水污染控制工程课后习题第十六章

第十六章 1 什么事生物膜它有哪些特点 答生物膜是一种膜状生物污泥，由细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动 物组成的生物群落，附着于滤料或某些载体上生长发育而成的。 特点 （1） 结构特点 ① 生物膜是高度亲水物质 ② 生物膜具有好氧和厌氧双层结构 ③ 生物膜及水层之间存在多种传质过程 （2）生物特点① 微生物种类具有多样性 ② 生物的食物链很长 （3）工艺特点① 抗冲击负荷能力强 ② 产泥量少，运行管理方便 ③ 污泥沉 降性能良好 ④ 容积负荷有限 2 生物膜的形成过程、更新方式和传质原理。 答（1） 形成过程 生物膜的形成一般要经历五个阶段 ① 可逆接触阶段 细 胞在载体表面的可逆粘附，利用鞭毛、 纤毛和菌丝等胞外细胞器和外层膜蛋白粘 附于载体表面。 ② 不可逆接触阶段 细菌通过分泌的胞外多聚物增强细胞和载 体之间的粘附③菌落形成阶段 粘附在载体表面的细胞分裂，小菌落的形成。该 过程菌落明显增大， 胞外多聚物量增多并形成一层水凝胶覆盖在细胞表面。 ④ 生 物膜的成熟阶段 粘附小菌落成长为具有三维结构的成熟生物膜⑤生物膜的脱 落阶段 由于生物膜的老化，部分细胞从生物膜上脱落。 （2）生物膜的更新方式随着生物的成熟，生物膜的厚度不断增加，氧气不 能透入的内部深处将转为厌氧状态，形成厌氧膜；随着厌氧反应的进行，厌氧代 谢产物不断增多，导致厌氧膜和好氧膜之间的平衡被破坏；厌氧产生的气态物质 不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力，导致老化的生物膜不断脱落。老 化的生物膜脱落之后，新的生物又逐渐生长起来。 （3）传质原理由生物膜的结构可知，空气中的氧气先溶于流动水层中，再 通过附着水层传递给生物膜，供微生物新陈代谢；污水中的有机物由流动水层扩 散进入生物膜， 并通过微生物的降解作用得到净化，同时产生的代谢产物由流动 水层带走；一些气态产物通过水层逸出，进入到空气中。 5 什么叫回流回流在高负荷生物滤池系统运行中有何意义 答 （1）在高负荷生物滤池系统运行中，回流是指把处理达标的一部分水通 过回流设备与原污水按一定比例混合，使进水水质满足系统处理要求。 （2）意义处理水回流可以均化和稳定进水水质，加大水力负荷，即使冲刷 过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜保持较高的 生物活性；同时，抑制滤池蝇的国度滋长，减轻发散的臭味。 10 简述生物流化床与其他生物膜法工艺的异同，说明其优越性。 答老师，这题真做不出来，求老师答疑 第十七章 1 试简述厌氧生物处理的基本原理，影响厌氧处理的主要因素有哪 些 答 （1）基本原理复杂的大分子、不溶性有机物在胞外酶作用下水解为小 分子和溶解性有机物，渗入到细胞体内后，在发酵细菌的作用下，分解产生高级 脂肪酸、醇和醛类等；产氢产乙酸菌将各种高级脂肪酸、醇和醛类等降解为乙酸 转化为甲烷和二氧化碳和氢气，在降解奇数碳时还形成二氧化碳；产甲烷菌将前 面过程产生的乙酸、氢气、和二氧化碳。 （2）主要影响因素① 温度 温度对厌氧细菌的影响尤为显著，主要是通过 对厌氧微生物细胞内酶的活性的影响而影响微生物的生长速率和对基质的代谢 速率， 进而影响到污水厌氧处理工艺中污泥产量，有机物的去除率和反应器的处 理负荷； 另外，温度还会影响生化反应过程中中间产物的形成及各种物质在水中 的溶解度，进而影响到沼气的产量和成分。中温甲烷菌的适宜温度范围为30～ 36℃，高温甲烷菌的适宜温度范围为50～53℃，中或高温厌氧处理允许的温度 变化范围为1.5～2.0℃。② pH 值和酸碱度 不适应厌氧微生物生长的 pH 值 和酸碱度会影响厌氧微生物的活性及污水处理效果，影响出水水质，为了满足厌 氧微生物的生长代谢要求，处理系统中，pH 值一般保持在 6.5～7.5，HCO- 3 碱度 保持在 2000～5000mg/L以碳酸钙计，挥发酸为 200～400mg/L以 HAc 计 ③ 氧化还原电位 不同的厌氧消化系统对烟花还原电位的要求也不一样， 在厌氧 发酵过程中，不产甲烷菌对氧化还原电位要求不甚严格，可在100～-100mV 的 环境中正常生长活动；而产甲烷菌的最适宜氧化还原电位为-350～-400mV。 ④ 营养比 为了满足厌氧微生物的正常代谢营养要求，控制进入厌氧反应器的 C、 N、P 比例为 CNP200～30051⑤ 有毒物质 有毒性是相对的，当一些物质浓 度达到一定值时，就会显现毒性，对微生物产生抑制作用，低于这个值时，则不 会显现毒性。 某些物质的度阈值浓度 毒阈浓度界限毒阈浓度界限 物质名称物质名称 （mg/L）（mg/L） 碱金属及碱土金 属 Ca2、Mg2、Na、10-1～105胺类10-5～1 K 重金属 Cu2、Ni2、 10-5～10-3有机物10-6～1 223Zn 、Hg 、Fe H、OH-10-6～10-4 ⑥ 水力停留时间它直接影响着反应器的运行稳定性和高效性。它对厌氧工艺 的影响是通过上升流速来体现的。在 UASB 反应器中，一般控制反应区内的平均 上升流速不低于 0.5m/h，设计推荐制为 1.25～3m/h。 ⑦ 有机负荷有机负荷是影响厌氧消化的重要因素之一， 直接影响产气量和处 理效率。在一定的范围内，随着有机负荷的提高，单位重量物料的产气量趋于下 降，而反应器的容积产气量则增加，反之亦然。在处理常规的有机工业污水时， 一般厌氧工艺的进水有机负荷为 5～10kgBOD 5/m 3 d,有的高达 50kgBOD 5/m 3 d。 7 简述厌氧接触工艺的优缺点。对其缺点应如何改进 答 （1）厌氧接触的优点①消化池污泥浓度达到5～10gVSS/L，耐冲击负 荷能力强。②与普通厌氧法相比，该工艺减少了出水微生物的浓度。③适合处理 悬浮物浓度、有机物浓度高的污水。 （2）缺点从厌氧反应器中排除的混合液中的污泥由于附着大量气泡，在沉 淀池中易于上浮到水面而被出水带走，此外，进入沉淀池的污泥仍有产甲烷菌的 活动，并产生沼气，使已沉淀的污泥上翻，引起固液分离不佳。 （3）对于这些问题采取的措施①在消化池和沉淀池之间设置真空脱气器， 但不能抑制产甲烷菌在沉淀池的内继续产甲烷。 ②在消化池和沉淀池之间设置冷 却器，使温度从 35℃降到 15℃，以抑制产甲烷菌在沉淀池内的活动。③向混合 液中投加混凝剂，提高沉淀效果。④用超滤器代替沉淀池，以提高固液分离。 8 简述升流式厌氧滤池的特点。 答 升流式厌氧生物滤池内可以保持很高的微生物浓度， 因此有机负荷率高， 适合处理含悬浮物浓度较高的有机废水；微生物停留时间长，因此，耐冲击负荷 能力强；不需要回流污泥，耗能低；设备简单，操作管理方便；出水悬浮物浓度 低；升流式厌氧生物滤池底部易于堵塞；污泥浓度沿深度分布不均匀，上部滤料 不能充分利用。 9 UASB 由哪几部分构成简述 UASB 的特点。 答 （1）UASB 主要由以下几部分组成①进水配水系统负责把污水均匀 分配到反应器的很断面上，使有机物能在反应区均匀分布，有机遇污水与微生物 充分接触；②反应区 颗粒污泥区 污泥浓度 40～80mg/L