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.某城市污水处理厂采用A²/O工艺，若发现出水TN长期高于15mg/L，而TP已稳定低于0.5mg/L，最应优先调控的运行参数是A.外回流比B.内回流比C.厌氧区DOD.好氧区SRT答案：B2.下列关于水体自净作用的描述，正确的是A.复氧系数k₂与水温呈负相关B.耗氧系数k₁与可生化有机物浓度无关C.氧垂曲线最低点出现的距离与河流流速成正比D.硝化过程在氧垂曲线下降段显著发生答案：C3.某工业废水COD=2800mg/L，BOD₅=1200mg/L，经水解酸化后BOD₅/COD升至0.6，说明A.难降解有机物被完全矿化B.部分大分子有机物转化为易降解小分子C.产甲烷菌成为优势菌群D.系统pH必然高于8.5答案：B4.在Fenton氧化过程中，下列操作可提高·OH产率的是A.将pH调至9.0B.先加H₂O₂后加Fe²⁺C.投加EDTA络合Fe²⁺D.投加少量草酸答案：D5.关于MBR工艺膜污染，下列说法错误的是A.溶解性微生物产物（SMP）是主要污染物质之一B.临界通量随MLSS升高而降低C.厌氧MBR比好氧MBR膜污染速率更低D.错流速度越大，污染层越厚答案：D6.某含铬废水采用硫酸亚铁还原—沉淀法，若出水总铬超标，最先应检测A.还原反应pHB.絮凝反应pHC.沉淀池表面负荷D.污泥含水率答案：A7.下列关于活性污泥膨胀的调控措施，属于“竞争性抑制”策略的是A.投加氯气B.投加PACC.提高DO至5mg/LD.投加填料提高生物膜比例答案：D8.某河流执行GB38382002Ⅲ类标准，其BOD₅限值为4mg/L，若实测值为5.2mg/L，其单因子指数是A.0.8B.1.0C.1.3D.1.5答案：C9.关于UASB反应器，下列说法正确的是A.三相分离器倾角越大，污泥流失风险越小B.颗粒污泥SVI值通常高于200mL/gC.水力上升流速一般控制在0.5–1.0m/hD.产乙酸菌在颗粒污泥外层占主导答案：C10.采用臭氧—生物活性炭联用工艺，臭氧主要作用是A.彻底矿化CODB.提高可生化性并减少后续生物量C.杀灭后生动物防止活性炭堵塞D.将氨氮氧化为硝态氮答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列属于水体富营养化直接后果的有A.蓝藻水华B.底泥磷释放C.鱼类群落多样性升高D.水体透明度下降E.硝化抑制答案：ABD12.关于厌氧氨氧化（Anammox）工艺，描述正确的有A.需严格控制DO<0.1mg/LB.基质为NH₄⁺与NO₂⁻C.属自养脱氮，无需外加碳源D.污泥产率高于传统硝化反硝化E.最适温度30–35℃答案：ABCE13.下列操作可提高深度脱氮效率的有A.后置反硝化滤池投加甲醇B.投加海绵铁形成微电解C.采用短程硝化—厌氧氨氧化D.提高好氧区DO至8mg/LE.在氧化沟末端设置缺氧区答案：ACE14.关于膜蒸馏（MD）处理高盐废水，正确的有A.操作温度可低于传统蒸发B.膜孔润湿会导致产水电导飙升C.可常压运行D.对非挥发性有机物截留率>99%E.热侧流速越高，通量一定越大答案：ABCD15.下列属于高级氧化技术（AOPs）的有A.O₃/H₂O₂B.UV/TiO₂C.电FentonD.超滤E.湿式空气氧化（WAO）答案：ABCE三、判断改错题（每题2分，共10分；先判对错，再改正错误部分）16.在活性污泥法中，SVI值越高说明污泥沉降性能越好。答案：错；“越好”改为“越差”。17.采用氯化法处理含氰废水时，必须将pH控制在酸性范围，否则会产生剧毒CNCl气体。答案：错；“酸性”改为“碱性（pH>10）”。18.反渗透膜对Na⁺的截留率通常低于对Mg²⁺的截留率。答案：对。19.生物除磷的最终途径是通过排放富含PAOs的剩余污泥实现。答案：对。20.河流氧垂曲线中，耗氧速率与复氧速率相等的点称为临界点，该点DO为零。答案：错；“为零”改为“最低”。四、简答题（每题6分，共30分）21.给出城市污水厂二级出水TN=18mg/L、TP=2.5mg/L，拟达到地表Ⅳ类（TN≤1.5mg/L、TP≤0.3mg/L），请列出三条可行的深度脱氮除磷技术路线，并比较其占地、能耗、污泥产量。答案：路线1：反硝化滤池+化学除磷：占地小，能耗中，污泥产量高（铝盐化学污泥）；路线2：MBR+厌氧氨氧化：占地最小，能耗高（膜曝气），污泥产量低；路线3：人工湿地+缓释碳源：占地最大，能耗最低，污泥产量低但需定期收割植物。22.简述UASB颗粒污泥形成的“四个阶段”及关键控制参数。答案：（1）细菌附着—初始絮体形成：上升流速0.1–0.3m/h，pH6.5–7.5；（2）聚集体增大—丝状菌骨架：控制脂肪酸<500mg/L，Ca²⁺浓度>100mg/L；（3）致密化—产甲烷菌增殖：水力筛选，上升流速0.5–0.8m/h；（4）成熟颗粒—稳定运行：粒径1–3mm，SVI<20mL/g，比产甲烷活性>0.3gCH₄COD/gVSS·d。23.某工业废水含难降解染料（偶氮类），请给出“臭氧—生物强化”组合工艺的机理衔接点，并说明如何验证染料分子结构被断裂。答案：臭氧将偶氮键（–N=N–）断裂生成芳香胺，提高B/C比；后续生物池投加染料降解菌株（如Pseudomonassp.），实现矿化。验证：采用HPLCMS监测母离子（m/z）消失及中间产物（苯胺类）出现，结合UVVis特征峰（λmax=540nm）消失。24.解释“同步硝化反硝化（SND）”在氧化沟中实现的三个必要条件，并给出DO与C/N的耦合区间。答案：（1）宏观缺氧微区：DO0.3–0.7mg/L，沟内流速0.25–0.35m/s形成絮体梯度；（2）足够碳源：C/N>4，可及时供给反硝化；（3）污泥絮体直径>200μm，形成内部厌氧核心。DO<0.3mg/L硝化受限，>1.0mg/L反硝化受抑。25.膜生物反应器（MBR）运行中，发生“非_filamentousbulking”（黏性膨胀）时，请给出两种诊断方法及对应解决策略。答案：诊断1：污泥过滤时间（SFT）>100s，且EPS中多糖>80mg/gVSS→采用投加阳离子絮凝剂（PAC10mg/L）；诊断2：膜抽吸压力周期上升速率>0.5kPa/h，且显微镜下无丝状菌→投加酶制剂（α淀粉酶）分解EPS，同步降低MLSS至6g/L。五、计算题（共25分）26.（8分）某城镇污水厂旱季流量Q=40000m³/d，原水TN=55mg/L，采用A²/O工艺，好氧池容积V=8500m³，MLSS=3.5g/L，内回流比r=250%，污泥回流比R=80%。已知硝化菌比生长速率μA=0.45d⁻¹（15℃），安全系数SF=2.5。求：（1）硝化最小SRT；（2）核算现有SRT是否满足；（3）若不足，提出两条工程改造措施。答案：（1）SRTmin=1/μA×SF=1/0.45×2.5=5.56d；（2）现有SRT=（V×MLSS）/（Qw×Xw+Qr×Xr），忽略QrXr，Qw=剩余污泥量=ΔX/(fx×Xr)，取fx=0.75，ΔX=Yobs×Q×(S0–Se)，Yobs=0.25kgVSS/kgBOD，BOD去除200mg/L→ΔX=0.25×40000×0.2=2000kg/d→Qw=2000/(0.75×8)=333m³/d→SRT=8500×3.5/(333×8)=11.1d>5.56d，满足；（3）若不足：①增大好氧池至11000m³；②投加悬浮填料提高硝化菌量。27.（9分）某含铬废水Cr(VI)=80mg/L，流量200m³/d，采用硫酸亚铁还原—沉淀，反应式：Cr₂O₇²⁻+6Fe²⁺+14H⁺→2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O求：（1）理论FeSO₄·7H₂O投加量（kg/d）；（2）若实际投加系数1.3，核算每日药剂量；（3）计算污泥产量（含水率80%），假设Fe(OH)₃与Cr(OH)₃共沉淀，密度2.5t/m³。答案：（1）nCr=80/52=1.54mol/m³→nFe=6/2×1.54=4.62mol/m³→mFeSO₄·7H₂O=4.62×278=1284g/m³→200m³/d=256.8kg/d；（2）实际=256.8×1.3=333.8kg/d；（3）Fe³⁺生成=4.62mol/m³→Fe(OH)₃=4.62×106.8g/m³=493g/m³；Cr(OH)₃=1.54×103g/m³=158g/m³；总悬浮固体=651g/m³→200m³=130.2kg/d；含水80%→污泥量=130.2/0.2=651kg/d=0.65m³/d。28.（8分）某工厂拟用反渗透回收冷却排污水，水量500m³/h，原水TDS=3500mg/L，要求产水TDS≤200mg/L，回收率75%。已知膜常数A=1.8L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹，B=0.6L·m⁻²·h⁻¹，操作压力28bar，浓水侧渗透压πc=18bar，进水渗透压πf=2.5bar。求：（1）膜平均渗透压Δπ；（2）所需膜面积；（3）若膜通量每年衰减4%，预测第3年末通量。答案：（1）Δπ=(πc+πf)/2–πp≈(18+2.5)/2–0.2=10.05bar；（2）净驱动压力NDP=28–10.05=17.95bar；通量J=A×NDP–B×ΔC≈1.8×17.95–0.6×(3.5–0.2)=32.3–1.98=30.3L·m⁻²·h⁻¹；产水量=500×0.75=375m³/h→面积=375000/30.3=12376m²；（3）3年末通量=30.3×(1–0.04)³=26.9L·m⁻²·h⁻¹。六、综合设计题（共20分）29.某化工园区拟建一座5000m³/d的废水处理站，原水水质：COD3200mg/L，BOD₅900mg/L，NH₄⁺N180mg/L，TN200mg/L，TP25mg/L，TDS8000mg/L，含难降解杂环有机物（吡啶、苯并噻唑），色度800倍。出水要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB189182002一级A，并满足地方标准：COD≤30mg/L，TN≤10mg/L，TP≤0.3mg/L，色度≤20倍。请完成：（1）给出一条“物化—生化—深度”组合工艺流程框图（文字描述即可）；（2）说明各单元设计参数（HRT、负荷、药剂、膜通量等）；（3）估算年运行能耗（kWh/a）及单位能耗（kWh/m³）；（4）给出三种可能的浓盐水处置方案并比较其技术经济。答案：（1）工艺：原水→均质池（8h）→FeC微电解（45min）→Fenton（pH3，H₂O₂/COD=1.2，Fe²⁺/H₂O₂=1:10）→中和絮凝（pH7.5，PAC200mg/L）→UASB（HRT16h，容积负荷8kgCOD/m³·d）→缺氧/好氧MBR（HRT18h，MLSS10g/L，膜通量15L·m⁻²·h⁻¹）→臭氧催化BAF（臭氧20mg/L，空床30min）→反渗透（回收率70%，28bar）→产水消毒。（2）UASB：颗粒污泥，温度35℃，产气率0.35m³CH₄/kgCOD；MBR：SRT25d，内回流400%，膜材质PVDF，在线反洗周期15min；臭氧：采用γAl₂O₃负载MnCe催化剂，臭氧利用率90%；RO：海水淡化膜，SW308040，通量32L·m⁻²·h⁻¹，化学清洗周期30d。（3）能耗：微电解提升泵15kW，Fenton搅拌18kW，UASB循环泵5kW，MBR鼓风机（SADm0.25Nm³/m²·h）=12376m²×0.25×24=74256Nm³/d→鼓风机功率75kW，臭氧发生器（20g/m³×5000m³/d=100kgO₃/d）→比能耗12kWh/kg→50kW，RO高压泵（375m³/