2025年水处理技术试题及答案

2025年水处理技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种膜分离技术主要通过筛分作用去除水中的胶体和大分子有机物？A.反渗透（RO）B.纳滤（NF）C.超滤（UF）D.微滤（MF）2.臭氧氧化处理废水时，若水中存在大量碳酸氢盐，其主要影响是：A.促进臭氧分解产生羟基自由基（·OH）B.抑制羟基自由基的提供C.提高臭氧的直接氧化效率D.降低臭氧在水中的溶解度3.在生物脱氮过程中，硝化反应的主要限制因素是：A.溶解氧（DO）浓度B.碳源浓度C.pH值D.温度4.某工业废水COD为2000mg/L，BOD5为800mg/L，其可生化性（B/C比）为：A.0.2B.0.4C.0.6D.0.85.关于MBR（膜生物反应器）工艺，以下描述错误的是：A.膜组件可替代二沉池实现泥水分离B.污泥龄（SRT）与水力停留时间（HRT）可独立控制C.膜污染主要由溶解性微生物产物（SMP）和胶体物质引起D.曝气强度需低于传统活性污泥法以保护膜组件6.电芬顿（Electro-Fenton）技术中，H2O2的主要提供途径是：A.阳极氧化水提供B.阴极氧气还原反应C.外加H2O2投加D.铁离子催化水分解7.以下哪种吸附材料对重金属离子（如Pb²+）的选择性吸附能力最强？A.活性炭B.沸石C.壳聚糖改性吸附剂D.硅藻土8.用于处理高盐废水的膜蒸馏（MD）技术，其分离驱动力是：A.压力差B.浓度差C.温度差D.电势差9.某城市污水处理厂采用A²/O工艺，若出水总氮（TN）超标，最可能的原因是：A.厌氧段DO过高B.缺氧段碳源不足C.好氧段污泥浓度（MLSS）过低D.二沉池表面负荷过低10.关于高级氧化技术（AOPs）的特点，以下描述正确的是：A.仅适用于可生化性好的废水B.主要通过自由基反应降解难降解有机物C.处理成本普遍低于生物处理D.对重金属离子无去除效果11.污泥厌氧消化过程中，产甲烷阶段的主要产物是：A.CH4和CO2B.挥发性脂肪酸（VFA）C.氢气和二氧化碳D.氨氮和硫化氢12.反渗透（RO）膜的脱盐率计算公式为：（进水盐浓度-产水盐浓度）/进水盐浓度×100%。若进水TDS为3000mg/L，产水TDS为50mg/L，脱盐率为：A.98.3%B.98.5%C.98.7%D.98.9%13.以下哪种预处理技术可有效控制膜污染？A.投加聚合氯化铝（PAC）混凝B.降低进水pH至酸性C.减少膜组件的曝气强度D.提高膜通量运行参数14.微生物燃料电池（MFC）处理废水时，其核心功能是：A.同步实现有机物降解和电能回收B.提高硝化反应速率C.强化磷的化学沉淀D.降低污泥产率15.用于检测水中余氯的常用方法是：A.重铬酸钾法B.N,N-二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法C.钼酸铵分光光度法D.纳氏试剂分光光度法二、填空题（每空1分，共20分）1.活性污泥法中，污泥沉降比（SV30）是指混合液在量筒中静置30分钟后，沉淀污泥体积与______的比值。2.超滤膜的截留分子量通常为______Da（道尔顿）。3.臭氧-生物活性炭（O3-BAC）工艺中，臭氧的主要作用是______和提高有机物的可生化性。4.反渗透膜的操作压力一般为______MPa。5.生物除磷过程中，聚磷菌（PAOs）在厌氧段释放磷，在好氧段______磷。6.电渗析（ED）技术利用______的选择透过性实现离子分离。7.混凝过程中，胶体脱稳的主要机制包括压缩双电层、吸附电中和、______和网捕卷扫。8.污泥脱水常用的调理方法有化学调理（如投加PAM）和______调理（如加热、冷冻）。9.光催化氧化中，常用的催化剂是______（写出化学式）。10.循环式活性污泥法（CASS）属于______（连续流/间歇流）生物处理工艺。11.高浓度有机废水厌氧处理时，若VFA（挥发性脂肪酸）浓度超过______mg/L（以乙酸计），可能导致反应器酸化。12.膜污染可分为可逆污染和______污染，前者可通过反冲洗恢复膜通量。13.离子交换树脂的再生剂，阳离子交换树脂常用______溶液，阴离子交换树脂常用NaOH溶液。14.地下水铁锰超标时，常用的处理方法是______氧化法，通过曝气充氧将Fe²+、Mn²+氧化为沉淀。15.污泥龄（SRT）是指活性污泥在反应器中的平均停留时间，计算公式为______/每日排出的剩余污泥量（以MLSS计）。16.电解法处理含铬废水时，Cr(Ⅵ)在______（阳极/阴极）被还原为Cr(Ⅲ)。17.人工湿地根据水流方式可分为表面流湿地、水平潜流湿地和______潜流湿地。18.用于评价膜性能的关键参数包括膜通量、截留率和______。19.次氯酸钠（NaClO）消毒的有效成分是______（写出离子或分子）。20.新型水处理材料MXene（二维过渡金属碳化物）因其______特性，在吸附和催化领域具有应用潜力。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述A²/O工艺的脱氮除磷原理，并说明各反应段（厌氧、缺氧、好氧）的主要功能。2.膜生物反应器（MBR）与传统活性污泥法相比，有哪些优势？列举3点并简要解释。3.简述芬顿（Fenton）试剂的反应机理，说明pH值对其处理效果的影响及原因。4.高盐废水对生物处理系统的影响主要体现在哪些方面？可采取哪些应对措施？5.简述臭氧氧化与紫外（UV）氧化联合技术（O3/UV）的协同机制，举例说明其适用的废水类型。四、计算题（每题10分，共20分）1.某印染废水处理厂设计处理规模为2000m³/d，进水COD为1500mg/L，出水COD要求≤100mg/L。若采用厌氧-好氧联合工艺，厌氧段COD去除率为60%，计算：（1）厌氧段出水COD浓度；（2）好氧段需去除的COD总量（以kg/d计）。2.某反渗透系统设计产水量为50m³/h，膜组件的有效面积为40m²/支，共50支膜。运行时膜通量为15L/(m²·h)，计算：（1）系统实际产水量（m³/h）；（2）若需将产水量提升至60m³/h，需增加多少支膜组件（假设膜通量不变）。五、论述题（每题15分，共30分）1.随着“双碳”目标的推进，水处理领域对低碳技术的需求日益增长。请结合生物处理、膜技术、污泥处理等方向，论述3种低碳水处理技术的原理及应用前景。2.新兴污染物（如微塑料、抗生素、内分泌干扰物）对水环境的威胁逐渐凸显。请分析传统水处理工艺（如混凝、沉淀、生物处理、消毒）对新兴污染物的去除局限性，并提出2种针对性强化技术及其作用机制。答案一、单项选择题1.C2.B3.A4.B5.D6.B7.C8.C9.B10.B11.A12.A13.A14.A15.B二、填空题1.混合液总体积2.1000-1000003.氧化分解大分子有机物4.1.0-1.5（或根据膜类型调整，如海水淡化RO为5-8MPa）5.过量吸收6.离子交换膜7.吸附架桥8.物理9.TiO210.间歇流11.200012.不可逆13.HCl（或硫酸）14.曝气15.反应器中污泥总量16.阴极17.垂直18.抗污染性（或寿命）19.HClO（次氯酸）20.高比表面积（或亲水性、导电性）三、简答题1.A²/O工艺通过厌氧、缺氧、好氧三段实现脱氮除磷。厌氧段：聚磷菌（PAOs）释放磷并吸收有机物转化为内碳源（PHA）；缺氧段：反硝化菌利用内碳源或外加碳源将硝酸盐（NO3⁻-N）还原为N2；好氧段：硝化菌将NH4⁺-N氧化为NO3⁻-N，PAOs过量吸收磷（吸磷），同时降解剩余有机物。2.MBR优势：①泥水分离效率高，出水水质好（膜截留微生物和悬浮物）；②污泥龄长（SRT可达20-30天），利于硝化菌等慢生微生物生长，提高脱氮效果；③反应器容积小（污泥浓度高，MLSS可达8000-12000mg/L），节省占地。3.芬顿反应机理：Fe²+催化H2O2分解提供强氧化性·OH（Fe²++H2O2→Fe³++OH⁻+·OH），·OH与有机物发生加成、取代等反应，将其矿化为CO2和H2O。pH影响：最佳pH为2-4，酸性条件抑制Fe³+水解沉淀，维持Fe²+/Fe³+循环；pH过高时Fe²+易沉淀，H2O2分解为O2而非·OH；pH过低时H+与·OH反应（·OH+H+→H2O），降低氧化效率。4.高盐废水影响：①渗透压升高导致微生物细胞脱水（盐度＞30g/L时）；②抑制酶活性（如硝化酶、产甲烷酶）；③改变污泥沉降性能（高Cl⁻腐蚀设备）。应对措施：①驯化耐盐微生物（逐步提高盐度）；②稀释进水（与低盐废水混合）；③采用耐盐工艺（如嗜盐菌厌氧反应器、膜蒸馏）；④投加保护剂（如甘油、甜菜碱维持细胞渗透压）。5.O3/UV协同机制：UV辐射促进O3分解为·OH（O3+hν→O(¹D)+O2，O(¹D)+H2O→2·OH），同时UV可直接断裂有机物化学键（如芳香族化合物），O3与·OH协同降解难降解物质。适用废水：含抗生素（如四环素）、农药（如莠去津）、内分泌干扰物（如双酚A）的工业废水，因其分子结构稳定，单一O3或UV处理效率低。四、计算题1.（1）厌氧段出水COD=1500×(1-60%)=600mg/L；（2）好氧段需去除COD总量=2000m³/d×(600-100)mg/L=2000×500g/d=1000000g/d=1000kg/d。2.（1）系统实际产水量=膜通量×膜总面积=15L/(m²·h)×(40m²/支×50支)=15×2000=30000L/h=30m³/h；（2）目标产水量60m³/h=60000L/h，需膜总面积=60000L/h÷15L/(m²·h)=4000m²，需膜组件数=4000m²÷40m²/支=100支，需增加100-50=50支。五、论述题1.低碳水处理技术：①厌氧氨氧化（Anammox）：在厌氧条件下，Anammox菌以NH4⁺为电子供体、NO2⁻为电子受体，直接提供N2（NH4⁺+NO2⁻→N2↑+2H2O）。无需曝气（节省60%能耗）和外加碳源（减少COD消耗），适用于高氨氮废水（如垃圾渗滤液），可降低碳足迹。②膜蒸馏-光伏耦合（PV-MD）：利用太阳能光伏供电驱动膜蒸馏，通过温度差实现高盐废水浓缩。减少化石能源依赖，适用于干旱地区零液体排放（ZLD），碳排放较传统多效蒸馏（MED）降低40%以上。③污泥厌氧消化产甲烷（AD）：污泥中的有机物经水解、酸化、产甲烷阶段转化为CH4（可替代天然气），消化后污泥减量30-50%。通过热电联产（CHP）回收能量（1kgVS可产0.35m³CH4），实现“以废治废”，碳减排效益显著。2.传统工艺局限性：①混凝/沉淀：对溶解性新兴污染物（如微塑料碎片＜1μm、抗生素分子）去除率低（＜30%），因胶体表面电荷弱或分子极性强，难以形成絮体。②生物处理：抗生素抑制微生物活性（如硝化菌），微塑料吸附有机物后影响污泥传质；内分泌干扰物（如雌二醇）难被普通异养菌降解