水质工程学试卷1 含答案

水质工程学试卷1含答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种不属于水中杂质按尺寸大小的分类（）A.悬浮物B.胶体C.溶解性固体D.溶解性气体答案：D解析：水中杂质按尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解性固体。溶解性气体不属于按尺寸大小的分类范畴。

2.水中所含杂质按其在水中的存在状态可分为（）A.悬浮物质、胶体物质和溶解物质B.有机物、无机物和微生物C.重金属、轻金属和非金属D.阳离子、阴离子和分子答案：A解析：水中杂质按存在状态分为悬浮物质、胶体物质和溶解物质。

3.以下关于沉淀类型的说法错误的是（）A.自由沉淀：颗粒在沉淀过程中互不干扰B.絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中能发生凝聚C.拥挤沉淀：沉淀过程中各颗粒之间相互干扰D.压缩沉淀：沉淀结束后，颗粒不会发生压缩答案：D解析：压缩沉淀是指沉淀结束后，污泥进一步受压，颗粒间空隙减小，污泥被压缩，所以D选项错误。

4.理想沉淀池的假定条件不包括（）A.颗粒处于自由沉淀状态B.水流沿水平方向等速流动C.颗粒沉到池底即被去除D.颗粒在沉淀过程中会发生碰撞答案：D解析：理想沉淀池假定颗粒处于自由沉淀状态，水流沿水平方向等速流动，颗粒沉到池底即被去除，不考虑颗粒在沉淀过程中的碰撞。

5.活性污泥法处理污水的主体微生物是（）A.细菌B.真菌C.原生动物D.后生动物答案：A解析：活性污泥法处理污水的主体微生物是细菌，其他微生物在活性污泥系统中也有一定作用，但不是主体。

6.曝气的作用不包括（）A.向水中传递氧气B.搅拌混合C.去除水中杂质D.防止污泥沉淀答案：C解析：曝气的作用主要有向水中传递氧气、搅拌混合、防止污泥沉淀等，不能直接去除水中杂质。

7.以下哪种消毒方法不属于化学消毒法（）A.氯气消毒B.紫外线消毒C.二氧化氯消毒D.臭氧消毒答案：B解析：紫外线消毒属于物理消毒法，氯气消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒属于化学消毒法。

8.以下关于滤池的说法正确的是（）A.普通快滤池的滤速比虹吸滤池高B.无阀滤池不需要设置反冲洗设备C.V型滤池采用气水反冲洗D.压力滤池只能用于小型污水处理答案：C解析：普通快滤池滤速相对较低，虹吸滤池滤速较高，A错误；无阀滤池有反冲洗设备，B错误；压力滤池可用于中、小型污水处理，也可用于给水处理等，D错误；V型滤池采用气水反冲洗，C正确。

9.吸附等温线不包括（）A.朗格缪尔吸附等温线B.弗罗因德利希吸附等温线C.比奥吸附等温线D.弗兰德里希吸附等温线答案：C解析：吸附等温线主要有朗格缪尔吸附等温线、弗罗因德利希吸附等温线等，不存在比奥吸附等温线。

10.离子交换树脂的交换容量不包括（）A.全交换容量B.工作交换容量C.平衡交换容量D.实际交换容量答案：D解析：离子交换树脂的交换容量包括全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量等，没有实际交换容量这一说法。

二、填空题（每题2分，共20分）1.水中杂质按尺寸大小可分为悬浮物、（胶体）、溶解性固体。2.沉淀的类型有自由沉淀、（絮凝沉淀）、拥挤沉淀、压缩沉淀。3.理想沉淀池的假定条件包括颗粒处于自由沉淀状态、水流沿水平方向等速流动、颗粒沉到池底即被去除以及（颗粒在沉淀过程中互不干扰）。4.活性污泥是由（细菌）、真菌、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的絮状体。5.曝气的作用主要有向水中传递氧气、（搅拌混合）、防止污泥沉淀。6.常用的消毒方法有物理消毒法和（化学消毒法）。7.滤池的类型有普通快滤池、虹吸滤池、（无阀滤池）、V型滤池等。8.吸附等温线主要有朗格缪尔吸附等温线、（弗罗因德利希吸附等温线）等。9.离子交换树脂的交换容量包括全交换容量、（工作交换容量）、平衡交换容量。10.水的软化方法有离子交换法、（石灰软化法）、药剂软化法等。

三、简答题（每题10分，共30分）1.简述沉淀的类型及其特点。答：（1）自由沉淀：颗粒在沉淀过程中互不干扰，呈离散状态，各自独立完成沉淀过程。其特点是沉淀过程中颗粒的形状、大小及相对密度等不发生变化，沉淀速度只与颗粒本身的性质有关。例如，在初次沉淀池内，较大颗粒的沉淀多属于自由沉淀。（2）絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中能发生凝聚，颗粒粒径和质量逐渐增大，沉淀速度也随之加快。这种沉淀类型常见于化学混凝沉淀过程中，通过投加混凝剂使细小颗粒凝聚成较大颗粒后进行沉淀。（3）拥挤沉淀：沉淀过程中各颗粒之间相互干扰，在清水与浑水之间会形成明显的交界面，交界面以一定速度下沉。例如，在二次沉淀池后期或污泥浓缩池中，污泥浓度较高时会发生拥挤沉淀。（4）压缩沉淀：沉淀结束后，污泥进一步受压，颗粒间空隙减小，污泥被压缩。此时，污泥的沉降主要是由于污泥颗粒间的相互挤压，使污泥体积进一步减小。如污泥干化过程中就涉及压缩沉淀。

2.活性污泥法处理污水的基本原理是什么？答：活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。其基本原理是：向生活污水中注入空气并进行搅拌，经过一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，其中含有大量的微生物，这种絮凝体称为活性污泥。活性污泥中的微生物以污水中的有机物为食料，在新陈代谢过程中，将有机物分解为二氧化碳和水等稳定的无机物，并从中获取能量合成自身细胞物质。在曝气的作用下，活性污泥在污水中呈悬浮状态，与污水充分接触，使污水中的有机物不断被微生物分解去除。处理后的污水与活性污泥混合液经沉淀分离，上清液排放，沉淀下来的活性污泥一部分回流至曝气池前端，继续参与污水的处理过程，另一部分则作为剩余污泥排出系统。通过活性污泥的连续循环作用，实现对污水中有机物的高效去除。

3.简述滤池的工作过程。答：滤池的工作过程一般包括过滤和反冲洗两个阶段。（1）过滤阶段：污水由滤池的进水口进入滤池，在滤料层的作用下，污水中的悬浮物被截留在滤料表面和滤料层内部孔隙中，从而使污水得到净化。随着过滤的进行，滤料表面截留的杂质逐渐增多，水头损失不断增大。当水头损失达到一定程度时，过滤效率下降，此时需要进行反冲洗。（2）反冲洗阶段：反冲洗时，关闭进水阀门，开启反冲洗设备，使冲洗水从滤池底部进入，自下而上通过滤料层。冲洗水的流速较大，将滤料层中的杂质冲走，使滤料恢复过滤性能。反冲洗结束后，关闭反冲洗设备，重新开启进水阀门，滤池又进入过滤阶段，如此循环往复，实现对污水的连续处理。不同类型的滤池在反冲洗方式上可能有所不同，如普通快滤池多采用水泵冲洗或水塔冲洗，虹吸滤池利用虹吸原理进行反冲洗，V型滤池采用气水联合反冲洗等，但总体工作过程都是围绕过滤和反冲洗这两个主要环节展开。

四、论述题（每题15分，共15分）论述化学消毒法中常用消毒剂的消毒原理及优缺点。答：化学消毒法中常用的消毒剂有氯气、二氧化氯、臭氧等。

（1）氯气消毒原理：氯气溶于水后会发生水解反应，生成次氯酸（HClO）和盐酸（HCl）。次氯酸是一种强氧化剂，能破坏细菌的细胞膜、蛋白质和核酸等，从而杀死细菌、病毒和其他病原体。其化学反应式为：Cl₂+H₂O⇌HClO+HCl。

优点：消毒效果好，能有效杀灭多种病原体。成本较低，来源广泛，是目前应用最广泛的消毒剂之一。具有持续消毒作用，在一定时间内可保持水体的消毒效果。

缺点：会与水中的有机物反应生成消毒副产物，如三卤甲烷等，这些副产物可能对人体健康有害。对某些病毒和芽孢的消毒效果可能不如其他消毒剂。氯气具有刺激性气味，对人体呼吸道有刺激作用，使用时需注意安全。

（2）二氧化氯消毒原理：二氧化氯是一种强氧化剂，能与细菌、病毒等微生物的蛋白质中的氨基酸发生反应，使蛋白质变性，从而达到消毒的目的。它的消毒作用不受pH值影响，在较宽的pH范围内都能保持良好的消毒效果。

优点：消毒效果好，对细菌、病毒、芽孢等都有较强的杀灭能力。不与水中有机物反应生成消毒副产物，安全性较高。具有良好的除臭、除味作用，能有效改善水质口感。

缺点：制备成本相对较高，设备要求复杂。二氧化氯气体不稳定，易爆炸，储存和运输存在一定风险。

（3）臭氧消毒原理：臭氧是一种强氧化剂，其消毒作用主要是通过氧化微生物的细胞膜、蛋白质和核酸等，破坏微生物的结构和功能，从而达到消毒的目的。臭氧在水中分解后会生成氧气，不会产生二次污染。

优点：消毒效果极佳，能快速杀灭各种病原体，包括细菌、病毒、芽孢等。不会产生消毒副产物，安全性高。具有强氧化性，能同时去除水中的有机物、色度、臭味等，改善水质。

缺点：臭氧的制备成本高，设备复杂，运行费用较高。臭氧性质不稳定，难以储存和运输，需现场制备使用。臭氧对人体呼吸道有刺激作用，使用时需注意防护。

综上所述，不同的化学消毒剂各有优缺点，在实际应用中需根据水质特点、处理要求、成本等因素综合考虑选择合适的消毒剂。

五、计算题（15分）某城市污水处理厂设计流量为Q=50000m³/d，进水BOD₅浓度为S₀=200mg/L，要求出水BOD₅浓度为S=20mg/L。采用活性污泥法处理，曝气池有效容积V=25000m³，污泥回流比R=0.5。求：（1）曝气池的有机负荷Ls（kgBOD₅/(m³·d)）；（2）污泥龄θc（d）。（假设污泥浓度X=3000mg/L）

解：（1）曝气池的有机负荷Ls\[Ls=\frac{Q\timesS_0}{V}\]已知\(Q=50000m³/d\)，\(S_0=200mg/L=0.2kg/m³\)，\(V=25000m³\)\[Ls=\frac{50000\times0.2}{25000}=0.4kgBOD₅/(m³·d)\]

（2）污泥龄θc首先计算混合液回流比\(R\)下的污泥浓度\(X\)：\[X=\frac{(1+R)R_0}{R}\]已知\(R=0.5\)，设进水悬浮物浓度\(R_0=100mg/L=0.1kg/m³\)\[X=\frac{(1+0.5)\times0.1}{0.5}=0.3kg/m³=3000mg/L\]根据污泥龄公式：\[\theta_c=\frac{V\timesX}{Q\times(S_0S)}\]已知\(V=25000m³\)，\(X=3000mg/L=3kg/m³\)，\(Q=50000m³/d\)，\(S_0=200mg/L=0.2kg/m³\)，\(S=20mg/L=0.02kg/m³\)\[\theta_c=\frac{25000\times3}{50000\times(0.20.02)}\]\[=\frac{75000}{50000\