环境科学水污染治理试题卷及答案

环境科学水污染治理试题卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.某城市污水处理厂采用A²/O工艺，若发现二沉池出水总氮浓度长期高于15mg·L⁻¹，最可能的原因是A.好氧池DO不足B.缺氧池HRT过短C.污泥龄SRT过长D.内回流比过低答案：D解析：A²/O系统脱氮依赖内回流携带硝态氮至缺氧段，内回流比<200%时，硝态氮负荷不足，反硝化不彻底，导致出水TN超标。好氧池DO不足主要影响硝化效率，而非反硝化；缺氧池HRT过短虽影响反硝化，但城市污水厂设计HRT一般≥2h，首要排查内回流。2.某黑臭水体原位修复中，持续投加质量浓度为30mg·L⁻¹的过氧化钙，一周后底泥ORP由220mV升至+80mV，水体透明度由15cm增至45cm，其最主要机制是A.Ca²⁰絮凝沉淀B.活性氧物种氧化硫化物C.提高pH使磷酸盐沉淀D.促进反硝化答案：B解析：过氧化钙遇水释放H₂O₂与O₂，H₂O₂快速氧化底泥中FeS、MnS等黑色物质生成SO₄²⁻，ORP升高；同时O₂抑制厌氧菌活性，减少致黑臭的H₂S、氨气，透明度提高。Ca²⁰絮凝作用弱，pH升高幅度有限（<0.3单位），非主要机制。3.某工业废水COD3200mg·L⁻¹，BOD₅800mg·L⁻¹，经FeC微电解预处理后B/C升至0.45，其主要原因是A.Fe²⁰还原有机氯B.微电池产生·OH断链C.铁离子絮凝D.阴极析氢使pH升高答案：B解析：FeC形成无数微电池，阳极Fe失电子生成Fe²⁰，阴极O₂得电子生成H₂O₂，进而Fenton反应产生·OH，打断难降解芳环、长链，提高可生化性。絮凝仅去除SS，不提高B/C；还原有机氯对B/C贡献小。4.下列关于MBR膜污染控制措施，错误的是A.采用10%NaClO浸泡清洗可恢复90%通量B.提高MLSS至15g·L⁻¹可减缓污染C.投加PAC形成生物载体可减轻凝胶层D.间歇抽停比12min:3min优于连续抽吸答案：B解析：MLSS>10g·L⁻¹时，黏度指数急剧上升，膜面剪切力下降，凝胶层增厚，污染加剧。NaClO清洗可氧化胞外聚合物（EPS），恢复通量；PAC吸附EPS并形成多孔生物膜；间歇抽停使膜面污泥松散剥离。5.某河流总磷基准值为0.05mg·L⁻¹，实测0.18mg·L⁻¹，采用95%物种保护率的物种敏感度分布（SSD）法计算得出HC₅=0.12mg·L⁻¹，则其生态风险商（RQ）为A.0.42B.1.5C.2.1D.3.6答案：B解析：RQ=实测值/HC₅=0.18/0.12=1.5，RQ>1表明存在潜在生态风险。6.某印染废水经臭氧催化氧化后，UV₂₅₄由1.2cm⁻¹降至0.3cm⁻¹，但COD仅由420mg·L⁻¹降至380mg·L⁻¹，其合理推断是A.臭氧投加量不足B.催化填料失活C.废水含大量惰性CODD.臭氧传质受限答案：C解析：UV₂₅₄反映共轭双键、芳环结构，下降75%说明发色团被破坏；COD下降不足10%，表明剩余有机物为短链羧酸、醇等难臭氧矿化物质，即惰性COD。若传质或投加量不足，UV₂₅₄亦不会显著下降。7.某湖泊拟采用柔性浮动湿地（FFCW）削减入湖氮负荷，若浮岛覆盖率设为20%，植物年收割两次，则其最大TN去除率受限于A.植物吸收量B.微生物硝化反硝化C.水体流速D.植物根际氧传输量答案：A解析：FFCW脱氮途径中，植物吸收占比仅5–15%，微生物反硝化占60–80%，但系统最大去除率仍受植物生物量限制，因植物吸收是氮从系统永久移除的唯一途径，未收割则氮随枯落物重返水体。8.某污水厂采用厌氧氨氧化（Anammox）处理高氨氮污泥消化液，若进水NH₄⁺N800mg·L⁻¹，NO₂⁻N0mg·L⁻¹，为维持Anammox计量比，需通过短程硝化将多少比例的NH₄⁺N转化为NO₂⁻NA.11.8%B.50%C.57.3%D.88.2%答案：C解析：Anammox计量式NH₄⁺:NO₂⁻=1:1.32，故需转化1.32/(1+1.32)=56.9%≈57.3%的NH₄⁺至NO₂⁻，剩余43%的NH₄⁺与NO₂⁻反应生成N₂。9.某流域实施TMDL计划，安全余量（MOS）取负荷削减量的10%，若WLA=200t·a⁻¹，LA=300t·a⁻¹，则TMDL为A.500t·a⁻¹B.550t·a⁻¹C.556t·a⁻¹D.600t·a⁻¹答案：C解析：TMDL=WLA+LA+MOS=200+300+(200+300)×10%=556t·a⁻¹。10.某电镀废水含Cr(VI)30mg·L⁻¹，采用硫酸亚铁还原沉淀，最佳pH控制范围为A.1.5–2.5B.3.0–4.0C.6.5–7.5D.9.0–10.0答案：A解析：Fe²⁰还原Cr(VI)为Cr³⁺需在强酸条件下（pH<2.5）抑制Fe²⁰水解，保证电子转移速率；还原完成后升高pH至8–9使Cr(OH)₃沉淀。11.某地下水硝酸盐氮浓度为45mg·L⁻¹，采用生物反应墙（PRB）修复，若墙体内装填棉花木屑混合介质，C/N比应维持A.0.5:1B.1:1C.2:1D.5:1答案：D解析：异养反硝化理论C/N=2.86:1，考虑木屑纤维素降解效率低，现场需额外碳源，实际C/N≥5:1方可保证NO₃⁻N<2mg·L⁻¹。12.某海水养殖尾水经混凝沉淀后总磷仍达0.8mg·L⁻¹，拟投加镧改性膨润土（LMB），其除磷机制主要为A.镧离子与PO₄³⁰形成LaPO₄·nH₂O沉淀B.膨润土吸附C.电中和D.网捕卷扫答案：A解析：LMB表面La(OH)₃与PO₄³⁰配位交换生成溶度积极低的LaPO₄（Ksp=10⁻²³），实现选择性锁定，膨润土仅提供载体。13.某城市河道采用太阳能曝气机增氧，若水体耗氧速率（SOD）为1.2g·m⁻²·d⁻¹，曝气机氧传质速率（OTR）为0.8g·m⁻²·d⁻¹，则DO将A.持续上升B.持续下降C.趋于0mg·L⁻¹D.维持动态平衡但低于饱和答案：D解析：OTR<SOD，系统耗氧大于复氧，DO无法达到饱和，但曝气机持续输入，DO将稳定在某一低于饱和的低点，形成动态平衡。14.某造纸废水采用Fenton氧化，若H₂O₂:COD摩尔比=1.5:1，Fe²⁰:H₂O₂=1:10，则处理1kgCOD需投加27.5%H₂O₂溶液质量约为A.1.0kgB.1.5kgC.2.3kgD.3.6kg答案：C解析：COD=1kg=1000g，n(COD)=1000/32=31.25mol；n(H₂O₂)=1.5×31.25=46.88mol；m(H₂O₂)=46.88×34=1594g；27.5%溶液质量=1594/0.275≈2.3kg。15.某污水厂采用化学除磷，铝盐投加量按Al:P=1.5:1（摩尔比），若进水TP6mg·L⁻¹，水量2万m³·d⁻¹，则每日需投加Al₂(SO₄)₃·18H₂O（分子量666）质量为A.220kgD.440kgC.660kgD.880kg答案：B解析：n(P)=6×20000/31=3871mol；n(Al)=1.5×3871=5806mol；m(Al₂(SO₄)₃·18H₂O)=5806/2×666×10⁻³=1933kg；考虑商品含Al₂O₃15.8%，折算实际商品量≈440kg。16.某湖泊拟采用人工浮岛种植美人蕉，若植物组织氮含量3%（干重），年生物量干重增加2kg·m⁻²，则单位面积年氮去除量为A.30g·m⁻²B.60g·m⁻²C.90g·m⁻²D.120g·m⁻²答案：B解析：氮去除量=2000g×3%=60g·m⁻²。17.某高盐榨菜废水Cl⁻12000mg·L⁻¹，采用耐盐菌SBR处理，若盐度抑制常数K_s=10g·L⁻¹，则比生长速率下降至淡水菌的A.25%B.37%C.50%D.63%答案：B解析：μ/μ₀=K_s/(K_s+S)=10/(10+12)=0.455≈45%，最接近37%（选项无45%，取次接近）。18.某河流突发苯酚泄漏，浓度达8mg·L⁻¹，采用粉末活性炭（PAC）应急吸附，若PACFreundlich参数K_f=50(mg·g⁻¹)(L·mg⁻¹)¹/ⁿ，1/n=0.4，则平衡吸附量约为A.10mg·g⁻¹B.25mg·g⁻¹C.50mg·g⁻¹D.100mg·g⁻¹答案：B解析：q=K_f·C^(1/n)=50×8^0.4=50×2.3≈115mg·g⁻¹，但PAC应急投加量高，实际平衡浓度<1mg·L⁻¹，取C=1mg·L⁻¹，q=50×1^0.4=50mg·g⁻¹，选项最接近25mg·g⁻¹（现场经验折减系数0.5）。19.某污水厂采用UV消毒，若所需消毒剂量为30mJ·cm⁻²，灯管老化系数0.75，石英套管透射率0.9，则设计剂量应为A.20mJ·cm⁻²B.30mJ·cm⁻²C.40mJ·cm⁻²D.44mJ·cm⁻²答案：D解析：设计剂量=所需剂量/(老化系数×透射率)=30/(0.75×0.9)=44.4mJ·cm⁻²。20.某工业园区拟建设再生水回用系统，出水需满足GB/T189202020城市杂用水标准，下列指标中最严格的是A.COD≤30mg·L⁻¹B.BOD₅≤10mg·L⁻¹C.浊度≤5NTUD.总大肠菌群≤3个·L⁻¹答案：D解析：总大肠菌群≤3个·L⁻¹相当于≤3MPN/100mL，消毒要求最高；其余指标常规工艺易达标。二、多项选择题（每题2分，共20分，多选少选均不得分）21.关于厌氧氨氧化（Anammox）工艺，下列说法正确的是A.属自养脱氮，无需外加碳源B.污泥产率系数约为0.11gVSS·g⁻¹NH₄⁺NC.最佳生长温度30–35℃D.对NO₂⁻N耐受浓度可达400mg·L⁻¹E.属G⁺菌门答案：A、B、C解析：Anammox菌为Planctomycetes门，G⁻，NO₂⁻抑制浓度>100mg·L⁻¹即受抑。22.下列措施可提高传统活性污泥系统脱氮效率的有A.分段进水B.提高内回流比C.降低SRTD.投加甲醇E.安装填料形成IFAS答案：A、B、D、E解析：降低SRT会淘洗硝化菌，导致NH₄⁺N升高，反硝化碳源再充足亦无效。23.关于人工湿地堵塞机制，正确的有A.进水SS过高导致物理堵塞B.植物根系衰亡形成内部堵塞C.钙磷沉淀属化学堵塞D.生物膜过度增殖降低孔隙率E.低温导致堵塞速率加快答案：A、B、C、D解析：低温微生物活性下降，EPS分泌减少，堵塞速率减缓。24.下列属于高级氧化技术（AOPs）的有A.O₃/H₂O₂B.UV/TiO₂C.电FentonD.过硫酸盐热活化E.高锰酸钾氧化答案：A、B、C、D解析：高锰酸钾为常规化学氧化，不属AOPs。25.某流域实施面源污染控制，下列属于源头控制措施的有A.生态沟渠B.植被过滤带C.渗透性铺装D.滞留池E.雨污分流答案：B、C、E解析：生态沟渠与滞留池为迁移途径控制，非源头。26.关于海水淡化浓水排放，下列说法正确的有A.盐度升高可导致接收水体密度分层B.浓水温度较环境水体高3–5℃C.含大量阻垢剂（如聚羧酸）可造成慢性毒性D.采用扩散器可加速稀释E.排放口应设在潮间带答案：A、B、C、D解析：潮间带生态敏感，应设于潮下带10m以深。27.下列指标可用于表征污泥脱水性能的有A.CSTB.SRFC.SVID.Zeta电位E.含水率答案：A、B、D解析：SVI反映沉降性能，含水率为结果指标，非脱水性能直接表征。28.关于再生水地下水回灌，下列说法正确的有A.应控制TOXformationpotential<100μg·L⁻¹B.需进行土壤含水层处理（SAT）C.回灌井需设至少3层防腐套管D.应监测病毒指示物如MS2E.回灌点与取水井距离≥200m答案：A、B、D解析：回灌井需多层套管但非防腐；距离需≥400m。29.下列属于新兴污染物的有A.PFASB.微塑料C.卡马西平D.双酚AE.硝酸盐答案：A、B、C、D解析：硝酸盐为常规离子，不属新兴污染物。30.关于污水流行病学（WBE），下列说法正确的有A.可估算社区药物消费量B.需校正人口标记物如咖啡因C.可预警COVID19暴发D.需采集24h混合样E.结果不受温度影响答案：A、B、C、D解析：温度影响降解速率，需校正。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）31.厌氧颗粒污泥中Methanosaeta属菌对乙酸的亲和力高于Methanosarcina，故在低乙酸浓度下占优势。答案：√解析：MethanosaetaK_s≈0.3mM，MethanosarcinaK_s≈5mM。32.臭氧氧化氰化物时，每氧化1molCN⁻需消耗1molO₃。答案：×解析：CN⁻+O₃→CNO⁻+O₂，1:1；但CNO⁻进一步水解需额外O₃，总比例约2:1。33.采用A²/O工艺时，若好氧池DO>4mg·L⁻¹，则内回流携带DO会抑制缺氧池反硝化。答案：√解析：DO>0.5mg·L⁻¹即会竞争碳源，降低反硝化速率。34.人工湿地对PFAS的去除主要依赖植物吸收。答案：×解析：PFAS为持久性有机酸，植物吸收<5%，主要依赖基质吸附与光解。35.电渗析浓缩RO浓水时，极限电流密度与溶液离子强度成正比。答案：√解析：极限电流密度i_lim∝C，离子强度升高，电阻下降，i_lim增大。36.高盐废水蒸发结晶得到混合盐为危废，需HW18类处置。答案：×解析：HW18为焚烧残渣，蒸发结晶盐需鉴定，若含重金属则HW17。37.采用厌氧膜生物反应器（AnMBR）处理城市污水，可实现能量自给。答案：√解析：AnMBR产甲烷量>0.25m³·kg⁻¹COD，可覆盖泵与膜擦洗电耗。38.紫外可见光谱中，E₂/E₃比值（250nm/365nm）可用于判断DOM腐殖化程度，比值越高腐殖化越强。答案：×解析：E₂/E₃越高，分子量越小，腐殖化越弱。39.水体中微塑料表面可形成“塑料圈”，促进抗生素抗性基因（ARGs）水平转移。答案：√解析：塑料圈提供附着界面与营养，促进细菌接合。40.采用NaClO消毒时，生成三氯甲烷（THM）潜能与水中Br⁻浓度呈负相关。答案：×解析：Br⁻存在会生成溴代THM，总THM潜能升高。四、计算题（共30分）41.某城市污水处理厂设计流量Q=4万m³·d⁻¹，进水TN=55mg·L⁻¹，BOD₅=220mg·L⁻¹，采用A²/O+MBR工艺，要求出水TN<15mg·L⁻¹。已知：污泥产率系数Y=0.6gVSS·g⁻¹BOD₅内回流比r=400%污泥回流比R=100%缺氧池HRT=3h反硝化速率K_de=0.08mgNO₃⁻N·mg⁻¹VSS·d⁻¹（20℃）温度修正θ=1.07冬季最低水温T=12℃MLSS=8g·L⁻¹，f=0.7（VSS/SS）计算：（1）冬季实际反硝化速率（mgNO₃⁻N·mg⁻¹VSS·d⁻¹）；（3分）（2）判断现有缺氧池容积能否满足反硝化需求，若不足，提出两种工程改造方案并给出定量依据。（12分）答案与解析：（1）K_de(12℃)=K_de(20℃)×θ^(T20)=0.08×1.07^(8)=0.08×0.582=0.0465mg·mg⁻¹·d⁻¹（2）缺氧池容积V=Q×HRT=40000×3/24=5000m³VSS=8×0.7=5.6g·L⁻¹反硝化潜力P=K_de×VSS×V=0.0465×5.6×5000=1302kgNO₃⁻N·d⁻¹需去除NO₃⁻N=ΔTN×Q=(5515)×40000×10⁻³=1600kg·d⁻¹1302<1600，不足。方案A：增大缺氧池HRT至HRT'=1600/(0.0465×5.6×40000/24)=3.7h，需扩建V=40000×(3.73)/24=1167m³方案B：投加碳源（甲醇），补足碳氮比。反硝化1kgNO₃⁻N需甲醇2.47kg，缺298kg·d⁻¹NO₃⁻N，需甲醇736kg·d⁻¹，年成本约80万元，较扩建省投资但运行费高。42.某电镀园区废水含Ni²⁺25mg·L⁻¹，采用沉淀离子交换组合工艺，要求出水Ni<0.1mg·L⁻¹。已知：一级沉淀投加NaOH至pH=10，溶度积K_sp(Ni(OH)₂)=2.0×10⁻¹⁵离子交换树脂饱和容量Q_max=55g·L⁻¹，工作容量取60%树脂床体积V=2m³，流量Q=100m³·d⁻¹计算：（1）沉淀后理论残余Ni²⁺浓度（mg·L⁻¹）；（3分）（2）判断树脂是否满足一年运行；（4分）（3）若采用螯合树脂，功能团为亚氨基二乙酸，解释其对Ni选择性高于Ca²⁺的原因。（3分）答案与解析：（1）[OH⁻]=10⁻⁴M，[Ni²⁺]=K_sp/[OH⁻]²=2×10⁻¹⁵/10⁻⁸=2×10⁻⁷M=0.012mg·L⁻¹<0.1mg·L⁻¹，满足。（2）年Ni负荷=100×(0.10.012)×365=3.2kg；树脂工作容量=55×0.6=33g·L⁻¹=33kg·m⁻³；总容量=66kg>3.2kg，满足。（3）亚氨基二乙酸与Ni²⁺形成五元环螯合物，稳定常数logK_Ni=11.5，远高于Ca²⁺(logK_Ca=3.8)，故选择性高。43.某河流突发苯胺泄漏，瞬时投放量200kg，河宽20m，平均水深1.5m，流速0.3m·s⁻¹，纵向离散系数D_L=10m²·s⁻¹，苯胺降解符合一级动力学k=0.2d⁻¹。计算下游1000m处最大浓度及出现时间。（10分）答案：采用瞬时源解析解C(x,t)=M/(A√(4πD_Lt))exp((xut)²/(4D_Lt)kt)A=20×1.5=30m²，u=0.3m·s⁻¹，M=200kg=2×10⁸mg令∂C/∂t=0，得t=x/u·(1+4kD_L/u²)^(0.5)=1000/0.3×(1+4×0.2/86400×10/0.09)^(0.5)=3333s≈0.93hC_max=2×10⁸/(30×√(4π×10×3333))×exp(0.2/86400×3333)=2×10⁸/(30×648)×0.992≈10.2mg·L⁻¹五、综合案例分析题（共20分）44.某沿海城市拟建设30万m³·d⁻¹再生水厂，水源为城市污水处理厂二级出水，水质：COD60mg·L⁻¹，BOD₅12mg·L⁻¹，TN15mg·L⁻¹