水处理基础知识试题及答案(2025年版)

水处理基础知识试题及答案(2025年版)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下水质指标中，反映水中有机物总量的综合指标是（）。A.浊度B.总氮（TN）C.化学需氧量（COD）D.溶解氧（DO）2.混凝处理中，聚合氯化铝（PAC）的主要作用是（）。A.调节pH值B.吸附架桥与电性中和C.去除溶解性重金属D.降低水的硬度3.活性污泥法中，污泥容积指数（SVI）的合理范围通常为（）。A.50-150mL/gB.150-250mL/gC.250-350mL/gD.350-450mL/g4.反渗透（RO）膜分离过程中，驱动水流透过膜的主要动力是（）。A.浓度差B.压力差C.电位差D.温度差5.以下消毒方法中，对隐孢子虫灭活效果最佳的是（）。A.液氯消毒B.紫外线消毒（254nm）C.二氧化氯消毒D.臭氧消毒6.石灰软化法主要用于降低水中的（）。A.悬浮物B.胶体物质C.钙镁离子D.溶解性有机物7.曝气生物滤池（BAF）的核心功能层是（）。A.承托层B.滤料层C.布水层D.反冲洗排水层8.污泥脱水过程中，厢式压滤机的出泥含水率通常可降至（）。A.90%-95%B.80%-85%C.70%-75%D.60%-65%9.以下不属于生物除磷关键微生物的是（）。A.聚磷菌（PAOs）B.反硝化聚磷菌（DPAOs）C.硝化菌（Nitrobacter）D.聚糖菌（GAOs）10.超滤（UF）膜的截留分子量范围一般为（）。A.100-1000DaB.1000-10000DaC.10000-100000DaD.100000-1000000Da二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.浊度是衡量水中悬浮物对光散射程度的指标，与SS（悬浮物）浓度呈严格线性关系。（）2.混凝过程中，助凝剂的主要作用是调节pH值，而非直接参与胶体脱稳。（）3.二沉池的主要功能是分离活性污泥与处理水，其表面负荷通常低于初沉池。（）4.臭氧消毒的缺点是易产生三卤甲烷（THMs）等消毒副产物。（）5.膜生物反应器（MBR）中，膜组件的主要作用是替代传统二沉池，实现泥水高效分离。（）6.污泥龄（SRT）是指活性污泥在曝气池中的平均停留时间，与污泥负荷呈正相关。（）7.电渗析（ED）通过离子交换膜和电场作用实现离子分离，适用于高盐废水脱盐。（）8.生物硝化反应需在厌氧条件下进行，而反硝化反应需在好氧条件下进行。（）9.活性炭吸附对分子量500-3000的有机物去除效果最佳，对低分子量有机物吸附能力较弱。（）10.循环冷却水系统中，缓蚀剂的作用是抑制金属腐蚀，而阻垢剂的作用是防止结垢，二者不可混用。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述混凝处理的基本原理，并列举三种常见无机混凝剂。2.活性污泥法正常运行的关键控制参数有哪些？请说明各参数的意义。3.比较生物接触氧化法与传统活性污泥法的异同点。4.简述反渗透（RO）膜污染的主要类型及防治措施。5.某城镇污水处理厂进水水质为：COD=450mg/L，BOD₅=200mg/L，SS=300mg/L，NH₃-N=35mg/L，TP=5mg/L；出水需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。请设计主体处理工艺路线，并说明各单元的主要功能。四、计算题（每题15分，共30分）1.某自来水厂日处理水量为10万m³，原水浊度为20NTU，采用聚合氯化铝（PAC）混凝，投加量为15mg/L（以Al₂O₃计）。已知PAC固体药剂中Al₂O₃含量为28%，密度为1.3g/cm³。计算每日PAC固体药剂的投加量（单位：kg）及PAC溶液（浓度10%，质量分数）的投加体积（单位：m³）。2.某城市污水厂曝气池有效容积为8000m³，混合液悬浮固体浓度（MLSS）为3500mg/L，回流污泥浓度（Xᵣ）为10000mg/L，污泥回流比（R）为50%。计算：（1）曝气池中活性污泥总量（单位：kg）；（2）污泥龄（SRT，单位：d），已知每日剩余污泥量为1200kg（以干污泥计）。---答案及解析一、单项选择题1.C解析：COD（化学需氧量）是用强氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧量，反映有机物总量；BOD反映可生物降解有机物量；浊度与悬浮物相关；DO是溶解氧浓度。2.B解析：PAC作为高分子混凝剂，主要通过电性中和（压缩双电层）和吸附架桥作用使胶体脱稳。3.A解析：SVI=（1L混合液静置30min后污泥体积mL）/（混合液污泥浓度g/L），正常范围50-150mL/g，过高易污泥膨胀，过低污泥活性差。4.B解析：RO膜分离需施加高于渗透压的压力，驱动水分子透过膜，溶质被截留。5.B解析：紫外线（254nm）对隐孢子虫等抗氯微生物灭活效果显著，液氯、二氧化氯需高剂量，臭氧成本较高。6.C解析：石灰（CaO或Ca(OH)₂）与水中HCO₃⁻、Ca²⁺、Mg²⁺反应提供CaCO₃、Mg(OH)₂沉淀，降低硬度。7.B解析：BAF的滤料层附着生物膜，是有机物降解、氨氮硝化的主要场所。8.B解析：厢式压滤机通过机械挤压，出泥含水率可降至80%左右，离心脱水通常80%-85%，叠螺机80%-85%。9.C解析：硝化菌负责氨氮氧化为硝酸盐，与除磷无关；PAOs、DPAOs通过厌氧释磷、好氧吸磷除磷；GAOs竞争碳源影响除磷效率。10.C解析：UF膜截留分子量10³-10⁵Da（1000-100000Da），截留胶体、大分子有机物；RO截留<100Da，NF截留100-1000Da。二、判断题1.×解析：浊度与SS浓度相关，但受悬浮物粒径、形状影响，非严格线性关系（如黏土颗粒比砂粒浊度更高）。2.√解析：助凝剂（如PAM）主要起架桥作用，或调节pH（如石灰），不直接参与胶体脱稳。3.√解析：二沉池需保证污泥沉降效果，表面负荷（0.8-1.5m³/(m²·h)）低于初沉池（1.5-3.0m³/(m²·h)）。4.×解析：臭氧消毒副产物主要为溴酸盐（原水含溴离子时），三卤甲烷是氯消毒的副产物。5.√解析：MBR中膜组件替代二沉池，通过物理截留实现泥水分离，污泥浓度可达8000-12000mg/L。6.×解析：污泥龄（SRT）=曝气池污泥总量/每日剩余污泥量，与污泥负荷（F/M）呈负相关（F/M=Q·S₀/(V·MLSS)，SRT=V·MLSS/(Q_w·X_r)）。7.√解析：电渗析利用阴阳离子交换膜和直流电场，使阴阳离子分别向两极迁移，实现脱盐，适用于苦咸水、工业废水脱盐。8.×解析：硝化反应（NH₃→NO₂⁻→NO₃⁻）需好氧条件；反硝化反应（NO₃⁻→N₂）需缺氧（无分子氧但有硝酸盐）条件。9.√解析：活性炭对分子量500-3000的有机物吸附效果最佳，低分子量（<500）有机物因溶解度高、扩散快，易穿透；高分子量（>3000）难进入微孔。10.×解析：缓蚀剂和阻垢剂可复配使用（如有机膦类药剂兼具缓蚀阻垢功能），需根据水质调整配方。三、简答题1.混凝原理：通过投加混凝剂，使水中胶体（ζ电位-15~-30mV）脱稳（压缩双电层、电性中和），形成小絮体；再通过高分子助凝剂的吸附架桥作用，形成大而密实的絮体，便于沉淀分离。常见无机混凝剂：硫酸铝（Al₂(SO₄)₃）、聚合氯化铝（PAC）、硫酸亚铁（FeSO₄）、聚合硫酸铁（PFS）。2.关键控制参数及意义：（1）MLSS（混合液悬浮固体浓度）：反映曝气池中活性污泥总量，一般2000-4000mg/L（城市污水）；（2）F/M（污泥负荷）：单位质量污泥每日处理的有机物量（kgBOD₅/(kgMLSS·d)），影响污泥活性和处理效率（0.2-0.4为宜）；（3）DO（溶解氧）：好氧段维持2-4mg/L，确保微生物好氧代谢；（4）SVI（污泥容积指数）：反映污泥沉降性能，50-150mL/g为正常；（5）污泥龄（SRT）：控制微生物种类（如硝化菌世代周期长，需SRT>10d）。3.异同点：相同点：均利用微生物降解有机物；需供氧（好氧环境）；出水需固液分离。不同点：（1）微生物存在形式：接触氧化法微生物附着在填料上（生物膜），活性污泥法以悬浮污泥存在；（2）污泥浓度：接触氧化法污泥浓度更高（8000-12000mg/L），耐冲击负荷更强；（3）动力消耗：接触氧化法需鼓风曝气或机械搅拌，活性污泥法需污泥回流；（4）剩余污泥量：接触氧化法污泥龄长，剩余污泥量少；（5）适用场景：接触氧化法适用于小型污水厂或水质波动大的场景，活性污泥法适用于大型污水厂。4.RO膜污染类型及防治：（1）类型：①无机污染：CaCO₃、CaSO₄、SiO₂等结垢，因浓差极化导致离子浓度超过溶度积；②有机污染：腐殖酸、蛋白质等大分子有机物吸附在膜表面；③生物污染：微生物在膜表面繁殖形成生物膜；④胶体污染：黏土、金属氧化物胶体堵塞膜孔。（2）防治措施：①预处理：加阻垢剂（如有机膦酸盐）防止结垢；超滤/微滤去除胶体和大分子有机物；②优化运行参数：控制回收率（城市污水<75%）、降低膜面流速（0.1-0.3m/s）减少浓差极化；③定期清洗：酸洗（pH2-3，盐酸/柠檬酸）去除无机垢；碱洗（pH10-12，NaOH+表面活性剂）去除有机物；④生物抑制：投加非氧化性杀菌剂（如异噻唑啉酮）控制微生物繁殖。5.工艺路线设计（一级A标准：COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH₃-N≤5mg/L（8mg/L），TP≤0.5mg/L）：主体工艺：预处理→A²/O（厌氧-缺氧-好氧）→二沉池→深度处理（混凝沉淀+过滤+消毒）各单元功能：（1）预处理：格栅（去除大颗粒杂物）、沉砂池（去除无机砂粒）；（2）A²/O池：-厌氧段：聚磷菌释磷，吸收污水中挥发性脂肪酸（VFA）；-缺氧段：反硝化菌利用污水中有机物（或内回流硝酸盐）进行反硝化脱氮（NO₃⁻→N₂）；-好氧段：硝化菌将NH₃-N氧化为NO₃⁻，聚磷菌过量吸磷，降解有机物；（3）二沉池：分离活性污泥与处理水，污泥回流至厌氧段（回流比50%-100%）；（4）深度处理：-混凝沉淀：投加PAC/PFS去除剩余TP（≤0.5mg/L）和SS；-过滤（石英砂/纤维滤池）：进一步降低SS（≤10mg/L）；-消毒（紫外线/次氯酸钠）：杀灭病原微生物，确保卫生安全。四、计算题1.（1）PAC固体药剂投加量计算：日处理水量Q=10×10⁴m³=10⁸L，投加量15mg/L=0.015g/L。每日Al₂O₃需求量=10⁸L×0.015g/L=1.5×10⁶g=1500kg。PAC固体中Al₂O₃含量28%，故PAC固体投加量=1500kg/28%≈5357.14kg。（2）PAC溶液（1