2025年大学《资源化学》专业题库- 农村污水资源化学净化处理技术

2025年大学《资源化学》专业题库——农村污水资源化学净化处理技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.与城市污水相比，农村污水的特点通常不包括：（）A.水量水质变化大B.氮磷含量通常较高C.重金属污染物种类多D.养殖废水比例可能较大2.在利用化学沉淀法去除农村污水中的磷酸盐时，常用的化学药剂不包括：（）A.氢氧化铝B.氯化铁C.碳酸钙D.聚合氯化铝3.下列哪种材料通常不作为农村污水化学吸附剂的来源：（）A.沸石B.生物炭C.活性炭D.沸石粉4.对于吸附饱和后的生物炭，资源化利用的途径通常不包括：（）A.重新用于吸附B.作为土壤改良剂C.燃烧发电D.直接排放5.在化学氧化法处理农村污水中的难降解有机物时，Fenton试剂的主要成分是：（）A.双氧水和高锰酸钾B.双氧水和硫酸亚铁C.氯气和次氯酸钠D.硝酸和硝酸银6.以下关于化学沉淀法回收磷的叙述，错误的是：（）A.通常生成羟基磷灰石或磷酸铁沉淀B.回收过程主要依赖化学沉淀反应平衡C.沉淀产物的纯度直接影响磷回收的经济性D.处理过程无需进行pH控制7.在农村污水化学处理过程中，投加铁盐或铝盐进行混凝沉淀时，影响混凝效果的关键因素通常不包括：（）A.药剂投加量B.污水pH值C.搅拌速度D.污水温度8.若要去除农村污水中溶解性铵氮，下列化学方法中适用性较差的是：（）A.化学沉淀法（如生成氢氧化铵沉淀）B.化学氧化法（如硝化）C.离子交换法D.生物膜法9.利用化学方法从污水化学处理副产物（如污泥）中回收磷，目前较有前景的技术路径是：（）A.直接焚烧回收热量B.浓缩后土地利用C.采用水热碳化等技术制备生物炭并富集磷D.机械脱水后填埋10.评价一种农村污水化学净化处理技术时，需要综合考虑的因素不包括：（）A.技术处理效率B.投资成本和运行费用C.污染物资源化潜力D.处理后的污泥产量二、填空题（每空2分，共30分。请将答案填在题干横线上）1.农村污水来源多样，除了生活污水外，_养殖废水_和_农业面源污染_也是重要组成部分。2.化学吸附是利用吸附剂的_表面能_和_化学亲和力_来去除水中污染物的过程。3.常用于农村污水化学沉淀除磷的药剂主要有_铁盐_（如FeCl₃,FeSO₄）和_铝盐_（如Al₂(SO₄)₃,PAC）。4.氧化还原反应在污水处理中可用于_降解难降解有机物_和_转化有毒有害物质_。5.选择化学净化处理技术时，必须考虑_当地农村污水特性_、_处理目标_以及_经济和环境可行性_。6.从化学角度看，磷资源回收的核心是_将溶解态磷转化为易于分离和提纯的形态_。7.化学处理过程中产生的污泥属于_二次污染物_，其处理处置需兼顾_减量化和资源化_。三、简答题（每小题8分，共24分）1.简述化学沉淀法去除水中磷酸盐的基本原理及其影响效果的主要因素。2.与传统活性污泥法相比，化学方法在处理农村污水时具有哪些优势？3.简述利用吸附剂处理农村污水中重金属污染的潜在资源化途径。四、计算题（共14分）某农村生活污水，经测定初始总磷浓度为20mg/L（以PO₄³⁻-P计）。现采用投加聚合氯化铝（PAC）进行化学沉淀除磷，PAC的有效成分（Al₂O₃）与PO₄³⁻-P的理论摩尔比为2:3。假设沉淀过程符合化学计量关系，且无其他磷损失。试计算：（1）要使出水总磷浓度达到5mg/L，所需的PAC投加量（以mg/L计）是多少？（2）若实际投加PAC浓度为80mg/L（以Al₂O₃计），请分析沉淀反应是否完全？（已知PAC中Al₂O₃的质量分数为70%）五、论述题（共12分）结合资源化学的理念，论述将化学方法应用于农村污水处理时，如何实现污染物去除与资源回收的结合？请举例说明。试卷答案一、选择题1.C2.C3.D4.D5.B6.D7.D8.D9.C10.D二、填空题1.养殖废水农业面源污染2.表面能化学亲和力3.铁盐铝盐4.降解难降解有机物转化有毒有害物质5.当地农村污水特性处理目标经济和环境可行性6.将溶解态磷转化为易于分离和提纯的形态7.二次污染物减量化和资源化三、简答题1.原理：利用化学药剂与水中磷酸盐发生化学反应，生成溶解度较低或不溶性的磷酸盐沉淀物（如氢氧化铝磷酸盐、铁盐磷酸盐或羟基磷灰石等），通过固液分离去除磷。例如，Fe³⁺+PO₄³⁻+H₂O→FePO₄↓+H₃O⁺。影响因素：*药剂投加量：必须满足化学计量比甚至过量，以确保反应完全。*污水pH值：pH值影响药剂的形态、反应速率以及沉淀产物的溶解度。通常需要调节至适宜范围（如铁盐除磷一般在pH5-6）。*反应时间：确保反应充分进行。*搅拌速度：影响反应接触效率。*温度：影响反应速率和沉淀物性质。*污水水质：初始磷浓度、共存离子（如高氯酸盐可能影响铁盐沉淀）等。2.优势：*处理效率高、速度快：化学方法通常能快速去除目标污染物，处理时间短。*适应性强：对水质水量变化的适应能力较强，尤其能有效处理高浓度污水或成分复杂的污水。*处理效果可预测性强：通过控制药剂投加量和pH等参数，可以较精确地控制处理效果。*可针对特定污染物：可选择特定化学方法去除常规生物法难以处理的污染物（如磷、重金属、难降解有机物）。*资源化潜力：为磷、重金属等资源的回收利用提供了可能（符合资源化学理念）。3.资源化途径：*制备吸附材料：从吸附饱和的重金属离子交换树脂或吸附剂（如改性生物炭）中，通过化学洗脱等方法回收重金属，再将回收的重金属用于制备新的吸附剂或直接出售。*制备金属化合物：将富集重金属的沉淀物（如氢氧化物、硫化物）进行高温焚烧或化学转化，制备成金属氧化物、硫化物或盐类等无机化学品，回收有价金属。*制备陶瓷或复合材料：将重金属富集物作为原料，与其他材料结合制备陶瓷、玻璃或功能复合材料。*能源回收：如从电化学沉积或电解过程中回收的金属进行再利用。四、计算题（1）计算所需PAC投加量：*反应方程式：2Al₂O₃+3PO₄³⁻+6H₂O→2Al(OH)₃↓+3PO₄(OH)₃↓*摩尔质量：Al₂O₃=102g/mol,PO₄³⁻=94g/mol。*理论摩尔比：Al₂O₃:PO₄³⁻=2:3。*需要去除的PO₄³⁻量=(20-5)mg/L=15mg/L=15/94mol/L。*所需Al₂O₃量=(15/94mol/L)*(2/3)=10/94mol/L≈0.1064mol/L。*所需Al₂O₃质量浓度=0.1064mol/L*102g/mol≈10.84mg/L(以Al₂O₃计)。*所需PAC投加量=10.84mg/L/70%≈15.49mg/L。（2）分析沉淀反应是否完全：*实际PAC投加量（以Al₂O₃计）=80mg/L。*实际投加量（以PO₄³⁻计）=80mg/L/102g/mol/70%≈1.11mol/L(以Al₂O₃计)。*理论所需量（以Al₂O₃计）=10.84mg/L。*由于实际投加量（1.11mol/L）远大于理论所需量（0.1064mol/L），且大于化学计量比所需的量（0.1064*2=0.213mol/L），因此沉淀反应基本完全。五、论述题将化学方法应用于农村污水处理，实现污染物去除与资源回收的结合，是资源化学理念的体现。其核心在于将污水处理过程视为化学转化和资源富集的过程。*原理：利用化学药剂的选择性反应，将污水中的目标污染物（如磷、氮、重金属、有机物等）转化为不溶性沉淀物、易吸附物质或易于分离富集的形态。这些形态的物质本身具有资源价值或可作为后续资源化利用的载体。*结合方式：*磷资源回收：通过化学沉淀法（投加铁盐、铝盐或石灰）使污水中的磷转化为羟基磷灰石或磷酸铁沉淀，再通过固液分离收集沉淀物，经洗涤、干燥、活化等步骤制成磷肥或高纯度磷酸。*重金属回收：利用化学沉淀（生成氢氧化物或硫化物）、离子交换或电化学方法富集污水中的重金属，然后通过化学浸出、电解精炼等手段回收金属锭或金属化合物。*能源回收：虽然化学方法本身不直接发电，但通过化学预处理（如投加铁盐促进磷沉淀）可以提高后续生物处理（如甲烷化）的效率，从而增加沼气的产量；或者，某些化学转化过程（如电化学氧化）本身可以产生电能。*吸附剂再生与资源化：使用吸附剂去除污染物后，可以通过化学洗脱或其他方法将污染物从吸附剂上解吸下来，实现吸附剂的再