水污染控制工程第四版(下册)试题及答案

水污染控制工程第四版(下册)试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某城市污水处理厂采用A²/O工艺，若进水BOD₅为220mg/L，出水要求BOD₅≤20mg/L，则该工艺BOD₅去除率至少应达到A.86% B.90% C.91% D.95%答案：C解析：去除率=(220-20)/220×100%=90.9%，向上取整为91%。2.下列关于活性污泥法SVI值的说法正确的是A.SVI>200mL/g说明污泥沉降性能良好B.SVI<50mL/g表明污泥浓度过低C.SVI在80~120mL/g之间时污泥沉降性能最佳D.SVI与污泥龄无关答案：C解析：SVI在80~120mL/g区间沉降与浓缩性能平衡，过高易膨胀，过低则絮体细小。3.某工业废水含难降解有机物，拟采用Fenton氧化作为预处理，下列操作条件最合理的是A.pH=7，H₂O₂/Fe²⁺=1:1，反应30minB.pH=3，H₂O₂/Fe²⁺=10:1，反应120minC.pH=5，H₂O₂/Fe²⁺=3:1，反应60minD.pH=9，H₂O₂/Fe²⁺=5:1，反应15min答案：B解析：Fenton反应最佳pH为2.5~3.5，高H₂O₂/Fe²⁺比可提升•OH产率，延长反应时间保证矿化度。4.关于生物膜法填料的选择，错误的是A.比表面积越大越好B.孔隙率应大于90%C.材质需耐酸碱D.表面粗糙度越高越利于挂膜答案：A解析：比表面积过大易堵塞，应综合水力特性与生物量需求，通常500~1000m²/m³为宜。5.某污水厂采用MBR工艺，设计通量为25L/(m²·h)，运行一年后通量降至15L/(m²·h)，下列恢复通量措施最有效的是A.提高曝气强度至1.5倍B.投加PAC20mg/L连续运行C.次氯酸钠浸泡清洗膜组件D.降低MLSS至2000mg/L答案：C解析：通量下降主因膜污染，化学清洗可去除不可逆污染层，恢复膜通透性。6.下列关于反硝化滤池的说法正确的是A.滤速越高TN去除率越高B.需外加碳源时C/N比应大于4C.滤料宜采用粗砂以减小水头损失D.溶解氧应控制在2mg/L以上答案：B解析：反硝化属缺氧过程，DO<0.5mg/L，C/N≥4保证电子供体充足。7.某含Cr(VI)废水采用硫酸亚铁还原沉淀，最佳pH范围为A.1~2 B.3~4 C.7~8 D.9~10答案：B解析：pH3~4时Fe²⁺还原Cr(VI)速率快，且后续加碱形成Cr(OH)₃沉淀。8.关于臭氧-生物活性炭（O₃-BAC）联用工艺，下列说法错误的是A.臭氧可提高废水可生化性B.BAC滤池需定期反冲洗C.臭氧投加量越高越好D.BAC以生物降解为主吸附为辅答案：C解析：臭氧过量会抑制微生物活性，增加运行成本，需优化投加量。9.某造纸废水采用厌氧+好氧工艺，厌氧段出现VFA/ALK>0.5，应优先A.降低进水负荷 B.投加NaHCO₃ C.提高温度 D.增加回流比答案：A解析：VFA/ALK升高提示酸化，降低负荷可缓解产酸与产甲烷失衡。10.下列关于人工湿地植物选择原则，错误的是A.耐污能力强 B.根系发达 C.生长慢减少收割 D.具经济或景观价值答案：C解析：湿地植物需快速生长以吸收氮磷并输氧，生长过慢降低处理效率。二、多项选择题（每题3分，共15分）11.影响活性污泥法硝化效率的主要因素有A.溶解氧 B.温度 C.pH D.SRT E.进水BOD₅/TKN答案：ABCDE解析：硝化菌为自养菌，对DO、温度、pH、SRT敏感，BOD₅/TKN高导致异养菌竞争。12.下列属于高级氧化技术的是A.光催化TiO₂ B.电Fenton C.臭氧/UV D.湿式氧化 E.超滤答案：ABCD解析：超滤为物理分离，其余均产生•OH等强氧化自由基。13.关于化学沉淀除磷，正确的有A.铝盐最佳pH5.5~7 B.铁盐可同步去除部分COD C.石灰除磷污泥量大 D.投加点可在初沉池前 E.后置投加利于化学污泥单独处理答案：ABCDE解析：各选项均符合设计规范与运行经验。14.下列措施可提高UASB反应器颗粒污泥活性的是A.控制上升流速0.5~1.0m/h B.进水碱度>1000mg/LCaCO₃ C.微量元素Ni、Co投加 D.维持温度35℃ E.定期投加惰性载体答案：ABCD解析：惰性载体无助于颗粒化，其余均促进产甲烷菌增殖与颗粒致密。15.关于膜污染模型，正确的有A.堵塞过滤模型假设颗粒进入膜孔 B.滤饼层模型假设污染层可压缩 C.标准堵塞模型适用于微滤 D.滤饼层阻力与厚度成正比 E.吸附污染与膜材质无关答案：ABCD解析：吸附污染与膜亲疏水性、电荷密切相关，E错误。三、判断题（每题1分，共10分）16.厌氧氨氧化菌可在DO>1mg/L条件下保持活性。答案：错解析：Anammox菌为严格厌氧菌，DO>0.1mg/L即受抑制。17.反渗透对Na⁺的截留率通常高于Mg²⁺。答案：错解析：RO对二价离子截留率高于一价，Mg²⁺>Na⁺。18.采用SBR工艺时，滗水阶段DO骤降可导致污泥上浮。答案：对解析：滗水期曝气停止，反硝化产氮气携带污泥上浮。19.电渗析过程中阳极室pH升高。答案：错解析：阳极反应2H₂O→4H⁺+O₂+4e⁻，pH下降。20.人工湿地对SS的去除主要靠植物吸收。答案：错解析：SS去除主要靠基质截留、沉淀，植物吸收占比<5%。21.臭氧氧化氰化物时，CN⁻被氧化为OCN⁻最终生成CO₂与N₂。答案：对解析：臭氧逐步氧化路径CN⁻→OCN⁻→CO₂+N₂。22.活性污泥法污泥龄越长，则污泥产率系数Y越大。答案：错解析：SRT↑，内源呼吸增强，表观Y减小。23.采用Fe/C微电解处理染料废水时，降低pH可提高色度去除率。答案：对解析：酸性条件促进Fe²⁺溶出与•OH生成，强化氧化。24.MBR膜通量与跨膜压差呈线性关系。答案：错解析：受污染层压缩影响，通量-TMP呈非线性，存在临界通量。25.化学沉淀法除氟常用Ca(OH)₂+CaCl₂组合，可形成CaF₂沉淀。答案：对解析：Ca²⁺与F⁻生成难溶CaF₂（Ksp=3.9×10⁻¹¹）。四、填空题（每空1分，共15分）26.活性污泥法典型污泥产率系数Y值为________（gMLSS/gBOD₅），内源衰减系数Kd为________d⁻¹。答案：0.4~0.6，0.05~0.127.A²/O工艺中，厌氧池ORP应控制在________mV，缺氧池ORP为________mV。答案：-200~-300，-50~-15028.臭氧与有机物反应途径包括________、________及间接自由基反应。答案：直接臭氧氧化，偶极加成29.反渗透膜污染指数SDI₁₅的测试压力为________MPa，合格值应≤________。答案：0.21，530.厌氧消化三阶段理论为________、________、________。答案：水解发酵，产氢产乙酸，产甲烷31.人工湿地水力负荷单位常用________，典型值为________cm/d。答案：cm/d，5~2032.化学除磷中，铁盐与磷摩尔比Fe/P为________时可满足出水TP≤0.5mg/L。答案：1.5~2.033.电Fenton中，阴极反应为________，阳极反应为________。答案：O₂+2H⁺+2e⁻→H₂O₂，Fe→Fe²⁺+2e⁻五、简答题（每题8分，共24分）34.简述MBR比传统活性污泥法的三大优势与两大劣势。答案：优势：(1)出水水质优，SS<1mg/L，浊度<0.2NTU，可直接回用；(2)污泥龄长，可富集硝化菌，NH₃-N去除率>98%；(3)占地省，无二沉池，节省50%以上占地。劣势：(1)膜污染导致能耗高，跨膜压差随时间上升，需化学清洗；(2)投资与运行成本高于传统工艺30%~50%，膜更换费用占年运行费20%。35.给出UASB反应器“颗粒污泥”形成的四个关键条件并解释其作用机理。答案：(1)适宜上升流速0.5~1.0m/h：水力筛选使沉降性能差的絮体洗出，保留致密颗粒；(2)碱度>1000mg/LCaCO₃：缓冲VFA积累，维持pH6.8~7.2，保护产甲烷菌；(3)微量元素Ni、Co、Mo浓度分别为0.1、0.05、0.05mg/L：构成产甲烷酶辅因子F₄₃₀，促进CH₄生成；(4)局部剪切力：气泡上升与水流产生剪切，促使微生物自凝聚成颗粒核，Ca²⁺、Mg²⁺作为桥联剂加速钙化。36.说明臭氧-生物活性炭（O₃-BAC）联用工艺中臭氧投加量优化的实验思路。答案：步骤1：取原水测定COD、UV₂₅₄、BOD₅/COD，设置臭氧投加量梯度0、2、5、8、12mg/L；步骤2：反应30min后测定剩余臭氧、COD、可生化性BOD₅/COD，绘制可生化性-投加量曲线；步骤3：将各臭氧出水接种驯化BAC柱，空床接触时间30min，连续运行30d，测定COD、NH₃-N、AOC（可同化有机碳）；步骤4：以COD去除总量=臭氧氧化去除+BAC去除为目标函数，计算单位COD去除成本（臭氧电耗+炭更换+反冲洗），取成本最低点为最优投加量；步骤5：验证试验，连续运行3个月，监测膜污染指数、微生物活性（ATP），确保BAC生物量>5000ng/g炭。六、计算题（共36分）37.某城市污水厂设计流量Q=40000m³/d，进水BOD₅=220mg/L，TN=45mg/L，采用A²/O+MBR工艺，要求出水BOD₅≤10mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L。已知：(1)好氧池MLSS=8000mg/L，SRT=25d，污泥产率Y=0.6gMLSS/gBOD₅，Kd=0.06d⁻¹；(2)硝化菌最大比增长速率μₘ=0.9d⁻¹（20℃），温度修正系数θ=1.07，冬季最低温度12℃；(3)反硝化速率qdn=0.12gNO₃⁻-N/(gMLSS·d)（20℃），θ=1.05，冬季12℃；(4)化学除磷采用PAC，Al/P摩尔比1.8，Al₂O₃含量30%，商品液密度1.2kg/L。求：(1)好氧池有效容积V₁；(2)校验冬季硝化是否安全（NH₃-N≤1mg/L）；(3)缺氧池容积V₂（需外加碳源量以乙酸钠计）；(4)日耗PAC商品液体积。解：(1)每日剩余污泥量ΔX=YQ(S₀-S)-KdXvV₁，其中Xv=MLSS=8000mg/LBOD去除量=40000×(220-10)×10⁻³=8400kg/d设V₁未知，则ΔX=0.6×8400-0.06×8000×V₁×10⁻³=5040-0.48V₁又SRT=XvV₁/ΔX→25=8000V₁/(5040-0.48V₁)解得V₁=16800m³(2)12℃时μ=μₘ×1.07^(12-20)=0.9×0.54=0.486d⁻¹安全SRTₙ=1/μ=2.06d，实际SRT=25d≫2.06d，硝化安全。(3)需反硝化NO₃⁻-N=TN去除量-污泥合成氮污泥合成氮=0.12ΔX=0.12×(5040-0.48×16800)=0.12×4224=507kg/dNO₃⁻-N=40000×(45-10)×10⁻³-507=1400-507=893kg/d12℃qdn=0.12×1.05^(12-20)=0.12×0.66=0.079g/(g·d)缺氧池MLSS=6000mg/L（设）则V₂=893/(0.079×6000×10⁻³)=1884m³外加碳源：C/N=4计，乙酸钠需893×4×82/14=20900kg/d(4)TP去除量=40000×(45-0.3)×10⁻³=1788kg/d≈57.7kmol/dAl需57.7×1.8=103.9kmol/d=2805kgAl/dAl₂O₃需2805×102/(2×27)=5299kg/d商品液量=5299/0.3/1.2=14720L/d=14.7m³/d38.某印染废水流量2000m³/d，COD=1800mg/L，色度800倍，拟采用臭氧+SBR联合工艺。实验得：(1)臭氧投加量1mgO₃/mgCOD时，COD去除率35%，色度去除70%，BOD₅/COD从0.18升至0.38；(2)SBR污泥负荷0.25kgCOD/(kgMLSS·d)，MLSS=4000mg/L，COD去除率85%，色度去除30%；(3)臭氧发生器电耗15kWh/kgO₃，电价0.7元/kWh；(4)污泥处置费3000元/tDS，Y=0.4gMLSS/gCOD，Kd忽略。求：(1)总出水COD、色度；(2)臭氧日耗电量与电费；(3)日污泥产量与处置费；(4)与单独SBR（COD去除75%，色度去除40%）比较，增加成本与改善效果。解：(1)臭氧段：COD=1800×(1-0.35)=1170mg/L，色度=800×(1-0.7)=240倍SBR段：COD=1170×(1-0.85)=175mg/L，色度=240×(1-0.3)=168倍(2)臭氧投加量=1800×2000×10⁻³×1=3600kg/d电耗=3600×15=54000kWh/d，电费=54000×0.7=37800元/d(3)总COD去除=2000×(1800-175)×10⁻³=3250kg/d污泥量=0.4×3250=1300kgDS/d，处置费=1300×3000/1000=3900元/d(4)单独SBR：出水COD=1800×(1-0.75)=450mg/L，色度=800×(1-0.4)=480倍改善：COD多降450-175=275mg/L，色度多降480-168=312倍增加成本：臭氧电费37800元/d，污泥量相同，无增加。单位COD去除成本增加=37800/(275×2000×10⁻³)=68.7元/kgCOD七、综合设计题（共30分）39.某化工园区拟建5000m³/d的难降解废水处理站，进水COD3500mg/L，BOD₅/COD=0.15，色度1200倍，Cl⁻4000mg/L，TDS12000mg/L，NH₃-N120mg/L，TN180mg/L，TP8mg/L，要求出水COD≤80mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤15mg/L，色度≤40倍，回用于循环冷却水。给定场地30m×60m，冬季最低水温14℃，夏季32℣。任务：(1)提出工艺流程并绘框图；(2)计算主要单元设计参数（容积、面积、负荷、回流比）；(3)给出污泥处理与处置方案；(4)估算总投资与年运行成本（含电费、药剂、膜更换、污泥）。答案：(1)工艺流程：原水→均质池→Fe/C微电解→Fenton→中和絮凝沉淀→水解酸化→UASB→缺氧/好氧MBR→臭氧-BAC→UF→RO→回用污泥：物化污泥→板框脱水→危废焚烧；生化污泥→带式浓缩→板框→与物化泥混烧。(2)设计参数：均质池：HRT=8h，V=5000×8/24=1667m³，分两格，每格10m×8m×5.2mFe/C微电解：HRT=45min，V=156m³，填料高度2m，面积78m²，分2池，脉冲床Fenton：HRT=2h，V=417m³，分2池，pH=3，H₂O₂/COD=1.2，Fe²⁺/H₂O₂=1:10中和沉淀：HRT=2h，V=417m³，投加Ca(OH)₂调pH=7.5，PAM1mg/L，表面负荷0.8m³/(m²·h)，面积65m²水解酸化：HRT=8h，V=1667m³，上升流速0.8m/h，组合填料填充率60%UASB：容积负荷8kgCOD/(m³·d)，V=3500/8=4375m³，分2座，直径12m，高10m，水力上升流速0.6m/h，三相分离器堰负荷<25m³/(m·d)A/O-MBR：进水COD=3500×(1-0.25-0.35-0.2)=700mg/L污泥负荷0.15kgCOD/(kgMLSS·d)，MLSS=8000mg/L，好氧池V=700×5000/(0.15×8000)=2917m³，HRT=14h缺氧池V=0.3×2