真实反应器的两种极端情况，即各流体质点停留时间完全相等的推流反应器和所有流体质点完全无均匀混合的反应器两类。

3.1连续流的搅拌池反应器（CSTR）

CSTR：承受冲击负荷的能力较强，在处理水量和浓度突然变化时处理效果仍然良好。

主要特征：在反应区内各点的浓度相同，温度相同，且等于反应器出口处物料的浓度和温度。因此，CSTR内各点的反应速度相同。

t=V/Q 理论停留时间CSTR )年考点(01未转化率：C1/C0=1/(1+K t CSTR)n Cn/C0

=(1/(1+K t))n级：CSTR

3.2 推流式反应器（PF）

在推流式反应器中，流体是以有秩序的均匀状态通过的，前后相邻的流体元不发生纵向（流动方向）的混合，即只在纵向上存在浓度梯度。因此在PF中反应物的浓度将随流动的轴向而变化。

-kt )年考点:C2/C1=e未转化率(01逗留时间4.

指物料粒子从进入反应器开始，到离开为止，粒子在反应器内总共逗留的时间，也称为粒子的寿命，粒子在反应器中已逗留的时间为成为年龄。影响最终反应率的因素是粒子的寿命，不是其年龄。

5.逗留时间分布函数及分布密度

一般用两种方法描述粒子的逗留时间为分布，即分布函数和分布密度（04年考点）

逗留时间分布函数定义：即反应物中逗留时间小于t的粒子所占的分率，用J（t）来表示。

逗留时间分布密度的定义：分布函数对逗留时间的一阶导数，用J‵（t）表示。.水体生化自净6废水进入水体后，除得到稀释外，其中的有机物污染物还能

在微生物的作用下进行氧化分解，逐渐变成无机物质，这一过程称为水体的生化自净。

.氧垂曲线7河水受污染前一般亏氧很少。甚至近于饱和，在受污染后，由于

有机物的好痒分解，先多后少地消耗水中的溶解氧，同时河水又从空气中获得氧。在有机物浓度高时，耗氧速度大于复氧速度，河水中的DO值迅速下降。随着有机物的浓度下降，耗氧速度减慢，在某一时刻等于复氧速度。此后，随着有机物的进一步减少，耗氧速度将小于复氧速度。

8.格栅，筛网和沉砂池是去除大块和中等粒度固体物质的有效方法，也是保证废

水处理系统不被堵塞和减少磨损的重要手段。

格栅用于隔除粗大悬浮或漂浮物体。

筛网去除较小尺寸的悬浮物或漂浮物。

9.在重力作用下，固液的分离操作可分为两类。在悬浮颗粒密度大于液体密度时，

称为沉降分离；在相反情况下称为上浮分离。

沉降分离又分以获得澄清水为主要目的的澄清分离和以获得高浓度污泥为主要目的的沉降浓缩。

10.悬浮物的沉降分类（多年考点）．

自由沉降—当悬浮物的浓度很低时，颗粒间距离很远，从而在下沉的过程中可看成互不影响。

絮凝沉降---悬浮物浓度很低时，且颗粒很小很难沉降，需加入某些药剂使细小颗粒聚集变大，随着絮凝体不断增大，其沉降速度也不断增加的沉降过程。

成层（集团）沉降----当悬浮物浓度较高时，颗粒彼此靠的很近，在大量颗粒下沉时所排开的水要作反向流动，且在沉降中也会发生颗粒之间的碰撞，这些现象的存在会对颗粒产生明显降低沉速的影响。通常也称干扰沉降。

压缩---在颗粒浓度很高时，颗粒之间已有接触，但还不密实。在重力作用下，颗粒之间不断互相压实，同时逐渐排除间隙中夹带的水的过程。

2/18U (04年考点Ut=g(Ps-P)ds)

11.Re≤2时，L12.理想沉淀池与非理想沉淀池差异（04年）

理想沉淀池假设条件：池内废水按水平方向均匀流动，流速为V；悬浮颗粒的初始浓度均匀，在沉淀池中颗粒的水平速度也为V，下沉速度恒为u，且无横向和逆向运动；颗粒一经接触池底不再浮起，并忽略污泥所含水量对出水量的影响。非理想沉淀池：在实际的沉淀池中，池形与池内的水流短路，异重流等偏流现象有直接关系。实际沉淀池不是理想的推流式设备，会有部分流体因短路而停留时间小于tm.实际沉淀池的水流流型是处于完全混合和理想推流之间。

13.混凝机理（多年考点）

将尺寸过小的颗粒聚集成较大而易沉的聚集体，称为凝聚；絮凝更强调聚集体的形成。混凝指投药，快速混合和聚集体形成的全过程。

胶体颗粒的聚集可考虑成两个独立的不同阶段：（1）颗粒的迁移引起颗粒间接触（2）颗粒的脱稳使接触的颗粒附着。

13.1胶体稳定性

a.排斥势和吸引势一个胶体分散系并不带有净电荷，因此，胶粒上的原始电荷必然是与液相中的电荷相平稳。结果使双电层出现在每个胶粒与水的界面上。此双电层由荷电颗粒与等量的积聚在颗粒表面附近水中的带相反电荷的过量离子组成。扩散作用和静电吸引作用决定了电荷在扩散层内的分布状况。

b.溶剂化作用物质与溶剂之间所起的化合作用称为溶剂化。溶剂若为水则称水电位大小表明导|ξ|电位值有关。|ξ|与胶粒的带电多少和溶剂化层厚度，化。．电离子在紧密层和分散层分配比例。|ξ|电位大，说明异电离子进入分散层多，紧密层少，这样胶粒带电多，溶剂化层厚，溶胶就比较稳定，因而|ξ|电位大小是衡量胶体稳定性的尺度。（07年）

胶粒之所以暂时稳定，由于溶胶的动力稳定性对重力作用的反作用，胶粒带电产生的斥力以及溶剂化引起的机械阻力造成的。这三种因素中，尤以带电因素最为重要。

13.2胶体的脱稳

a.压缩双电层有些絮凝剂与胶粒之间的相互作用纯属静电性质。与胶粒所带原始电荷符号相同的离子被排斥，抗衡离子则被吸引。抗衡离子通过压缩环绕的胶粒周围的扩散层而实现脱稳。扩散层厚度为零时，ξ=0，脱稳最为有效。

b.吸附和电荷的中和再稳现象是胶粒所带电荷符号发生反逆而造成的，即胶体颗粒吸附了过多的抗衡离子，使它原先所带的净负电荷转变成正电荷。

c.沉淀物的网捕作用当用金属盐或金属氧化物和氢氧化物作絮凝剂，且投加量大的足以迅速使金属氧化物沉淀，水中胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。

d.吸附与粒间桥连当聚合物分子与胶粒接触时，基团的一部分吸附在胶粒表面上，留下的部分则伸展在溶液中。这时若有第二只有吸附空位的胶粒与这些伸展链的分子基团相接触时就会产生附着作用。这样就形成了粒子-聚合物-粒子的络合物。其中聚合物起桥连作用，若第二只粒子不出现，则伸展段迟早要在某些时候再被吸附到原先颗粒的其他点位上，此后该聚合物分子就不再起桥连作用。14.异向凝聚：胶体化学中，把因热运动使胶体颗粒移动并聚合生成随机絮凝体的过程。

同向凝聚：使细小颗粒凝聚长大的作用是因流体扰动使颗粒之间碰撞而结合的结果。异向还是同向凝聚占优势基本上取决于颗粒的尺寸，0.1u以下的颗粒同向几乎不起作用。

速度梯度G=√P/Vu （多年考点） P=Qhpg

采用多级串联凝絮池逐级降低G值，可提高絮凝效果。Gt值在10000-100000之间。

速度梯度对混凝效果的影响（06年）

值更为有G选择小的并不能提高颗粒凝聚结果。由于絮体破裂增多，值，G高的．利。在一定的凝聚条件下，会有一个最合适的G值和对应的最短凝聚时间。15.借助水的浮力，使废水中比重小于或接近1的固态或液态污染物浮出水面而予以分离的处理技术统称浮力浮上法。根据污染物的性质和处理原理不同，分自然浮上法，气泡浮上法和药剂浮选法。

自然浮上法的分离对象是废水中直径较大的粗分散性可浮油粒。（04年）

气浮分离的对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。（04年）

.气固比：气浮所需释放出的空气量与欲除去的污染物量之比。16

气浮法的优点：气浮设备完成固液分离的速率比沉降设备高；产生的泡沫含水量比沉降污泥低；对活性污泥法产生的污泥进行浓缩，不仅效率较高而且可以消污泥膨胀，这是因为气浮过程可增加水中的溶解氧。

缺点：运行费较沉降法高，电耗也较高；维修管理较沉降法麻烦和复杂。

17.过滤使含悬浮物的水通过滤料或多孔介质，以截留水中的悬浮物，从而使水净化的处理法。

颗粒材料滤池（普通快滤池）：粒状介质滤层，属于这种滤池。这种滤池用于目的主要是去除水中微细悬浮物。为了适应废水水质常具有腐蚀性，悬浮浓度高，粘度大，滤渣难脱水等特点，滤池应具备特点：滤料粒径应大些；滤料耐腐蚀性应强些;粒料的机械强度好，成本低。

.活性污泥原理：活性污泥法处理流程，是使具有净化功能的絮凝体状的微18

生物增值体。通过人为的控制，使曝气池内的底物和净化微生物的比率经常保持一定水平，并在溶解氧存在条件下，使底物和由异种个体群微生物所形成的絮凝体充分接触而进行好氧氧化，分解的过程。在曝气阶段之后，通过固—液分离装置分离出净化水和微生物絮凝体即活性污泥，而被分离的澄清水作为处理水从生物反应系统排出。同时被压缩的活性污泥则连续地回流到曝气池，再次和新流入的底物相混合，多余的污泥可进行厌氧消化处理和过滤脱水，脱水污泥可作肥料和进行焚烧等最终处理。因此为了使处理流程具有活性污泥处理功能，必须具备条件：（1）在运行上，必须使曝气池的污泥负荷保持一定水平；（2）在供氧上，供氧量必须适应，向混合液供给一定数量以上的溶解氧，防止供氧不足而成为去除BOD的限制因素;(3)在二次沉淀池内要使处理污水和活性污泥完全得到分离，而且被分离的活性污泥至少要能浓缩到高于曝气池内的活性污泥浓度的程度。．（4）为了保持曝气池内的污泥浓度，必须使经浓缩的活性污泥连续地向曝气池回流。（5）为了使活性污泥的泥龄保持一定，必须及时将由于BOD降解而增殖的净化微生物排出反应系统。

原生动物在净化中的作用表现在：促使细菌的絮凝作用，提高细菌的沉19.

淀效率；原生动物捕食细菌，能彻底去除游离细菌；原生动物的分泌物使细菌活化；原生动物的分泌物使细菌活化；原生动物本身也可摄取溶解性有机物；原生动物和细菌一起共同摄取病原微生物。

活性污泥的能量含量，亦即底物与微生物的比值，是影响活性污泥的增殖20.

速度，BOD去除速度，氧利用速度，污泥的凝聚，吸附作用的重要因素。微生物的增殖分对数增殖期，减速增殖期和内源呼吸期三个阶段。（06，07年）

微生物的对数增殖期，活性污泥含有很高的能量水平，因此不形成絮凝体而具有分散的倾向；一旦有机营养物逐渐减少，微生物增值受到限制而进入减速增殖期，随着接近本期的末端，活性污泥逐渐具有形成絮凝体的倾向。在对数增殖期和减速增殖期转变点以前的各点上，活性污泥微生物的氧利用速度达到最高值。因此有机物的氧化速度也达到最大值。但由于有机营养物数量逐渐减少，活性污泥增长速度开始减退，微生物的内源呼吸作用逐渐明显。在减速期的后期和内源呼吸中，细胞停止增殖，污泥也几乎不再积存，而且有机物大部分被氧化。污泥的絮凝体形成以及对有机物吸附的能力显著增高。独立的游离细菌被栖息在污泥表面的原生动物捕食，处理水的澄清度显著提高。

.活性污泥法与吸附相比，氧化进程过慢，则污泥絮凝体将变轻，21难于沉

淀。而当氧化进程比吸附快得多时，则污泥絮体将遭到破坏，变成微细质密的颗粒。质密的絮凝体虽然是易于沉淀的，但微细颗粒却难于沉淀。此外，由于这种絮凝体的吸附能力很弱，因此，二次沉淀池的出水就不可能非常良好。氧化过度现象，一般在曝气过度和曝气时间很长时，或是在作为污泥微生物食料的有机营养物质非常缺乏时产生。另一方面，氧化不足现象则是在有机营养我物质过多，曝气池混合液的溶解氧不足，有毒性物质存在，流入污水和回流污泥已呈腐败现象以及在污泥中存在油，高浓度的合成洗涤剂产生。

22.莫若特：u=u)

年(03.06 [L]/(Ks+[L]) Max

比基质去除速率V：V=V[L] /(Ks+[L]) u=av (05) Max

23.负荷标准：容积负荷Lv=QoLo/V

污泥负荷：Ls=F/M=QoLo/VS (07年)

24.污泥沉降比：取100mL混合液在量筒中静沉淀30min后，沉淀污泥与混合液的体积比（%），称为污泥沉降比，即位SV%。因为正常的活性污泥在静置30min 后，一般可达最大密度，故污泥沉降比可反映曝气池正常运行时的污泥量。

污泥指数：指曝气池中的混合液，经30min静置后，1克干活性污泥沉降后所占得容积，以mL/g计，故也称为污泥容积指数，记作SVI。SVI=SV%×10/MLSS SVI是一种污泥凝聚沉降性能的指标，同时也是活性污泥活性是否良好的重要指标。性能良好的活性污泥的SVI一般在100左右。

二沉池污泥浓度：Sr=1000000/ SVI (mg/L)

剩余污泥量△S/VS=aQoLr/VS-b=1/ts

污泥泥龄ts=VS/△S

曝气池每天平均耗氧量Ro=aˊQoLr+bˊVS

每天总耗氧量△O2= QoLr-1.42△S

曝气池混合液中的活性污泥浓度S=tsaQo(Lo-Le)/V(1+bts)

Le=Ks（1/ts+b）/[Umax-（1/ts+b）]

-1时，系统中的BOD不足，微生物以内源呼吸方式获得能量，25.F/M小于0.3d 微生物细胞残体增多，污泥活性下降，同时絮凝沉降性能也变差，通常称这种污-1时，丝状菌占优势，形成污泥膨胀，也不能很好0.6d泥为分散绒粒；F/M大于-1-1时MLSS沉降性能较好，称为絮凝污泥。（-0.6d04年）0.3d沉降；F/M在

.活性污泥运行方式：261.普通活性污泥法：（05年）废水和回流污泥从曝气池一端流入，呈推流式至另一端流出，吸附和微生物代谢在一个曝气池中连续进行，基质浓度前后相差很大，因此需氧量前后相差很悬殊。有点：基质去除率高；剩余污泥量较少，一般不到回流污泥量的10%。缺点：不适宜水质变化较大的废水；所供氧气不能充分利用，有前段曝气池供氧不足和后端供氧过多的现象存在。

2.阶段曝气法。称多点进水活性污泥法。废水沿曝气池分段多点进水，可使基质废水负荷的分:负荷分布均匀，同时整个曝气池各部位的需氧量趋于均匀，优点．配均匀；峰值需氧量较低，有利于提高曝气池的效率。

3.渐减曝气法：流程与普通活性污泥法相同，不同在于充气器的排列方式的区别。在渐减曝气法中，充气器的排列可使供氧量与需气量一致，即在曝气池中沿废水流向由供气量最大逐渐减少。