水污染控制工程期末考试试题附答案

水污染控制工程期末考试试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列水质指标中，能反映水中有机物在微生物作用下氧化分解所需氧量的是（）。A.CODcr（重铬酸钾法化学需氧量）B.BOD5（五日生化需氧量）C.TOC（总有机碳）D.TDS（溶解性总固体）2.平流式沉砂池的设计中，控制流速的主要目的是（）。A.避免无机颗粒沉积B.防止有机悬浮物沉淀C.提高除砂效率D.减少能耗3.关于活性污泥法中污泥膨胀的描述，错误的是（）。A.丝状菌大量繁殖是主要诱因B.低溶解氧环境易引发膨胀C.污泥沉降性能变差（SVI>150mL/g）D.增加排泥量可完全抑制膨胀4.厌氧消化过程中，甲烷菌活跃的最佳pH范围是（）。A.5.5-6.5B.6.5-7.5C.7.5-8.5D.8.5-9.55.用于去除水中溶解性磷酸盐的常用化学药剂是（）。A.聚合氯化铝（PAC）B.次氯酸钠（NaClO）C.活性炭D.硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）6.下列膜分离技术中，分离孔径最小的是（）。A.微滤（MF）B.超滤（UF）C.纳滤（NF）D.反渗透（RO）7.城市污水处理厂二级处理的主要目标是（）。A.去除悬浮固体（SS）B.降解有机物（BOD、COD）C.脱氮除磷D.消毒杀菌8.关于SBR工艺的特点，错误的是（）。A.间歇运行，可实现同步脱氮除磷B.需设置二沉池C.耐冲击负荷能力强D.运行周期包括进水、反应、沉淀、排水、闲置阶段9.某工业废水含高浓度重金属（Cr6+），最适宜的预处理方法是（）。A.气浮法B.化学还原-沉淀法C.生物膜法D.吸附法10.污泥厌氧消化的主要产物是（）。A.甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）B.氢气（H2）和氧气（O2）C.氮气（N2）和氨气（NH3）D.硫化氢（H2S）和二氧化硫（SO2）二、填空题（每空1分，共15分）1.水质指标中，浊度反映水中（）的含量；氨氮（NH3-N）是衡量（）污染的重要指标。2.格栅按清渣方式分为（）和（），其主要作用是去除废水中（）的漂浮物或悬浮物。3.生物膜法的典型工艺包括（）、（）和生物接触氧化法。4.厌氧生物处理的三个阶段为（）、（）和（）。5.深度处理中，臭氧氧化主要用于（）和（）；活性炭吸附可去除（）有机物。6.污泥脱水的主要方法有（）、（）和离心脱水。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述混凝过程的机理，并列举影响混凝效果的主要因素。2.比较A²/O工艺（厌氧-缺氧-好氧）与氧化沟工艺在脱氮除磷原理和适用场景上的差异。3.说明膜生物反应器（MBR）的工作原理，相较于传统活性污泥法，其优势体现在哪些方面？4.某城市污水厂出水氨氮（NH3-N）超标（设计值8mg/L，实际12mg/L），分析可能原因并提出改进措施。5.污泥处置的“减量化、稳定化、无害化、资源化”目标分别指什么？请举例说明资源化利用的方式。四、计算题（共25分）1.（8分）某城镇污水处理厂设计流量Q=50000m³/d，原水BOD5=200mg/L，要求出水BOD5≤20mg/L。采用传统活性污泥法，曝气池污泥浓度MLSS=3500mg/L，污泥负荷Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)。计算曝气池的有效容积V（单位：m³）。2.（9分）某工业废水处理站采用化学沉淀法除磷，原水总磷（TP）=15mg/L，要求出水TP≤1mg/L。已知PAC（AlCl3·6H2O）的有效铝含量为10%（质量分数），Al³+与PO4³-的摩尔比需达到1.5:1才能完全沉淀。计算每日处理5000m³废水所需PAC的投加量（单位：kg/d，保留两位小数；P的摩尔质量31g/mol，Al的摩尔质量27g/mol）。3.（8分）某污水处理厂剩余污泥量为1000m³/d（含水率99.2%），经浓缩后含水率降至97%。计算浓缩后污泥体积（单位：m³/d），并说明浓缩的主要目的（污泥密度按1000kg/m³计）。五、案例分析题（共20分）某工业园区拟建设废水处理厂，园区内企业包括电镀厂（含Cr6+、Ni²+）、食品厂（高BOD5、SS）、化工厂（含难降解有机物、氨氮）。废水混合后水质如下：COD=2500mg/L，BOD5=1200mg/L，SS=800mg/L，NH3-N=80mg/L，TP=15mg/L，Cr6+=5mg/L，Ni²+=3mg/L，pH=2-3。设计出水需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准（COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，重金属≤0.1mg/L，pH=6-9）。请设计该废水处理工艺流程，说明各单元的作用及关键参数（如停留时间、反应条件等），并分析可能的运行风险及应对措施。---参考答案一、单项选择题1.B2.C3.D4.B5.A6.D7.B8.B9.B10.A二、填空题1.悬浮物；含氮有机物2.人工清渣格栅；机械清渣格栅；较大粒径3.生物滤池；生物转盘4.水解酸化阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶段5.脱色；杀菌；溶解性6.重力脱水；带式压滤脱水三、简答题1.机理：混凝过程包括压缩双电层（通过投加电解质降低ζ电位）、吸附电中和（胶体吸附异号离子或高分子物质）、吸附架桥（高分子链连接胶体形成絮体）、网捕卷扫（金属氢氧化物沉淀网捕胶体）。影响因素：水温（低温降低水解速度）、pH（影响混凝剂水解形态）、水中杂质成分（如悬浮物浓度过低难形成絮体）、混凝剂种类与投加量（过量可能导致胶体再稳定）、搅拌强度（初期快速混合，后期缓慢絮凝）。2.原理差异：A²/O工艺通过厌氧释磷、缺氧反硝化脱氮、好氧吸磷和有机物降解实现同步脱氮除磷；氧化沟通过延时曝气和循环流动形成交替的好氧-缺氧环境，利用微生物的硝化-反硝化作用脱氮，同时通过聚磷菌实现除磷。适用场景：A²/O适合水质水量较稳定、需严格控制氮磷的中小型污水厂；氧化沟适合低负荷、水质波动大的城镇污水，尤其适用于土地资源较充裕的地区（因停留时间长，池容大）。3.工作原理：MBR将膜分离技术与活性污泥法结合，利用膜组件（如中空纤维膜）替代二沉池，通过膜的高效截留作用实现泥水分离，同时延长污泥龄（SRT），提高微生物浓度。优势：出水水质好（SS接近0，可直接回用）；污泥龄长，能降解难生物降解有机物；占地面积小（无二沉池）；剩余污泥量少（污泥产率低）；自动化程度高。4.可能原因：①好氧段溶解氧不足（<2mg/L），硝化菌活性受抑制；②污泥龄过短（硝化菌世代周期长，需SRT≥10d）；③进水碳氮比（C/N）过低（<4-6），反硝化碳源不足；④水温过低（<15℃，硝化速率下降）；⑤有毒物质（如重金属）抑制微生物活性。改进措施：①增加曝气量，维持DO=2-4mg/L；②减少排泥量，延长SRT至15-20d；③投加外碳源（如甲醇、乙酸钠）；④冬季采取保温措施（如加盖）；⑤加强预处理，去除有毒物质。5.目标：减量化（降低污泥体积，如浓缩脱水）；稳定化（降解有机物，减少腐败，如厌氧消化）；无害化（杀灭病原微生物，如好氧发酵）；资源化（回收利用，如沼气发电、堆肥）。资源化方式：厌氧消化产生的沼气用于发电；污泥堆肥制成有机肥；污泥焚烧热量用于发电或供暖；污泥制砖（利用无机成分）。四、计算题1.解：污泥负荷公式：Ns=Q·S0/(V·X)其中，Q=50000m³/d=5×10⁴m³/d，S0=200-20=180mg/L=0.18kg/m³，X=3500mg/L=3.5kg/m³，Ns=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)代入得：V=Q·S0/(Ns·X)=(5×10⁴×0.18)/(0.2×3.5)≈12857.14m³答案：曝气池有效容积约12857.14m³。2.解：原水TP浓度=15mg/L，出水TP=1mg/L，需去除TP=14mg/L=0.014kg/m³。每日处理废水量=5000m³/d，需去除TP总量=5000×0.014=70kg/d。PO4³-的摩尔数=70×1000g/(31+4×16)g/mol=70000/95≈736.84mol/d（注：PO4³-摩尔质量=31+4×16=95g/mol）。需Al³+摩尔数=1.5×736.84≈1105.26mol/d。Al³+质量=1105.26mol×27g/mol≈29842.02g≈29.84kg/d。PAC中Al有效含量=10%，故PAC投加量=29.84kg/d÷10%=298.42kg/d。答案：PAC投加量约298.42kg/d。3.解：浓缩前后污泥中干固体质量不变。原污泥体积V1=1000m³/d，含水率P1=99.2%，干固体质量=V1×(1-P1)×ρ=1000×(1-0.992)×1000=8000kg/d。浓缩后含水率P2=97%，设体积为V2，则干固体质量=V2×(1-P2)×ρ=V2×0.03×1000=30V2kg/d。由8000=30V2，得V2=8000/30≈266.67m³/d。浓缩目的：减少污泥体积，降低后续处理（如脱水、运输）的成本；提高污泥含固率，改善脱水性能。五、案例分析题工艺流程设计：预处理→物化处理→生物处理→深度处理→消毒排放。1.预处理单元：-调节池：均化水质水量（停留时间8-12h），内设pH调节系统（投加NaOH或Ca(OH)2，将pH调至6-9）。-格栅+沉砂池：去除大颗粒悬浮物（格栅间隙2-5mm，沉砂池停留时间30-60s）。2.物化处理单元：-化学沉淀池（除重金属）：投加Na2S或FeSO4（还原Cr6+为Cr3+），再投加NaOH调节pH至8-9，形成Cr(OH)3、Ni(OH)2沉淀（反应时间30min，沉淀时间1.5-2h）。-混凝气浮池（除SS、部分COD）：投加PAC（100-200mg/L）和PAM（2-5mg/L），通过气浮去除悬浮物和胶体（停留时间30-45min）。3.生物处理单元：-水解酸化池：将难降解有机物转化为易降解物质（提高B/C比，停留时间6-8h，DO<0.5mg/L）。-A²/O反应器：厌氧段（释磷，停留时间1-2h，DO<0.2mg/L）→缺氧段（反硝化脱氮，停留时间2-3h，DO<0.5mg/L）→好氧段（硝化、吸磷、降解有机物，停留时间8-10h，DO=2-4mg/L）。4.深度处理单元：-反硝化滤池：去除残留硝态氮（投加甲醇作为碳源，停留时间1-2h）。-化学除磷池：投加PAC（10-20mg/L）去除剩余磷酸盐（反应时间15min，沉淀时间1h）。-膜过滤（MF/UF）：截留SS和胶体（膜孔径0.1-0.4μm，产水通量15-25L/(m²·h)）。5.消毒单元：-紫外线消毒（或次氯酸钠），接触时间10-15min，确保大肠杆菌达标。运行风险及应对：