2015年《水处理新技术》复习资料+++ 9页

1与常规方法相比，湿式氧化技术具有哪些特点？其主要的影响因素有哪些？答：特点有：（1）处理效率高。在合适的温度和压力条件下，WAO的COD处理效率可达到90%以上。（2）应用范围广。几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水，特别是毒性大、常规方法难降解的废水；也可用于吸附剂的再生、电镀金属回收、放射性废物处理等。（3）氧化速度快。大部分的反应停留时间在30～60min以内（停留时间短）。（4）二次污染较少。在反应过程中无NOx、SO2、HCl、CO等有害的物质产生。（5）能耗少，可以回收能量和有用物料。系统的反应热可以用来加热进料，系统中排出的热量可以用来产生蒸汽或加热水，反应放出的气体可以用来产生机械能或电能等。（6）WAO工艺在较高温度和压力条件下操作。需要耐高温、高压和腐蚀性的设备。主要影响因素：（1）反应时间。有机底物的浓度是时间的函数。为了加快反应速率，缩短反应时间，可以采用提高反应温度或投加催化剂等措施。（2）废水性质。有机物氧化与物质的电荷特征和空间结构对该工艺有很大影响，不同的废水有各自的反应活化能和不同的氧化反应过程，因此湿式氧化的难易程度不同。（3）温度。温度是湿式氧化过程中的主要影响因素，温度越高，反应速率越快，反应进行越彻底。但温度升高，总压力增大，动力消耗增加，且对反应器的要求越高。（4）压力。压力在反应中主要保证呈液相反应，总压不应低于该温度下的饱和蒸汽压。2光催化氧化技术可分为均相光催化氧化与非均相光催化降解两大类，请简述这两类技术各自的特征并试举两例光催化氧化技术在废水处理中的应用。（20分）答：均相光催化氧化：主要是指UV/Fenton试剂法，以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过光助—芬顿反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光。Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢组合的传统强氧化剂。非均相光催化降解：在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光照下激发产生电子—空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子—空穴作用，产生氧化性极强的自由基，通过与污染物之间羟基加合、电子转移等作用使污染物全部矿化，最终生成无机离子等。（6分）\n应用：（1）染料废水处理。染料废水碱度高、色泽深、臭味大，并且还有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质，一般的生物化学法对于水溶性染料的降解效率很低，且易造成二次污染。光催化降解染料效果好。（2）含油废水处理。含油废水是一种不溶于水且漂浮于水面上的油类，含有大量的有机物，TiO2光催化技术处理含油废水的降解率可达95%，且不会像使用化学方法一样产生二次污染。3.简述短程硝化反硝化与同步硝化反硝化的作用机理与各自在污水处理过程中的优势。答：短程硝化反硝化：理论核心为使硝化反应停留在亚硝化阶段。生物脱氮的硝化过程由两类微生物组成，AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝氮氧化菌）。实现短程硝化主要办法就是使AOB在活性污泥中成为硝化菌的优势菌，尽可能抑制NOB，防止硝化过程第二步的进行，避免全程硝化反应，然后将中间产物NO2-还原。优势：亚硝酸菌世代周期比硝酸菌世代周期短，泥龄也短，控制在亚硝酸型阶段易提高微生物浓度和硝化反应速率，缩短硝化反应时间，从而可以减少反应器容积，节省基建投资。控制在亚硝酸型阶段可以节省氧化亚硝态氮到硝态氮的氧量，还可以在反硝化时降低或省去有机碳源的总需求量，与传统工艺相比，O2和CH3OH分别节约了。因此，亚硝酸型硝化提高整体工艺处理效率。同步硝化反硝化：由于氧扩散的限制，在微生物絮体内产生溶氧（梯度。微生物絮体的外表面DO较高，以好氧菌、硝化菌为主；深入絮体内部，反硝化菌占优势；正是由于微生物絮体内缺氧环境的存在，导致同步硝化反硝化的发生。由于大多数异养硝化菌同时是好氧反硝化菌，能够直接把氨转化成最终气态产物，从生物学的角度看，好氧同步硝化反硝化是可能的。优势：（1）曝气量减少，降低能耗；（2）反硝化产生OH-可就地中和硝化产生的H+；（3）不需缺氧反应池，可以节省基建费用；（4）能够缩短反应时间，节约碳源；（5）简化了系统的设计和操作等。4.简述厌氧生物处理的基本原理并列举两项厌氧生物处理工艺。答：基本原理：\n在无氧的条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷。其过程有三个阶段：（1）水解发酵阶段，复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下被分解为简单的有机物。（2）产氢产乙酸阶段。产氢产乙酸菌将第一阶段的中间产物转化为乙酸和氢。（3）产甲烷阶段。甲烷菌把乙酸、氢、二氧化碳等转化为甲烷。工艺：（1）移动式厌氧污泥床反应器（AMBR）该工艺在UASB和ASBR反应器的基础上，将ASBR工艺运用到连续流系统中。AMBR有两种不同的构造形式。一种在相邻格室中间设置一系列垂直安装的导流板，以减少底物的短路循环。另一种是在反应器中间格室底部有一圆形开孔，底部的小孔可以使底物与污泥充分接触以保证污泥的迁移，同时防止发生短路循环。（2）两相厌氧工艺。两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺，有机底物的厌氧降解，可以分为产酸和产甲烷两个阶段。把这两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行。分别创造各自最佳的环境条件，培养两类不同的微生物，并有旺盛的生理功能活动，将这两个反应器串联起来，形成能够承受较高的负荷率的两相厌氧发酵系统。5.简述剩余污泥的危害及当下对污泥处理的基本理念，试列举两项污泥减量技术并阐明其特点。答：污泥危害：（1）污泥填埋需占用大量土地。（2）污泥中细菌、病原体含量很高，且含有一定量的铜、锌、铬、汞、铅、镉等重金属，增加农业、林业的污染风险，同时污染地表水、地下水，重金属则可能通过富集效应进入人类食物链；（3）污泥直接填埋易堵塞垃圾填埋场的渗滤液排水管，雨天可能造成填埋场沼泽化，从而导致填埋场提前报废；（4）污泥恶臭污染环境，容易大量滋生蚊蝇，传染疾病；（5）污泥含水率多达80%左右，外运成本高，直接焚烧代价高。基本理念：优先利用污泥，尽可能挖掘污泥中蕴藏的物质与能量，使之变废为宝，循环利用，达到污泥的减量化、无害化、资源化。技术：（1）蠕虫减量污泥技术。该技术是通过利用蠕虫削减污泥的一项生物技术，也是利用利用了微型动物与细菌之间的共生关系以实现变废为宝的一种有效途径。在该技术中，细菌对微型动物捕食可以形成菌胶团进行抵抗，同时细菌的分泌物能促进原生动物的生长，反过来原生动物的活动产生溶解性有机物质可以被细菌再利用，促进细菌生长。蠕虫能使污泥中干物质含量降低,污泥体积减小,\n达到污泥减量的目的;另一方面生成的蠕虫具有良好的利用价值,可以作为鱼的饵料(鱼虫)。其能耗低、不产生二次污染,作为一种生态工程技术日益受到关注。（2）溶胞技术。该技术使细菌能够迅速死亡并分解成为基质再次被其他细菌所利用，是在污泥减量过程中广为应用的手段。促进细胞溶解，在传统模型中可以认为是增大了细胞衰减速率，这样可以降低剩余污泥的产量。通常的溶胞作用包括各种化学、物理、生物及其相互联合的作用。通过溶胞强化细菌的自身氧化在工程应用上极为容易实现。6.简述传统生物脱氮除磷工艺A2/O的特点与不足并列举一种生物除磷新工艺，说明其工艺特征。答：特点：厌氧、缺氧、好氧在不同环境条件和不同种类微生物菌群的有机结合，能同时去除有机物和除磷脱氮。A2/O工艺流程简单，总水力停留时间少于其他工艺，且不需外加碳源，厌氧、缺氧段只进行缓速搅拌。基建和运行费用较低。不足：对于连续流工艺中的A2/O工艺，很难避免污泥回流所携带的硝酸盐对厌氧释磷的影响、混合液回流过程中所携带的溶解氧对反硝化作用的不利影响，以及聚磷菌与反硝化菌在碳源上的竞争和异养菌与自养菌在泥龄上的矛盾。新工艺：AOA-SBR脱氮除磷工艺。AOA-SBR法就是将厌氧/好氧/缺氧工艺应用于SBR中充分利用了DPB在缺氧且没有碳源的条件下能同时进行脱氮除磷的特性，使反硝化过程在没有碳源的缺氧段进行，不需要好氧池与缺氧池之间的循环，达到氮磷在单一的SBR中同时去除的目的。（7、简述膜分离技术的基本原理、特点以及在水处理中的应用。答：（1）膜分离技术的基本原理：膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。（2）简述膜分离技术的特点主要表现在①膜分离技术能耗低。因为膜分离过程不发生相变化，其中以反渗透耗能最低，这对于克服国家的能源危机有相当的意义。\n②膜分离技术对于热敏感物质分离效果好。因为膜分离技术是在常温下进行的。③膜分离技术适用的范围广，且反应过程不会改变物质的属性，也不需要有添加剂参加反应，不会带来新的污染物和浪费其他的物质,可用于多种类型的废水处理过程。④膜分离技术所需设备简单，便于维修，而且设备占地面积一般小于常规处理方法，处理效果好，所以运营成本低。⑤膜分离技术设备可实现定型化，自控性强,便于管理和运行，也有利于产业化发展。（3）膜分离技术水处理中的应用①处理工艺废水随着工业发展的进程的逐渐加快，工业废水的排放造成了环境的污染，工业废水排放的范围比较广、排量大、化学物质含量超标，有的含有的一定的毒性，对人类的健康和环境的保护都产生了很大危害。在进行废水处理的过程中，膜分离技术发挥了重要的作用，对工业废水而言，不但可以有很好的分离净化效果，经过相关的处理之后工业废水可以达到排放标准，废水中的有效成分可以得到回收和在利用，实现能源的在循环,还能达到节能和环保的效果。所以，膜技术在工业废水的处理中得到了广泛的应用。②处理饮用水经济发展逐渐加快,环境的污染问题也越来越严重，饮用水的净化问题也越来越突出。对水体进行净化，主要是去掉水中的杂质、细菌和一些有效的成分。膜分离技术的应用为水资源净化提供了便利，以其自身特点，为饮用水进行处理带来了历史性变革。膜处理技术在净化水资源会有多种方法，主要包括了微滤方式、超滤方式和纳滤方式等，膜处理技术有着强大的过滤功能，对去除水中细小的颗粒有着很好的效果和传统水处理技术相比，有一定的优越性，对纳米型的微粒，常用的过滤方式是不能将其去除的，应用膜分离技术对以上现象有很好的效果，能够有效的去除水中的漂浮的杂质和有害物质，有效的提高了饮用水的质量。③海水淡化海水是地球分布比例最大的水资源,针对水资源的危机，对海水进行淡化处理，是解决水资源危机的有效方法。现阶段,运用海水资源淡化技术,包括反渗透、电渗透和膜蒸馏技术等等。利用电渗析技术对海水进行淡化处理,淡化处理后的海水可以当成饮用水使用，主要缺点是对能源的消耗比较高，回收在利用效率低。然而利用反渗透膜进行海水淡化处理，可以消耗较少的能源，得到更高的脱盐率。反渗透技术的应用，是海水淡化领域的重大突破，它降低了海水淡化的成本。现今,利用反渗透技术对海水进行淡化处理，并用这种处理方式制造饮用水，可以解决水资源危机，有效降低水资源的淡化成本。\n④苦咸水脱盐为了有效的缓解资金紧张解决水资源短缺，把苦咸水进行脱盐处理，是一个的有效的解决方法。现阶段，用于苦咸水脱盐的膜分离技术包括了电渗析技术、反渗析技术和纳滤技术等等。其中电渗析技术和反渗析技术对水中的细菌和杂物不能有效的去除，对能源消耗小，应用受到了一定的限制。反渗析技术可以对苦咸水进行脱盐处理，淡化水资源保证了水体的质量，达到了饮用水的卫生的要求。利用反渗透方式进行脱盐处理，其操作过程很简便、处理效果好,减少了对能源的消耗，成本低廉方便控制，是苦咸水脱盐的一种常用方法。7、简述人工湿地处理技术的定义，表层人工湿地和潜流人工湿地的特点及人工湿地的应用。答：（1）定义：人工湿地处理技术是近年来迅速发展的生物—生态治污技术，它是利用土壤和填料混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折的流动，或在床体表面流动的洼地中。应用自然生态系统中物理、化学和生物的共同作用来实现对污水的净化。（2）表层人工湿地和潜流人工湿地的特点①表层人工湿地表层流人工湿地在外貌与功能上与自然湿地最为相似，其用人工筑成水池或沟槽状，地面铺设隔水层以防渗漏，再填充一定深度的土壤层，在土壤层种植芦苇一类的维管束植物，污水由湿地一端通过布水装置进入，并以较浅的水层在地表上以推流方式向前移动，从另一端溢入集水沟，在流动的过程中保持着自由水面。主要应用于污水初级处理与二级处理后的精处理。②潜流人工湿地废水从湿地表面纵向流入填料床的底部，床体处于不饱和状态，其硝化能力高于表层流人工湿地。床层中植物根系对氧的传递释放，使微生物环境依次呈现好氧、缺氧、厌氧状态，使废水中的氮、磷可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从废水中去除。（3）人工湿地的应用目前在以下五个方面应用：①利用人工湿地直接进行污水处理。②把达标排放的水引入天然湿地处置。③建立和改造污水平衡的湿地生态环境，进而恢复湿地受害的鸟类和野生群落。④利用天然湿地进行污水深度处理。⑤利用河滩、湖滩的天然湿地净化河水，以保护湖泊、河流。8、谈谈水处理新技术技术的的开发前景、面临问题。重要二、我国水处理面临的问题分析\n1、水处理技术不够先进：我国的水处理技术落后，除了发展缓慢的原因，还有就是科技水平与先进国家有一定的差距，而且水资源的有效利用也是不如发达国家。比如，在上世纪九十年代我国的工业水循环利用率仅为百分之四十左右，只是相当于美国在七十年代初的水平。而且，我国污水处理率在百分之四十以下。落后的水处理技术使得我国无法有效地利用有限的水资源，造成了大量的浪费。2、严重的水资源污染：据查，我国有近百分之八十的河流遭到了不同程度的污染，流经我国大中城市的河流中绝大多数都是被污染，还有近百分之八十受到严重污染。更吓人的是我国绝大多数的大中城市地下水的污染也很严重。随着农药的不合理利用，一些河流源头遭到了污染，进而引起整条河流都难逃幸免，致使污染由点到面、从干流向支流成蜘蛛网似扩展。3、缺少水处理技术人才：水处理已经成为全球重视的问题，然而，我国却是没有设置相关专业培养专业的水处理技术人才。原因是水处理技术涉及的学科和领域太多，比如化学、物理、生物、环境等都有涉及。而且水处理技术需要结合实践，要依附高新科学技术，难以明确给出基础理论，而且也难以进行教授，提高学生的认知。三、我国水处理技术的展望随着环境问题越来越严重，环保事业也是逐渐走入了国家的视野当中。与此同时，不少关于水处理的技术也是得到了长足的进步，总的来说，那就是高效率、简单便捷、低耗能。笔者根据多方查阅的资料，总结出以下六点：1、坚持可持续发展道路：虽然保护环境非常重要，可也不能就此搁置经济，阻碍它的发展。为了协调这两者的关系，政府部门可以积极鼓励企业采用集资的方式，在保证经济发展的同时，大力建设污水处理厂，增大净化污水的力度。2、建造环保型、高效型的污水处理厂：或许很多人不知道，其实污水处理厂也会产生废气、污泥。倘若我们对之置之不理，就会造成二次污染。所以，我们可以采取一定的处理方法除掉废气。比如，我们可以将处理污水时产生的废气通过除臭燃烧器的方式使之净化。或许等个三五年，或者十年后，等那时环保技术变得成熟之后，对于废气污泥的处理方法更加科学合理，从而使污水处理厂成为消除污染的头号角色吧!在建设污水处理厂的时候，我们也不能不考虑成本，不能不考虑资源消耗的速度。故而，我们还应该大力发展水处理技术，希望能够研究出低耗能、高效率的处理技术。这样不但能够降低成本，还可以提升水质，从而改善我们生活的环境。3、改变污水处理厂的运营机制：\n污水处理厂的建设虽然与改善水资源环境密不可分，但如果总是让厂方不计成本的运转，估计没人愿意。所以，如果我们把污水处理厂的事业性机制转变为企业经营模式，让他们也有一定的经济效益，是不是可以使得污水处理厂的处理效果能够得到改善呢?因为一旦转变为了经营模式，污水处理厂肯定会想办法改进自己的污水处理方法，提高水质。这样一来，就会刺激他们积极参与到改进水处理的研究当中，积极推进水处理技术的改进。4、提高再生水回用率：污水处理并非是一定要达到能喝的要求才算是达标的，因为有些生产用水的标准没有那么高。故而，当污水经过一定的处理之后，倘若能够达到一些使用要求后可以进行使用，不必再净化。这样不但可以实现污水再利用，还能够节省处理成本，提高水处理效率。随着科学技术地不断更新，污水处理的技术想必也会更加成熟，应用范围也会更加宽广，也许能够应用到农业、工业、生活所用等多个方面。5、妥善处理污泥：污水处理之后，往往会产生一定量的污泥。这些污泥当中有些或许含有重金属等毒害，不过但却并非一无是处。只要我们根据污泥的组成部分，然后加以分析，自然可以找到妥善的污泥处理方法，让它们也有可利用的价值，达到有效利用和节约资源的目的。7、谈谈水处理新技术在“海绵城市”建设中的应用。重要8、海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。简介海绵城市就是比喻城市像海绵一样，遇到有降雨时能够就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环；在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来，并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”，不用以前下水道等“灰色设施”理念建设海绵城市，首先要扭转观念。传统城市建设模式，处处是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转。根据《海绵城市建设技术指南》，今后城市建设将强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水，以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。形成建海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力\n