环境监测复习提纲(2)

污泥膨胀仅仅表明污泥的沉淀过程存在困难，但与处理效果并没有必然联系！根据污泥膨胀是否是由于丝状细菌大量繁殖引起：丝状细菌膨胀；非丝状细菌膨胀。

1）丝状菌膨胀：丝状菌膨胀是由于丝状菌大量繁殖，菌丝体相互交织，使污泥内部结构松散，同时菌丝体伸出污泥外相互接触架桥，支撑着污泥絮凝体，使污泥体积膨胀，密度变小，难于沉降，这种现象称为丝状菌膨胀。 （大部分污泥膨胀属于丝状细菌膨胀）

2）非丝状菌膨胀：非丝状菌膨胀是由于积累了大量的高粘度亲水性多糖物质，从而结合了大量的水分子（结合水可占污泥干重的250~350%，在正常的活性污泥结合水一般占90%左右）。 大量的结合水使活性污泥容重减轻，不易沉降，体积膨胀。这种活性污泥膨胀不是由于大量的丝状菌存在，所以叫非丝状菌膨胀，又叫结合水膨胀或高粘性膨胀。

发生污泥膨胀后的解决措施：1）通过投加药剂增加活性污泥的密度，具体方法：a、投加化学絮凝剂，主要是铁系、铝系的无机絮凝剂，利用生成的无机沉淀物增加污泥密度。例如在反应器中投加5-50mg/L的铁离子或10-100mg/L的铝离子。b、投加硅藻土、粘土、粉煤灰或粉末活性炭作为颗粒污泥的泥核，增加污泥密度；c、投加厌氧消化过的污泥或厌氧污泥（此类污泥密度大，沉降性能非常好）。

2）通过投加药剂杀灭丝状细菌： a、氯系氧化剂，如投加10-20mg/L的氯气或相应当量的漂白粉、次氯酸钠溶液；4-20mg/L的双氧水、0.5-5mg/L的二氧化氯，能够快速有效杀灭丝状细菌，解决丝状细菌污泥膨胀问题； b、药剂一般投加在回流污泥中，便于控制加药量和均匀混合，也可以直接投加在整个曝气池中。

第七章：生物膜法

1、生物膜法的分类（按书上说） 2、生物滤池中对滤料的要求；

(1)能为微生物附着提供大量的面积；(2)使污水以液膜状态流过生物膜；(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；(4)不被微生物分解, 也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；(5)有一定的机械强度；(6)价格低廉。

滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在3～8cm左右，空隙率在45％～50％左右，比表面积（可附着面积）在65～100m2/m3之间。 3、了解生物转盘和生物接触氧化工艺、流化床工艺

生物转盘： 特点： （1）不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；（2）运行管理简单，技术要求不高；（3）工作稳定，适应能力强；（4）适应不同浓度、不同水质的污水；（5）剩余污泥量少，易于沉淀脱水；（6）没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；（7）可多层立体布置；（8）一般需加开孔防护罩保护、保温。

生物接触氧化： 构造：

池底：池底用于设置填料、布水布气装置和支撑填料的栅板和格栅。

填料：填料要求：比表面积大；空隙率大；水力阻力小；强度大；化学和生物稳定性好；能经久耐用。

布水布气装置：布气管可布置在池子中心、侧面和全池

第八章：厌氧处理

1、厌氧生物处理的主要缺点：

反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程；对温度、pH等环境因素较敏感；出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；气味较大；对氨氮的去除效果不好等

2.厌氧生物处理的突出优点；

①能将有机污染物转变成沼气并加以利用；②运行能耗低；③有机负荷高，占地面积少；④污泥产量少，剩余污泥处理费用低；

3.理解厌氧处理的生物学过程；负荷、产气量 三阶段理论：

第一阶段为水解发酵阶段。在该阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成简单的氨基酸；脂类转化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。参与这个阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。

第二阶段为产氢产乙酸阶段。在该阶段，产氢产乙酸菌吧除乙酸、加完甲醇意外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有二氧化碳产生。

第三阶段为产甲烷阶段。在该阶段，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸，氢气、和二氧化碳转化成甲烷。 两阶段理论

液化（酸化）——液态污泥的pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体 消化过程

气化（甲烷化）——产生消化气，主体是CH4 四阶段理论

水解 酸化

大分子有机物（碳水化合物，蛋白质，脂肪等） 水解的和溶解的有机物 有机酸

乙酸化 甲烷化 产酸细菌 醇类醛类等 乙酸 CH4 乙酸细菌 甲烷细菌

CH4 H2 CO2 甲烷细菌

3、了解常见的厌氧反应器类型，重点是厌氧滤池、UASB反应器

第九~十一章：

1.什么是氨氮处理中的折点加氯工艺，了解其它氨氮处理工艺？ 化学除氮法：吹脱法、折点加氯法、离子交换法 2.生物脱氮的原理和微生物学基础；（硝化反硝化）生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。

硝化反应：硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。

亚硝酸菌?2NH???2NO?4?3O2???2?4H?2H2O?4硝化细菌2?3?2硝酸菌?2NO???2NO32?2O2??

??NO?2H?HO总反应式为： NH?2O??? ??2e2e2e?2e?NH4???NH2OH?羟胺?????NOH?硝酰酰?????NO???NO32?

硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。

硝化过程的影响因素：a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得足够的能量用于生长，

必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.0~8.4。（b）混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。 （c）硝化反应的适宜温度是20~30℃，15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全停止。（d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄）SRTn，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。SRTn值与温度密切相关，温度低，SRTn取值应相应明显提高。 （e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。

反硝化反应：反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程

硝化菌?6NO3?5CH3OH?反????3N2?5CO2?7H2O?6OH-

亚硝酸还原菌6NO???3N2?3CO2?3H2O?6OH-2?3CH3OH????

反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。 在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下： ?3NO3?14CH3OH?CO2?3H????3C5H7O2N?19H2O

式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为：

? NO3?1.08CH3OH?H????0.065C5H7O2N?0.47N2?0.76CO2?2.44H2O从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过程还原，4％经同化过程合成微生物。 反硝化过程的影响因素：

（a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN>3~5时,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。（b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。（c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。

（d）温度：反硝化反应的最适宜温度是20~40℃，低于15℃反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间

3.生物除磷的原理；

利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。 厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。

好氧环境中：进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。 生物除磷影响因素：

1）厌氧环境条件： （a）氧化还原电位：Barnard、Shapiro等人研究发现，在批式试验中，反硝化完成后，ORP突然下降，随后开始放磷，放磷时ORP一般小于100mV；（b）溶解氧浓度：厌氧区如存在溶

?6NO3?2CH3OH?硝酸还原菌????6NO?2?2CO2?4H2O

解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质；（c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx- 作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质。（2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物组成和性质，ASM模型对其进一步划分为：（a）1987年发展的ASM1:CODtot=SS+SI+XS+XI （b）1995年发展的ASM2:溶解性与颗粒性：SA+SF+SI+XS＋XI

S表示溶解性组分，X表示颗粒性组分；下标S溶解性，I惰性，A发酵产物，F可发酵的易生物降解的。（3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。

（4）pH：与常规生物处理相同，生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性，不合适时应调节。（5）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源VFA。（6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。

4.了解污水处理厂选址应考虑的问题；

（1） 厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，地下水位较低，便于施工。（2） 处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。（3） 要考虑周围环境卫生条件。（4） 处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。（5） 处理厂应选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。

5.了解污水处理工艺分级：一、二、三级工艺的说法 一级处理厂：沉淀法

一级加强处理厂：化学混凝沉淀法、生物处理法、化学生物絮凝处理 二级处理厂：生物处理法

例题1：某城市污水处理厂内曝气池中MLSS为3000mg/l，MLVSS为2400mg/l，曝气池出口初混合液SV=60%，请判断该曝气池内活性污泥性能？

A、发生污泥膨胀 B、发生污泥解体 C、沉降性能良好 D、污泥无机化严重

例题2：某城市污水处理厂进水流量200吨/小时，采用活性污泥处理工艺，曝气池中MLSS为3000mg/l，二沉池回流污泥浓度为8500mg/l。请问应控制污泥回流比R？ 实际回流污泥流量（吨/小时）

例题3：根据污泥负荷或容积负荷条件计算曝气池容积？ 计算氧气需求量和曝气空气需求量？

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