发布时间 : 星期一 文章注册公用设备工程师（给水排水）专业基础教材精炼 - 图文更新完毕开始阅读e6bee80290c69ec3d5bb750f
原细菌污染的指示微生物。它的生理特性和体外的存活时间与病原菌基本一致。大肠菌群形态为杆菌、革兰氏染色呈阴性、不生芽孢，好氧或兼性。大肠菌群包括大肠埃希氏菌（大肠杆菌）、产气杆菌、枸橼酸盐杆菌、副大肠杆菌4种菌。根据其发酵糖产酸能力的不同，可以将4种菌区分开。 细菌总数测定采用平板计数法。常用检测大肠菌群方法：多管发酵法（初步发酵、平板分离、复发酵、最后求最大可能数MPN）和滤膜法。
发酵法测定大肠菌群实验中，大肠菌群发酵乳糖培养基时，溶液颜色由紫色变成黄色。 病原微生物的去除常见方法：加氯消毒（有效成分HOCl）；臭氧消毒；紫外辐射消毒。
病毒的杀灭可采用高温、干燥、紫外线、氧化剂（加氯）等。检验病毒最常用噬斑检验法。 废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物 脂肪在脂肪酶作用下水解为甘油和脂肪酸。
蛋白质的转化：氨化作用（蛋白质水解为肽，肽水解为氨基酸，氨基酸脱氨基。生物体内的脱氨基有氧化脱氨、还原脱氨、水解脱氨等途径）；硝化作用（NH3在有氧条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用氧化为硝酸的过程）；反硝化作用（反硝化作用在缺氧条件进行，必须有有机物存在作为氢的供体，还原硝酸和亚硝酸为氨气）。硝酸盐细菌属化能自养菌，反硝化细菌属于化能异养菌。
无机硫的转化：主要通过硫化作用和反硫化作用实现。硫化作用是在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，进而氧化为硫酸的过程称为硫化作用。反硫化细菌在缺氧，有机物存在的条件下，进行反硫化作业。
无机磷化物的转化：不溶性磷酸钙可被微生物产生有机酸和无机酸溶液。 有机磷化物在有氧条件下，被微生物作用生成H3PO4，无氧条件下，H3PO4先后被还原为H3PO3、H3PO2、PH3。
废水生物处理中的微生物根据微生物在构筑物中存在状态分活性污泥法（微生物呈悬浮状态）和生物膜法（微生物呈固着状态）。
好氧生物处理法最终产物是CO2、HNO3、H2SO4。
活性污泥法运行中微生物造成的问题包括：活性污泥不凝聚；微小絮体；起泡（由于丝状菌过量生长或反硝化引起的）；丝状菌引起的污泥膨胀；非丝状污泥引起的污泥膨胀（由于细菌产生过多菌胶团物质造成的，又称菌胶团膨胀）。
丝状膨胀的控制：溶解氧的控制（加大溶解氧浓度，防止丝状菌过量生长）；污泥负荷率的控制（过高则降低溶解氧，使丝状菌大量繁殖）；营养比例的控制（N、P营养要充足）；加氯、臭氧、过氧化氢等，可以杀死伸出活性污泥外的丝状微生物，控制膨胀；投加混凝剂，可增加污泥的絮凝作用。 好氧生物膜中微生物：普通生物滤池内生物膜微生物自内向外分布是不同的，分别是生物膜生物（以菌胶团为主，起净化功能）；膜面生物（以固着型和游泳型纤毛虫为主，起促进净化速度，提高滤池整体处理效率的功能）；扫除生物（以轮虫、线虫、寡毛类、蝇类幼虫等为主，起去除滤池内的污泥，防止污泥聚集和堵塞的功能）。生物膜微生物自上而下分布也是不同的。上层有机物浓度高，腐生细菌为主，少量鞭毛虫；中层以菌胶团、球衣菌、鞭毛虫、变形虫、豆形虫为主；下层有机物浓度低，故菌胶团(自养菌为主)、固着型纤毛虫、轮虫为主。生物膜的形成有自然挂膜法和活性污泥挂膜法等。 厌氧硝化过程的机制：水解发酵阶段（水解性和发酵性细菌，生成有机酸、醇等）；产氢气乙酸阶段（产氢和产乙酸细菌，转化为乙酸，H2和CO2）；产甲烷阶段（产甲烷细菌，专性厌氧菌，途径1：将乙酸直接变为CH4和CO2；途径2：将H2和CO2转化成CH4和H2O。其中途径1占72%，途径28%）；同型产乙酸阶段（同型产乙酸细菌，将H2和CO2转变为乙酸）。
厌氧生物处理的构筑物：硝化池、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧生物滤池。 生物脱氮是硝化作用（将NH3氧化为亚硝酸盐和硝酸盐）、反硝化作用（生成氮气）的结合。 生物除磷（聚磷菌）：厌氧放磷（聚磷酸盐分解，释放磷酸，产生ATP，生成PHB）、好氧吸磷（PHB分解释放能量，用于过量吸收环境中的磷）。好氧摄取的磷比厌氧释放的磷多。 生物处理对水质的要求：酸碱度（好氧pH6.5～8.5，厌氧6.6～7.6）；温度；有毒物质；养料。
沿着河流方向形成一系列连续的污化带：多污带（溶解氧极少，甚至没有。有机物分解产生硫化氢、二氧化硫、甲烷等气体。无显花植物，鱼类绝迹。代表指示生物是细菌，都是厌氧和兼性厌氧细菌。水底污泥中含有大量寡毛类蠕虫。苍蝇幼虫）、α-中污带（水面有泡沫和浮泥。出现蓝藻和绿藻等，出现原生动物纤毛虫和轮虫，水底污泥滋生大量颤蚯蚓。栉虾）、β-中污带（藻类大量繁殖，有根的
水生植物出现，原生后生动物很多，鱼类开始出现。枣状钩虾）、寡污带（有大量浮游植物，显花植物大量出现，鱼类种类多。钟虫）。
水力学
水静力学
计算静止流体作用在平面上的总压力有图解法和解析法两种。压力的大小等于受压平面形心处的压强乘以受压面的面积。对于常见的左右对称形状的受压平面，压力的作用点在其中线上。其纵向位置由式????=????+??????确定。矩形????=12???，圆形????=64??4
??
??1
3
??
图解法以静压强分布图为基础，要求受压平面必须是矩形，且上下两边水平。液体总压力的作用线通过静压强分布体重心。压力中心距自由液面的距离为2H/3。
曲面上液体总压力可以先分解为水平（铅锤面上的水平投影，与平面液体压力问题相同）和铅锤（大小等于压力体中液体的质量ρgV。压力体与液体在同侧为实压力体，受向下力；压力体与液体在异侧，为虚压力体，受向上力）两个方向的分力分别求解，然后再将两个方向的分力合成，求出合力的大小和方向。
重力与浮力相等（必要条件），物体的重心和浮心同时位于同一铅垂线上（充分条件），潜体才会处于平衡状态。潜体在倾斜后恢复其原来平衡位置的能力，称潜体的稳定性。重心位于浮心之下称为稳定平衡；重心位于浮心之上称为不稳定平衡；重心与浮心相重合称为随遇平衡。浮体重心在浮心之上时，其平衡仍有可能是稳定的。
流线是欧拉法，迹线是拉格朗日法。 水动力学理论
伯努利方程：z+????+2??+水头损失=常数，z位置水头，位能；????压强水头，压能；z+????测压管水头，势能；2??速度水头，动能；z+????+2??总水头，总能 比托管????= 2?? ????+???? ? ????+???? = 2??
????
????
??汞???水??水??2
??
??2
??
??2
??
??
?= 2??×12.6?
均匀流断面上压强分布符合静压分布规律，各点测压管水头均相等。
总水头线总是沿程单调下降的。测压管水头线可能下降也可能上升。测压管水头线总低于总水头线，两者之间的距离反应流速水头的大小，管路细时流速大，两者距离远；管路粗时距离近，在水面较大时常忽略流速水头的影响，则总水头线与测压管水头线重合。在等值径均匀流条件下，测压管水头线与总水头线相互平行。系统中有水泵，水头线会有突然上升，总水头线的上升幅度就是水泵的扬程。管路突然扩大处测压管水头应上升，管路细处总水头线斜率大。 水流阻力和水头损失
水头损失???=沿程损失+局部损失=???+???=????2??+??2?? 沿程损失系数：层流区（L线，Re<2000，??=64/Re）、临界过渡期（T线，2000
局部水头损失发生在固体边界的形状、尺寸发生变化的流动区域。局部损失系数：突然扩大
????2
??2
???= 1???
2
2??12??1
2??
= ???1
1
??2
2??2
2
22
；突然缩小?=0.5 1? 。由水管进入水池的淹没出流，其局部??2????2??
1
??
??2
阻力系数为1；由水池进入水管的管路进口，其局部阻力系数为0.5
绕流阻力分摩擦阻力和形状阻力（也称压差阻力），形状阻力由边界层分离产生。
绕流阻力公式：D=??????
2????0
2
，????阻力系数，??固体的迎流面积，??流体密度，??0来流流速。
若绕流球体的直径为d，在绕流雷诺数Re=ud/υ<1时，绕流阻力D=3πμd??0，μ为动力黏滞系数，
此时阻力系数????=24/????。
悬浮速度（重力，浮力和绕流阻力相等时的速度，且Re=ud/υ<1时）v=18????2 ??????? ??，????固体颗粒的密度，??流体的密度。 流量、温度、管径影响流动形态。面积相同时，长方形的湿周最大，所以雷诺数最小，易于保持层流。 孔口、管嘴出流和有压管路
恒定孔口出流得基本公式为Q=μA 2????0。放空水箱时间T=????水量所用时间的2倍。
简单短管路的流量公式为Q=μA 2????0=
?? ??2
?? ??4??2
??????21
2?? 2????1，即放空时间是定水头放同样1?? 1+??+ ??
??A 2????0
长管路水头H=???= ????2??=
2??
=??2????5??2=??0????2=????2，??0称为管路的比阻，单位是s2/m6；
8????
S称为管路的综合阻抗，单位是s2/m5。
串联管路总损失等于各段损失之和，各管段流量相等。并联管路各并联管路损失相等，总流量等于各段流量之和，即H=??1=??2，Q=??1+??2，则1 ??=
1 ??1+
1 ??2，??1：??2=
1 ??1：1 ??2。
多条管路连接在一起构成的管路系统称为管网，管网按连接方式划分为枝状管网（特点为网内任一点只能由一个方向供水）和环状管网（特点为网内任一点均可由不同方向供水）。 干管是指从水源开始到供水条件最不利点（常把水头要求最高、通过流量最大地点成为最不利点或控制点）的管道，其余则为支管。干管起点水塔水面距地面的总水头H= ????=1?????+????+?????0，????供水最不利点地面所需的自由水头（剩余水头）；??最不利点地面高程；??0水塔处地面高程。
管段数np=结点数nj+ 管路环数nc– 1。定义逆时针方向管段产生的水头损失为负，顺时针产生的水头损失为正，则闭合环路中水头损失的代数和为零。
圆柱形外管嘴的长度L和直径d之间一般应符合L=(3～4)d 孔口出流得流量系数=0.62、流速系数=0.97、收缩系数=0.64。
虹吸管路如需要流量调节，应将阀门安装在出口附近，以避免系统真空度的加大。 明渠均匀流
明渠均匀流是流线为平行直线的明渠水流。发生条件是：恒定流，流量沿程不便；长直渠道；顺坡，坡度沿程不变；粗糙系数n沿程不变；沿程无局部干扰。特征：沿程过流断面的水深、流量、断面平均流速、过流断面平均流速均不变；渠底坡度与水力坡度相等，即J=i。
明渠均匀流基本公式是谢才公式v=C ????=?? ????，??=????=???? ????，R=A/χ，C=????曼宁公式 水流最优断面，即水力半径最大，或湿周最小时流量达到最大。面积一定半圆湿周最小，但不宜修建。梯形和矩形截面，当水力半径为水深一半时为水力最优断面。矩形时为正方形一半，梯形时为正六边形的一半。水力最优不一定是经济最优。允许流速为小于建筑材料破坏流速大于淤积流速。 梯形截面：水面宽B=b+2mh，过水断面面积A=(b+mh)h，湿周χ=b+2h 1+??2，水力半径R=A/χ 圆形截面：??为充满角，且充满度α=力半径R=4 1?
d
sin????
??
sin24，α
1
1
6=?/??，过水断面面积A=
??28
???sin?? ，湿周χ=2??，水
??
。
当α≈0.94时流量比最大值约为1.08；当α≈0.81时流速比最大值约为1.14；当管内水深达到80%管径时，流量接近满管时的流量；当管内水深达到直径一半时，流速等于满管时的流速。 棱柱形渠道应为断面面积形状都不改变的长直渠道。均匀流只可能发生于顺坡渠道。 明渠非均匀流
一个过流渠道断面H=0+h+
????22??
=?+2????2=??，即断面单位能量。当断面单位能量为最小值时，
??3????
????
????2
对应得水深为?????称为临界水深。计算公式??=截面为矩形时?????= ????2=2
????2????53
????2??
，A、B分别表示过流断面的面积和水面深度。当
????2
2????????
2??
，??????为临界流速，即临界水深对应的流速。截面为圆形时
??3????
??????
5=??
??3????
??????
5=?? ?? ，即所有相同充满度的圆截面都是相似的具有相同的??
?????
值。
这种障碍物的影响（即干扰波）能够向上游传播的明渠流动形态为缓流（断面比能以势能为主）。
这种障碍物的影响只能对附近水流引起局部扰动，不能向上游传播的明渠水流称为急流。 临界流量是介于急流与缓流之间的流动形态。
急流与缓流的判断：流速与波速：断面水深为h，则渠道内波速为 ???，设流速为v，则v>??????= ???为急流，v1时为急流，Fr<1时为缓流，Fr=1时为临界流；某明渠流水深为h，临界水深为?????，h>?????是为缓流，h??????时为急流，i
渐变流微分方程：?dz=d 2?? +?????，表示的是能量的转化关系，即减少的势能用于克服沿程损失，同时有一部分转化为动能表现为动能增加量；????=?????，表示的是断面单位能量沿程的变化关系；
???????
????
????2
=1?????=
??????????1???/ ????表示水深沿程的变化关系，是水面曲线计算与分析的基本工具。
急流到缓流的过程称为水跃，水面急剧上升；由缓流到急流的过渡过程称为跌水或水跌，水面迅速下降。水跃有远驱式、临界式、淹没式三种。 堰流
在明渠中设置障壁（堰）后，缓流经障壁顶部溢流而过的水流现象称为堰流。依堰顶宽度可分为薄壁堰（δ/H<0.67）；实用堰（0.67≤δ/H≤2.5）；宽顶堰（2.5<δ/H≤10）。H为堰上水头，δ为堰顶宽。 当堰上水头为H时，距堰顶上游三倍H距离处水面下降0.003H。 堰板开口为矩形的矩形薄壁堰泄流流量Q=mB 2????0
4
??
3/2
=m0B 2????3/2，B为矩形堰板开口宽度，m
为流量系数，H0作用水头，等于堰上水头H加上来流断面行进流速水头。
三角形薄壁堰泄流流量Q=5??0??????2× 2????5/2=M??5/2，当??=90°，Q=1.4??5/2
曲线形剖面实用堰m=0.43～0.50，折线剖面m=0.35～0.43
宽顶堰：当2.5<δ/H<4时，堰顶水面只有一次跌落，堰顶为缓流；当4<δ/H<10时，有两次跌落，堰顶水深为（0.8～0.92）?????，为急流。
小桥孔径水力计算：水流流过小桥的流动现象与宽顶堰流相似，可看作是有侧收缩的无坎宽顶堰流。当下游河渠水深ht≤1.3hcr（桥孔内水流的临界水深）时，为自由出流，桥下水深小于临界水深，为急流；ht>1.3hcr时，为淹没出流，桥下水深大于临界水深，为缓流，且此时桥下水深近似认为即是下