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考研專業課環境工程秋季復習重點
| 吸附操作的形式和各自的特點：靜態(間歇式操作)、動態(固定床為半連續式，移動床和流化床為連續式)
離子交換劑：無機和有機兩類。無機的有天然沸石和人工合成沸石。有機的有磺化煤和各種離子交換樹脂(是一類具有離子交換特性的有機高分子聚合電解質，是一種疏松的具有多孔結構的固體球形顆粒)。 離子交換容量：是樹脂交換能力大小的標準。可用重量法(單位重量的干樹脂中離子交換基團的數量)和容積法(單位體積的濕樹脂中離子交換基團的數量)來表示。 離子交換樹脂的選擇性：由于離子交換樹脂對于水中各種離子吸附的能力并不相同，對于其中一些離子很容易被吸附而對另一些離子卻很難吸附，被樹脂吸附的離子在再生的時候，有的離子很容易被置換下來，而有的卻很難被置換。離子交換樹脂具有的這種性能稱為選擇性能。 單床離子交換器：使用一種樹脂的單床結構。 多床離子交換器：使用一種樹脂，由兩個以上交換器組成的離子交換系統。 復床離子交換器：使用兩種樹脂的兩個交換器的串聯系統。 混合床離子交換器：同一交換器內填裝陰陽兩種樹脂。 聯合床離子交換器：復床與混合床聯合使用。 順流再生與逆流再生：再生階段的液流方向和交換時水流方向相同為順流再生，反之為逆流再生。 離子交換的用途和特點：用途：用于回收和去除廢水中金、銀、銅、鎘、鉻、鋅等金屬離子，對于凈化放射性廢水及有機廢水也有應用。特點：主要吸附離子化物質，并進行等當量的離子交換。 離子交換樹脂的分類：a、按選擇性分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。B、按活性基團中酸堿的強弱分為強酸性陽、弱酸性陽、強堿性陰、弱堿性陰。 離子交換樹脂的性能指標：離子交換容量、含水率、相對密度、溶脹性、耐熱性、化學穩定性。 柱式離子交換法的操作步驟和各步的作用：反洗(起除微粒及疏松樹脂層的作用)、再生、正洗(清洗樹脂顆粒表面及內部再生劑)、交換、洗脫(應用于回收操作)。 離子交換柱的裝置類型和特點：單床、多床、復床、混合床、聯合床。 混合床離子交換柱中交換劑的再生過程：再生前必須將樹脂先分層，通常用水力反洗分層法，即借助于水力使樹脂懸浮，利用陰陽離子交換樹脂的比重及膨脹率不同，因而沉降速度不同而達到分層目的;分層后自上部注入再生液經陰離子交換樹脂層流出，下部注入再生液經陽離子交換樹脂層流出，各自獲得再生。 捕收劑：能夠提高顆粒可浮性的藥劑。 起泡劑：作用在氣液界面上，用以分散空氣，形成穩定的氣泡的物質。 調整劑：為提高浮選過程的選擇性，加強捕收劑的作用并改善浮選條件的物質。 加壓溶氣浮選：空氣在加壓條件下溶于水中而在常壓下析出。 溶氣真空浮選：空氣在常壓或加壓條件下溶于水中而在負壓條件下析出的方法。 布氣浮選：利用機械剪切力，將混合于水中的空氣粉碎成細小的氣泡以進行浮選的方法。 電解浮選：對廢水進行電解，在陰極產生大量的氫氣泡，直徑20-100um，它們起著浮選劑的作用，廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡上隨其上浮達到凈化廢水的目的。 浮選的原理和用途：原理：向廢水中通入空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質粘附在氣泡上隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫-氣、水、顆粒三相混合體，通過收集泡沫和浮渣達到分離雜質、凈化廢水的目的。用途：用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度近于1的微小懸浮顆粒。 浮選藥劑的種類和作用：捕收劑、起泡劑、調整劑(抑制劑、活化劑、介質調整劑)其中抑制劑降低物質可浮性，活化劑消除抑制作用，介質調整劑調整廢水PH值。 加壓溶氣浮選的流程和特點：全溶氣(溶氣量大、乳化油量最大、池小、動力消耗大)、部分溶氣(比全流程的壓力泵小故動力消耗低、乳化油量次大、池大小與全流程的相同)、部分回流溶氣(不促進乳化、礬花形成好、動力省但池大)。 吹脫：把空氣通入廢水中，使空氣與廢水接觸，溶解于廢水中的氣體便從廢水傳遞到空氣中，這種解吸過程又稱為吹脫過程(解吸過程即廢水中溶解的氣體由液相傳遞到氣相的過程)。 汽提：把水蒸氣通入廢水中，當廢水中的蒸汽壓超過外界壓力時，廢水就開始沸騰，這樣就加速了揮發物質從液相轉入汽相的過程。另外當水蒸汽以氣泡形式穿過水層時，水與氣泡之間形成自由表面，這時液體就不斷地向氣泡內蒸發擴散，當氣泡上升到液面時就破裂而放出其中揮發性物質。這種用蒸氣進行蒸餾的方法稱為汽提法。 電滲析：是在直流電場的作用下，依靠對水中離子有選擇透過性的離子交換膜，使離子從一種溶液透過離子交換膜進入另一種溶液，以達到分離、提純、濃縮、回收的目的。 反滲透：有一種膜只允許溶劑通過而不允許溶質通過，如果用這種半滲透膜將鹽水與淡水隔開，則水將從淡水側或濃度較低一側通過膜自動地滲透到鹽水或濃度較高的溶液一側，鹽水體積逐漸增加，在達到某一高度時邊自行停止，此時達到了平衡狀態。這種現象為滲透現象。當滲透平衡時，溶液兩側的靜水壓差為滲透壓。如果在鹽水上施加大于滲透壓的壓力，則發現鹽水中的超過濾：簡稱超濾，利用滲透薄膜隔濾分離廢水中溶解的物質，主要依靠篩濾作用以分離高分子和低分子有機物以及無機離子等(溶質分子至少比溶劑分子大十倍)的方法。 吹脫與汽提的聯系和區別：聯系：都是利用液相與氣相之間的傳質作用來去除污染氣體;區別：吹脫是利用氣體在廢水中溶解的濃度與其在廢水中的平衡濃度來去除污染物質的，吹脫的過程只是曝氣，而汽提是利用揮發性物質在蒸汽和廢水中的濃度不同而去除污染物質的，汽提過程還要借助蒸汽帶走所要去除的污染物質。 電滲析的原理、工作過程及應用范圍：①原理：在直流電場的作用下，依靠對水中離子有選擇透過性的離子交換膜，使離子從一種溶液透過離子交換膜進入另一種溶液，以達到分離、提純、濃縮、回收的目的。②工作過程：有陰陽兩中離子交換膜，陰膜只允許通過陰離子，陽膜只允許通過陽離子，廢水中溶解的鹽類，其陽離子通過陽膜，陰離子通過陰膜，這樣，中間隔室中陰、陽離子濃度逐漸降低，最后達到所要求的含量。③應用范圍：可以有效地回收廢水中的無機酸、堿、金屬鹽及有機電解質等，使廢水凈化。 反滲透的原理和應用范圍：①原理：工作壓力大于溶液的滲透壓，選擇性吸附-毛細管流機理，反滲透膜是一種多孔性膜，具有良好的化學性質。當溶液與這種膜接觸時，由于界面現象和吸附作用。對水優先吸附或對溶質優先排斥，在膜面上形成一純水層。被優先吸附的在界面上的水以水流形式通過膜的毛細管被連續地排出。(即界面現象和在壓力下流體通過毛細管的綜合結果)②應用范圍：廢水的三級處理和廢水中有用物質的回收，如處理溶解性有機物可獲得100%的分離效率，達到凈化廢水和\回收有用物質的雙重目的。 超過濾與反滲透的聯系和區別：①聯系：動力同是溶液的壓力，在溶液的壓力下，溶劑的分子通過薄膜，而溶解的物質阻滯在隔膜表面上。②區別：超過濾所用薄膜較疏松，透水量大，除鹽率低，用以分離高分子和低分子有機物以及無機離子等，能夠分離的溶質分子至少要比溶劑的分子大10倍，主要機理是篩濾作用，工作壓力低;而反滲透所用的膜致密，透水量低，具有選擇透過能力，用以分離分子大致相同的溶劑和溶質，所需工作壓力高，去除機理是分離過程中伴隨有半透膜、溶解物質和溶解之間復雜的物理化學作用。 活性污泥：向生活污水中注入空氣進行曝氣，并持續一段時間后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體構成，易于沉淀分離，并使污水得到澄清，稱為活性污泥。 MLSS：即混合液懸浮固體，是指曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數量。(mg/L) MLVSS：即混合液揮發性懸浮固體，是指混合液懸浮固體中有機物的重量。 污泥沉降比：(SV%)是指曝氣池混合液在100ml量筒中，靜置30min后，沉淀污泥與混合液之體積比。(%) 污泥容積指數：(SVI)即污泥指數：是指曝氣池出口處混合液經30min靜沉后，1g干污泥所占的容積(即每單位重量干泥形成的濕污泥的體積mL/g)，以ml計，即：SVI=混合液30min靜沉后污泥溶積/污泥干重=SV%×10/MLSS 污泥齡：是曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量之比值，單位是日。即新增長的污泥在曝氣池中平均停留時間，或污泥增長一倍所需要的時間。 污泥負荷率：(Ns)實際中F：M值以BOD表示，即Ns=QLa/XV(Q污水流量;La進水BOD濃度;X混合液懸浮固體濃度MLSS;V曝氣池容積) 階段曝氣法：(逐步負荷法)污水沿曝氣池池長分段多點進水，使有機物負荷分布較均勻，從而均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧過剩的缺點;同時，微生物在食物比較均勻的條件下，能充分發揮氧化分解有機物的能力，還可減輕二次沉淀池的負荷。 延時曝氣法：(完全氧化法)其工作長期處于內源呼吸階段，不但去除了水中的污染物，而且氧化了合成的細胞物質，是污水處理和污泥好氧處理的綜合構筑物。 動力效率(Ep)：指1KW.h電所能轉移到液體中去的氧量(kg/(kw.h))。 氧轉移效率(EA)對鼓風曝氣而言：也稱氧利用率：指鼓風曝氣轉移到液體中的氧占供給的氧的百分率，即EA=R0/S×100(%)。S供氧量，R0吸氧量。 充氧能力(對機械曝氣而言)：是指葉輪或轉刷在單位時間內轉移到液體中的重量。(kg/h) 污泥膨脹：正常的活性污泥沉降性能良好，含水率在99%左右。當污泥變質時，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的結構松散和體積膨脹，含水率上升，澄清液稀少(但較清澈)，顏色也有變異，稱為污泥膨脹。 活性污泥的組成和活性污泥中微生物的組成：由具有活性的微生物、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能為生物所降解的有機物和無機物組成。其中微生物是活性污泥的主要組成部分。活性污泥微生物是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結合組成的一個生態系。 活性污泥法的凈化機理和工作過程：①初期去除與吸附作用：污泥表面積大，且表面多有多糖類粘質層，污水中懸浮固體和膠體物質是被絮凝和吸附去除的。②微生物的代謝作用：活性污泥微生物以污水中各種有機物作為營養，在有氧的條件下，將其中一部分合成新的細胞物質(原生質)，對另一部分有機物則進行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成二氧化碳和水等穩定物質。在新細胞合成與微生物增長的過程中，除氧化一部分有機物以獲得能量外，還有一部分微生物細胞物質也在進行氧化分解，并供應能量。③絮凝體的形成與凝聚沉淀：污水中有機物通過生物降解，一部分氧化分解為二氧化碳和水，一部分合成細胞物質成為菌體。為使菌體從水中分離出來，必須使其凝聚成為易于沉淀分離的絮凝體。 活性污泥法的各種指標及相互關系：MLVSS/MLSS一般0.75左右，SVI=混合液30min靜沉后污泥溶積/污泥干重=SV%×10/MLSS(100ML量筒) 影響活性污泥處理效果的因素：①溶解氧2mg/l左右為宜②營養物BOD：N：P=100：5：1③PH值6.5-9.0④水溫：20-30度⑤有毒物質：重金屬、H2S等無機物質和氰、酚等有機物質。會破壞細菌細胞某些必要的生理結構，或抑制細菌的代謝過程。 衡量曝氣效果的指標及適用范圍：動力效率(Ep)、氧轉移效率(EA)對鼓風曝氣而言即氧利用率、充氧能力(對機械曝氣而言) 活性污泥法常見的問題及處理方法：①污泥膨脹：防止辦法：加強操作管理，經常檢測污水水質、溶解氧、污泥沉降比、污泥指數等。解決辦法：缺氧、水溫高可加大曝氣量或降低進水量以減輕負荷或適當降低MLSS，使需氧量減少。如污泥負荷率過高，可適當提高MLSS值，以調整負荷。如PH值過低，可投加石灰調整PH。若污泥大量流失，則可投氯化鐵，幫助凝聚。②污泥解體：污水中存在有毒物質，鑒別是運行方面的問題則對污水量、回流污泥量、空氣量和排泥狀態以及SV%、MLSS、DO、Ns等進行檢查，加以調整;如是混入有毒物質，需查明來源，采取相應對策。③污泥脫氮：呈塊狀上浮，由于硝化進程較高，在沉淀池內產生反硝化，氮脫出附于污泥上，從而使污泥比重降低，整塊上浮。解決辦法：增加污泥回流量或及時排除剩余污泥，在脫氮之前將污泥排除;或降低混合液污泥濃度，縮短污泥嶺和降低溶解氧等，使之不進行到硝化階段。④污泥腐化：污泥長期滯留而進行厭氧發酵生成氣體，從而大塊污泥上浮的現象。防止措施：a、安設不使污泥外溢的浮渣清除設備;b、消除沉淀池的死角區;c、加大池底坡度或改進池底刮泥設備，不使污泥滯留于池底。⑤泡沫：原因污水中存在大量合成洗滌劑或其他起泡物質。措施：分段注水以提高混合液濃度;進行噴水或投加除泡劑等。 生物濾池：是以土壤自凈原理為依據，有過濾田和灌溉田逐步發展來的。廢水長期以滴狀灑布在塊狀濾料上，在廢水流經的表面上會形成生物膜，生物膜成熟后，棲息在生物膜上的微生物即攝取廢水中的有機污染物質作為營養，從而使廢水得到凈化。 生物轉盤：即在生物濾池中以一系列轉動的盤片代替固定的濾料。 生物接觸氧化：就是在曝氣池內填充塊狀濾料，經曝氣的廢水流經填料層，使填料顆粒表面長滿生物膜，使廢水和生物膜接觸，在生物膜生物的作用下廢水得到凈化。 生物濾池的水力負荷和有機負荷：水力負荷：q：即每單位體積濾料或單位濾池面積每天所處理的廢水量。m3/(m3.d)或m3/(m2.d)。有機物負荷M：即每單位容積濾料每天所去除廢水中有機物的數量，單位kg(BOD5)/(m3。d)。 回流比：高負荷生物濾池回流水量R與原水量Q之比稱為回流比。 塔式生物濾池：是新型高負荷濾池。在功能上與高負荷生物濾池沒有本質的區別，但在構造、凈化功能等方面具有一定的特征。 生物膜法與活性污泥法的主要區別：主要在于微生物提供的方式不同。生物膜法是指廢水流過生長在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相間的物質交換，降解廢水中有機物的方法，所需氧氣一般直接來源于大氣。活性污泥法是以存在于污水中的有機物作為培養基，在有氧的條件下，對各種微生物群體進行混合連續培養，通過凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等過程去除有機物的一種方法，所需氧氣是通過曝氣裝置提供的。所以生物膜法又稱為生物過濾法。 普通生物濾池的構造及各部分的作用：濾床、排水設備和布水裝置三部分。濾床主要充填濾料;排水設備用以排出濾水，且保證濾池通風，包括滲水裝置(支撐濾料、排出濾水)、集水溝和總排水渠等;布水設備：布水均勻、使空氣在布水間歇時進入濾池。 生物膜法凈化廢水的機理：生物膜法是指廢水流過生長在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相間的物質交換，降解廢水中有機物的方法。 單極和多極生物濾池的主要運行系統： 生物濾池水回流的作用：①稀釋進水濃度，使BOD5處于200mg/l以下，并借以均化、穩定水質;②增大進水量，沖刷生物膜，抑制厭氧層的發育，使生物膜經常保持活性;③抑制臭味及濾池蠅的過度滋長。 塔式生物濾池的結構和生物相的特點：①構造：塔身、濾料、布水設備、通風裝置和排水系統組成。②生物相特點：自塔頂向下，生物膜明顯分層，各層的生物相組成不同，種類由少到多，由低級到高級。生物轉盤的構造和布置形式：構造：主體部分由盤片、轉軸和氧化槽三部分組成。布置形式：單軸單級、單軸多級和多軸多級，級數多少根據廢水凈化要求達到的程度來確定。 生物轉盤的優缺點：優點：①操作簡單，沒有污泥膨脹和流失問題，沒有污泥回流系統，生產上易于控制;②剩余生物污泥量小，污泥顆粒大，含水率低，沉淀速度大，易于沉淀分離和脫水干化;③設備構造簡單，無通風、回流及曝氣設備，運轉費用低，耗電量低;④可處理高濃度廢水，承受BOD的濃度可達1000mg/l，耐沖擊能力強;⑤廢水在氧化槽內停留時間短，1-1.5h，處理廢水高，BOD去除率一般可達90%以上;⑥比活性污泥法占地少。缺點：①占地雖比活性污泥法少，但仍然較大;②盤材昂貴、基建投資大;③處理含易揮發有毒廢水時，對大氣污染嚴重。 生物接觸氧化法的特點：①使用蜂窩式或列管式填料，上下貫通，廢水在管內流動，水力條件好，能很好地向管壁上固著的生物膜供應營養及氧，因此生物膜上的生物相很豐富，除細菌外，球衣菌類的絲狀菌、多種種屬的原生動物和后生動物，能夠形成穩定的生態系。②填料表面全為生物膜所布滿，形成了生物膜的主體結構，有利于維護生物膜的凈化功能;還能夠提高充氧能力和氧的利用率;有利于保持高度的生物量。③對沖擊負荷有較強的適應能力，污泥生成量少，不產生污泥膨脹的危害，能夠保證出水水質，勿需污泥回流，易于維護管理，不產生濾池蠅，也不散發臭氣。④具有多種凈化功能，能夠有效地去除有機污染物質外，還能脫氮和除磷，用于三級處理。缺點：填料易于堵塞，布氣、布水不均勻。 |