2024水处理工试题及答案

2024水处理工试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个最符合题意的选项，错选、多选均不得分）1.某城镇污水处理厂采用A²O工艺，若进水BOD₅为220mg/L，出水要求≤20mg/L，污泥龄控制在12d，下列关于缺氧池水力停留时间（HRT）的设计值，最接近合理的是A.0.5h B.1.0h C.2.5h D.4.0h答案：C解析：A²O工艺缺氧段HRT一般取1.5~3h，若进水C/N比高、需强化反硝化，可取上限；12d污泥龄属长泥龄，反硝化速率较高，2.5h可保证80%以上硝酸盐去除率。2.某含氟废水采用钙盐沉淀法，原水F⁻浓度为8mg/L，水温15℃，pH=7.5。按理论计算，使出水F⁻≤1.0mg/L所需最小Ca²⁺投加量（以CaO计）约为A.45mg/L B.90mg/L C.130mg/L D.180mg/L答案：B解析：CaF₂溶度积Ksp(15℃)=3.9×10⁻¹¹，[Ca²⁺][F⁻]²≥Ksp，得[Ca²⁺]≥Ksp/[F⁻]²=3.9×10⁻¹¹/(1×10⁻³)²=3.9×10⁻⁵mol/L=1.56mg/L。考虑同离子效应、络合及余量，实际需Ca²⁺约60mg/L，折算CaO=60×56/40=84mg/L，最接近90mg/L。3.下列关于臭氧氧化去除嗅味物质（MIB、土臭素）的描述，正确的是A.臭氧投量越高，去除率一定越高B.臭氧在pH>10时以·OH为主，对MIB去除速率低于直接氧化C.臭氧氧化MIB的二级反应速率常数k_O₃≈5×10⁷M⁻¹s⁻¹D.臭氧接触池尾气中臭氧浓度≥0.3mg/L时，必须设置尾气分解器答案：D解析：A项过高臭氧会生成溴酸盐；B项高pH下·OH氧化速率远高于直接氧化；C项MIBk_O₃仅约3×10²M⁻¹s⁻¹；D项符合GB189182002要求。4.某RO系统回收率75%，进水SDI=4.2，运行半年后产水量下降15%，压差增加25%，最可能污染类型为A.生物污染 B.无机结垢 C.胶体污染 D.氧化剂损伤答案：C解析：SDI>3且压差上升显著，水量下降，符合胶体污染特征；生物污染常伴气味、压差剧增；结垢压差上升但水量下降相对较小；氧化剂损伤通量骤减但压差变化小。5.下列关于厌氧氨氧化（Anammox）工艺的描述，错误的是A.属自养脱氮，无需外加碳源B.污泥产率系数约为0.11gVSS/gNH₄⁺NC.最佳生长温度30~35℃，温度<15℃时活性几乎丧失D.反应计量式中，NO₂⁻N/NH₄⁺N摩尔比=1.32答案：D解析：Anammox计量比NO₂⁻N/NH₄⁺N=1.02，1.32为反硝化与Anammox耦合的短程反硝化值。6.某工业废水BOD₅/COD=0.35，COD=2800mg/L，拟采用厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB），设计容积负荷12kgCOD/(m³·d)，COD去除率预期85%，则反应器有效容积最接近A.180m³ B.220m³ C.280m³ D.360m³答案：B解析：需去除COD=2800×0.85=2380mg/L；流量Q=1000m³/d时，容积V=QC₀/(L×η)=1000×2.8/(12×0.85)=220m³。7.下列关于紫外消毒的设计，符合GB189182002一级A标准的是A.峰值剂量≥25mJ/cm²，254nm低压灯B.峰值剂量≥40mJ/cm²，254nm低压高强灯C.平均剂量≥15mJ/cm²，中压灯D.平均剂量≥20mJ/cm²，且穿透率≥65%答案：B解析：一级A要求峰值剂量≥40mJ/cm²，低压高强灯可满足，中压灯需更高剂量；穿透率≥75%。8.某含Cr(VI)废水采用硫酸亚铁还原—沉淀工艺，原水Cr(VI)=30mg/L，pH=2.0，理论上完全还原所需FeSO₄·7H₂O与Cr(VI)质量比约为A.8.5 B.13.2 C.16.5 D.20.1答案：C解析：Cr₂O₇²⁻+6Fe²⁺+14H⁺→2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，摩尔比Fe/Cr=3，质量比=3×278/52=16.0，考虑过量5%，取16.5。9.下列关于MBR膜污染控制，不属于化学清洗的是A.NaClO浸泡 B.柠檬酸循环 C.反冲洗 D.NaOH+EDTA清洗答案：C解析：反冲洗属物理清洗，其余为化学清洗。10.某给水厂采用高锰酸钾预氧化，原水Mn²⁺=0.6mg/L，欲使出水Mn≤0.05mg/L，理论上KMnO₄最小投加量（以mg/L计）约为A.0.6 B.1.0 C.1.5 D.2.0答案：B解析：Mn²⁺→MnO₂，电子转移1mol，KMnO₄→MnO₂得3e⁻，摩尔比KMnO₄/Mn=1/3，质量比=158/(3×55)=0.96，取1.0mg/L。11.下列关于电渗析浓缩海水制盐，错误的是A.极限电流密度与流速0.8次方成正比B.膜对电压随温度升高而降低C.浓差极化会导致水分子电渗透迁移增加D.倒极操作可抑制膜面结垢答案：C解析：水分子电渗透与离子水合数有关，浓差极化不会增加其迁移量；倒极可溶解初期垢层。12.某污水厂采用同步化学除磷，铝盐投加量按Al/P=1.5（摩尔比），进水TP=6mg/L，污泥含磷率5%（干基），则产泥量增加百分比约为A.12% B.25% C.38% D.50%答案：C解析：除磷量=6×0.9=5.4mg/L，生成AlPO₄沉淀=5.4×122/31=21.3mg/L，污泥增量=21.3/0.05=426mg/L，原污泥约1100mg/L，增量=426/1100=38%。13.下列关于活性污泥沉降比（SV₃₀）与污泥体积指数（SVI）的关系，正确的是A.SVI=SV₃₀×MLSS B.SVI=SV₃₀/MLSS×1000 C.SVI=SV₃₀×MLVSS D.SVI=SV₃₀/MLVSS答案：B解析：SVI=SV₃₀(mL/L)/MLSS(g/L)，单位换算×1000。14.某循环冷却水系统采用碱性稳定方案，pH=8.5，水温40℃，Ca²⁺=120mg/L，Malk=140mg/L（以CaCO₃计），则Langelier饱和指数LI最接近A.−0.5 B.0 C.0.5 D.1.0答案：C解析：40℃下pHs=11.8−(log120+log140)+2.6≈7.95，LI=pH−pHs=8.5−7.95=0.55。15.下列关于气浮溶气罐设计，错误的是A.罐内停留时间一般2~3minB.罐内填料层可提高溶气效率C.罐顶安全阀开启压力为设计压力1.1倍D.罐内气水比（体积）通常控制在5:1答案：D解析：气水比指溶气水量/处理水量，一般为20~30%；罐内气水体积比远小于5:1。16.某含油废水采用陶瓷膜过滤，膜孔径0.1μm，运行通量120L/(m²·h），跨膜压差0.08MPa，运行1h后通量降至90L/(m²·h），若反冲恢复率95%，则不可逆污染阻力占初始总阻力的百分比约为A.5% B.15% C.25% D.35%答案：B解析：初始R=ΔP/μJ₀，反冲后J'=90/0.95=94.7，R'∝1/J'，不可逆阻力ΔR/R=(1/90−1/94.7)/(1/120)=15%。17.下列关于臭氧生物活性炭（O₃BAC）联合工艺，正确的是A.臭氧主要分解大分子有机物，BAC主要去除AOCB.臭氧投量越高，BAC空床接触时间可越短C.BAC反冲洗膨胀率应控制在10%以内D.臭氧氧化会显著降低出水BDOC答案：A解析：臭氧将大分子→小分子可同化有机碳（AOC），BAC降解AOC/BDOC；过高臭氧会抑制生物膜；反冲洗膨胀率30~50%；BDOC先升后降。18.某污水厂采用改良Bardenpho工艺，设计脱氮率≥85%，若进水TN=50mg/L，污泥回流比100%，内回流比400%，则最大理论脱氮率约为A.80% B.83% C.86% D.90%答案：C解析：理论脱氮率=内回流/(1+内回流+污泥回流)=4/(1+4+1)=4/6=66.7%，考虑缺氧池反硝化潜力与进水碳源，实际可达86%。19.下列关于反渗透能量回收装置，说法错误的是A.佩尔顿轮回收效率可达95%B.等压式PX装置无轴封，泄漏率<2%C.能量回收可降低吨水电耗至<2kWhD.能量回收装置出口浓水压力接近0答案：D解析：PX出口浓水压力约0.5~1bar，并非0。20.某含砷废水采用铁盐共沉淀，原水As(V)=0.5mg/L，Fe/As=8（质量比），pH=7.0，出水As浓度可降至A.0.01mg/L B.0.03mg/L C.0.05mg/L D.0.10mg/L答案：B解析：Fe=4mg/L，形成FeAsO₄沉淀，剩余As受吸附—共沉淀控制，pH7时平衡浓度约0.03mg/L。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列措施可提高厌氧反应器颗粒污泥沉降速度的是A.提高上升流速至6m/h B.适量投加Ca²⁺ C.控制VFA<500mg/L D.降低进水SS E.提高碱度至5000mg/L答案：B、C、D解析：Ca²⁺促进胞外聚合物聚集；低VFA、低SS减少絮状菌竞争；过高上升流速导致颗粒破碎；过高碱度无直接益处。22.关于超滤膜污染模型，属于经典模型的是A.滤饼层模型 B.孔堵塞模型 C.孔收缩模型 D.凝胶层模型 E.表面粗糙度模型答案：A、B、C解析：经典堵塞模型包括完全堵塞、中间堵塞、滤饼层、孔收缩；凝胶层属浓差极化；粗糙度为表面特性。23.下列关于循环水缓蚀剂，属于阳极型的是A.钼酸钠 B.锌盐 C.正磷酸盐 D.硅酸盐 E.苯并三氮唑答案：A、C解析：钼酸盐、正磷酸盐形成阳极钝化膜；锌盐为阴极；硅酸盐混合型；苯并三氮唑铜专用。24.某污水厂采用同步硝化反硝化（SND），关键控制参数包括A.DO0.3~0.8mg/L B.污泥龄>20d C.温度25~35℃ D.C/N>8 E.微孔曝气器孔径<1mm答案：A、B、C解析：低DO、长泥龄、适温利于SND；C/N非关键；曝气器孔径影响传氧效率而非SND。25.下列关于电化学除垢，描述正确的是A.阴极区pH升高促使CaCO₃析出 B.阳极可生成次氯酸杀菌 C.倒极周期一般8h D.电流密度越高，垢层越致密 E.极板间距减小可降低能耗答案：A、B、E解析：阴极OH⁻富集；阳极Cl⁻→HClO；倒极周期2~4h；高电流密度使垢疏松；减小极距降低欧姆压降。26.下列属于高级氧化工艺（AOPs）的是A.O₃/H₂O₂ B.UV/H₂O₂ C.光芬顿 D.电芬顿 E.高锰酸钾答案：A、B、C、D解析：高锰酸钾属常规氧化，AOPs需产生·OH。27.关于MBR膜材质，正确的是A.PVDF耐氯性优于PES B.PES亲水性优于PVDF C.PTFE可耐强碱 D.PAN耐温性优于PVDF E.PVDF可制中空纤维答案：A、C、E解析：PVDF耐氯>200000ppm·h；PTFE耐强碱；PAN耐温<50℃低于PVDF；PES亲水性差于PVDF。28.下列关于海水淡化浓水排放，环境风险包括A.盐度升高 B.余氯毒性 C.重金属富集 D.温升 E.溶解氧降低答案：A、B、C、D解析：浓水盐度>65g/L；余氯0.1~0.5mg/L；含Cu、Ni；温升5~10℃；DO降低非主要风险。29.下列关于厌氧氨氧化菌（Anammox菌）特性，正确的是A.倍增时间约11d B.属化能自养菌 C.对NO₂⁻抑制阈值>100mg/L D.细胞内含厌氧氨氧化体 E.最适pH6.5~7.5答案：A、B、D解析：倍增慢；自养；NO₂⁻>40mg/L即抑制；含特殊膜结构；最适pH7.5~8.5。30.下列关于城市污水再生利用（GB/T189202020）观赏性景观环境用水，限制项目包括A.BOD₅≤10mg/L B.浊度≤5NTU C.总余氯0.05~0.1mg/L D.粪大肠菌群≤1000个/L E.色度≤20度答案：A、B、D解析：余氯≥0.05mg/L，无上限；色度≤30度；其余正确。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.反渗透膜对硼的去除率随pH升高而降低。答案：×解析：硼酸pKa=9.2，pH>9时以B(OH)₄⁻存在，荷电易被RO截留，去除率升高。32.厌氧颗粒污泥的SVI值越低，沉降性能越好。答案：√解析：SVI<20mL/g为致密颗粒，沉降速度>50m/h。33.臭氧氧化可完全矿化水中微污染物PFAS。答案：×解析：PFAS含CF键键能116kcal/mol，臭氧无法矿化，需电化学或高温水解。34.电渗析倒极操作可消除膜面极化层，恢复膜通量。答案：√解析：倒极逆转离子迁移方向，剥离附着的Ca²⁺、Mg²⁺层。35.采用Fe²⁺/H₂O₂类芬顿时，投加络合剂EDTA可提高·OH产率。答案：×解析：EDTA络合Fe²⁺，降低有效浓度，抑制·OH生成。36.循环冷却水系统中，硫酸根过高易导致不锈钢点蚀。答案：√解析：SO₄²⁺>1000mg/L可破坏钝化膜，诱发点蚀。37.MBR膜通量随污泥浓度（MLSS）升高呈线性下降。答案：×解析：通量与MLSS呈指数或幂函数下降，非线性。38.厌氧氨氧化反应器启动时，可先通入少量氧气促进菌体生长。答案：×解析：Anammox菌严格厌氧，氧分压>0.5%即受抑制。39.采用石灰软化时，水温升高可降低碳酸钙过饱和度。答案：√解析：温度升高Ksp增大，过饱和度下降，利于晶体成长。40.反渗透进水投加阻垢剂SHMP（六偏磷酸钠）时，需配合酸调pH至6.5以防水解。答案：√解析：SHMP在高pH易水解为正磷酸盐，失阻垢效。四、计算题（共30分。写出主要步骤，结果保留两位小数）41.（10分）某城市污水处理厂设计规模20000m³/d，采用A²O工艺，进水BOD₅=220mg/L，TN=55mg/L，TP=7mg/L，要求出水BOD₅≤20mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。已知：污泥产率系数Y=0.6kgMLSS/kgBOD₅，污泥龄θc=15d，衰减系数Kd=0.05d⁻¹反硝化速率SDNR=0.12kgNO₃⁻N/kgMLSS·d（20℃），温度修正系数θ=1.08实际运行温度12℃，MLSS=4000mg/L，好氧池MLSS占总量60%求：（1）每日剩余污泥量（kgDS/d）（2）12℃时实际SDNR（3）若缺氧池MLSS与好氧相同，求缺氧池所需最小容积（m³）解：（1）剩余污泥ΔX=YQ(S₀−S)−KdXvV先求总生物池容积：去除BOD=220−20=200mg/LNitrifier生长慢，取总θc=15d，则总池Xv=θcYQ(S₀−S)/(1+Kdθc)=15×0.6×20000×0.2/(1+0.05×15)=36000/1.75=20571kgMLSSV总=Xv/MLSS=20571/4=5143m³ΔX=Xv/θc=20571/15=1371.43kgDS/d（2）SDNR₁₂=SDNR₂₀×θ^(T−20)=0.12×1.08^(−8)=0.12×0.54=0.065kgNO₃⁻N/kgMLSS·d（3）需反硝化氮量=进水TN−出水TN−同化氮同化氮=0.05×(S₀−S)=0.05×200=10mg/L需反硝化NO₃⁻N=55−15−10=30mg/LNO₃⁻负荷=20000×30/1000=600kg/d缺氧池MLSS=40%×20571=8228kgV缺氧=NO₃⁻负荷/(SDNR×MLSS)=600/(0.065×8228)=600/535=1121m³答：（1）1371.43kgDS/d（2）0.065kgNO₃⁻N/kgMLSS·d（3）1121m³42.（10分）某含镍电镀废水采用反渗透+离子交换深度处理，水量100m³/h，RO回收率75%，浓水Ni²⁺=1.8mg/L，需降至0.1mg/L后排放。拟采用阳树脂（交换容量Ni²⁺=30g/L树脂，工作交换容量取总容量70%），树脂床空塔流速20m/h，床层高1.5m，求：（1）每小时产生浓水体积（2）每小时Ni²⁺负荷（g/h）（3）所需树脂体积（L）（4）单床直径（m）解：（1）浓水=100×(1−0.75)=25m³/h（2）Ni负荷=25×(1.8−0.1)×1000=25×1.7×1000=42500g/h（3）树脂体积V=负荷/(工作容量)=42500/(30×0.7)=42500/21=2024L=2.024m³（4）空塔流速Q/A=20m/h，A=V/h=2.024/1.5=1.349m²直径D=√(4A/π)=√(4×1.349/3.14)=1.31m答：（1）25m³/h（2）42500g/h（3）2024L（4）1.31m43.（10分）某给水厂采用硫酸铝混凝，原水碱度=0.8mmol/L（以HCO₃⁻计），pH=7.6，水温15℃，铝盐投加量2.5mg/L（以Al³⁺计）。已知：Al³⁺+3HCO₃⁻→Al(OH)₃+3CO₂求：（1）投加铝盐消耗碱度（mmol/L）（2）剩余碱度（mg/L以CaCO₃计）（3）若目标pH=7.2，需补加石灰（CaO）多少mg/L（忽略CO₂逸出）解：（1）n(Al)=2.5/27=0.0926mmol/L消耗碱度=3×0.0926=0.278mmol/L（2）剩余碱度=0.8−0.278=0.522mmol/L=0.522×100=52.2mg/LCaCO₃（3）pH从7.6降至7.2，需中和H⁺增量ΔpH=0.4，ΔH⁺=10^(−7.2)−10^(−7.6)=6.3×10⁻⁸−2.5×10⁻⁸=3.8×10⁻⁸mol/L，可忽略。实际需补充因铝盐水解产酸，但碱度仍足，无需补石灰。答：0mg/L（注：若按经验，每1mg/LAl³⁺耗碱度约5.5mg/LCaCO₃，2.5×5.5=13.75mg/L，剩余碱度=80−13.75=66.25mg/L，仍>40mg/L，亦无需补石灰。）答：（1）0.278mmol/L（2）52.2mg/LCaCO₃（3）0mg/L五、综合应用题（20分）44.某工业园区拟建一座再生水厂，水源为混合废水（40%化工、30%印染、30%生活污水），水量15000m³/d，进水COD=450mg/L，BOD₅=180mg/L，TN=60mg/L，TP=5mg/L，色度300倍，电导率3200μS/cm，含少量难降解有机物（苯胺类、活性染料）及微量重金属（Cu、Zn）。出水要求执行GB/T189202020中“城市绿化、道路清扫”标准：COD≤30mg/L，BOD₅≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L，色度≤20倍，浊度≤5NTU，粪大肠菌群≤1000个/L，无异味。请完成：（1）提出一条经济可行、运行稳定的工艺流程，并说明各单元功能（8分）（2）给出关键设计