2025年水质工程学1试题及答案

2025年水质工程学1试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.表征水中悬浮物质对光线透过时所发生阻碍程度的指标是（）。A.色度B.浊度C.透明度D.溶解氧2.以下混凝机理中，主要通过压缩双电层实现脱稳的是（）。A.吸附电中和B.网捕卷扫C.吸附架桥D.电性中和3.液氯消毒时，水中余氯可分为游离性余氯和结合性余氯，其中杀菌能力更强的是（）。A.NH2ClB.HClOC.NHCl2D.ClO4.平流式沉淀池的有效水深一般设计为（）。A.1.5~2.0mB.2.0~3.0mC.3.0~4.5mD.4.5~6.0m5.活性污泥法中，污泥体积指数（SVI）的计算式为（）。A.（1L混合液中活性污泥体积）/（1L混合液中悬浮固体质量）×1000B.（1L混合液中悬浮固体质量）/（1L混合液中活性污泥体积）×1000C.（30min沉降后污泥体积）/（混合液悬浮固体浓度）D.（混合液悬浮固体浓度）/（30min沉降后污泥体积）6.生物膜法中，微生物主要以（）形式附着在载体表面。A.菌胶团B.生物絮体C.生物膜D.原生动物7.反渗透膜分离过程的驱动力是（）。A.浓度差B.压力差C.电位差D.温度差8.以下不属于水的化学处理方法的是（）。A.离子交换B.中和C.气浮D.氧化还原9.滤池反冲洗时，冲洗强度的单位通常为（）。A.m/hB.L/(s·m²)C.m³/(h·m²)D.mg/L10.厌氧生物处理中，产甲烷菌的最适pH范围是（）。A.5.5~6.5B.6.5~7.5C.7.5~8.5D.8.5~9.5二、填空题（每空1分，共20分）1.水中溶解氧（DO）的饱和浓度与水温、大气压和______有关。2.混凝过程中，混合阶段的主要目的是使混凝剂快速均匀扩散，通常控制时间为______秒。3.沉淀池的表面负荷（q）是指单位时间内通过单位沉淀池表面积的______。4.过滤过程中，滤料层的截污能力与滤料粒径、______和滤速有关。5.氯消毒时，水中的氨氮会与氯反应提供______，降低消毒效率。6.活性污泥的主要组成包括微生物群体、______、未被降解的有机物和无机物。7.生物膜法中，生物膜的更新主要通过______作用实现。8.反渗透膜的截留分子量通常小于______，可去除大部分溶解性盐类。9.离子交换树脂的交联度越高，其______越强，但交换容量越低。10.好氧生物处理中，微生物分解有机物的最终产物是______和水。11.平流式沉淀池的长深比一般应不小于______，以保证水流稳定性。12.超滤膜的孔径范围一般为______，可截留大分子有机物和胶体。13.吸附等温线中，Langmuir模型假设吸附剂表面存在______的吸附位点。14.消毒副产物（DBPs）的典型代表是三卤甲烷（THMs）和______。15.污泥体积指数（SVI）的正常范围通常为______mL/g。16.厌氧消化过程可分为水解酸化、产氢产乙酸和______三个阶段。17.折板絮凝池的水流方式包括______和同波折板两种。18.电渗析的核心部件是______，分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。19.过滤时，滤料的不均匀系数（K80）是指______的滤料粒径与通过80%的滤料粒径的比值。20.循环冷却水系统中，控制结垢的常用方法包括加酸、投加阻垢剂和______。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述混凝过程中“凝聚”与“絮凝”的区别与联系。2.生物膜法相较于活性污泥法有哪些主要优点？3.平流式沉淀池设计中，为什么需要控制表面负荷和停留时间？4.影响活性炭吸附效果的主要因素有哪些？5.氯消毒时，为什么要控制水中的pH值？四、计算题（每题10分，共30分）1.某水厂处理水量为3万m³/d，原水浊度为20NTU，采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，投加量为15mg/L（以Al2O3计）。已知PAC中Al2O3的质量分数为30%，计算每日PAC固体药剂的投加量（单位：kg）。2.设计一座平流式沉淀池，处理水量为4万m³/d，表面负荷q=1.5m³/(m²·h)，停留时间t=2h。计算沉淀池的表面积、有效水深和池长（假设池宽为10m，水平流速v=10mm/s）。3.某城市污水厂采用传统活性污泥法，进水BOD5为250mg/L，出水BOD5为20mg/L，污泥产率系数Y=0.6kgVSS/kgBOD5，污泥自身氧化系数Kd=0.05d⁻¹，混合液悬浮固体浓度（MLSS）=3000mg/L，其中VSS/MLSS=0.75。计算曝气池的污泥龄（θc）和每日剩余污泥量（以VSS计，单位：kg/d）。五、论述题（每题10分，共20分）1.从微生物生长环境、反应器构造、运行稳定性和适用场景等方面，比较活性污泥法与生物膜法的异同。2.针对微污染水源水（含微量有机物、氨氮和重金属），提出一套综合处理工艺，并说明各单元的作用及设计要点。答案一、单项选择题1.B2.D3.B4.C5.C6.C7.B8.C9.B10.B二、填空题1.水中溶解的盐类浓度2.10~303.水量4.滤层厚度5.氯胺6.微生物代谢产物7.水力冲刷8.10009.机械强度10.二氧化碳11.4:112.0.001~0.1μm13.有限数量14.卤乙酸（HAAs）15.70~15016.产甲烷17.异波折板18.离子交换膜19.通过10%20.软化三、简答题1.凝聚是指胶体颗粒因ζ电位降低或消除而脱稳的过程，主要通过压缩双电层或电性中和实现；絮凝是指脱稳后的胶体颗粒在高分子物质或机械搅拌下相互碰撞、聚集形成大颗粒絮体的过程。两者是混凝的两个连续阶段，凝聚为絮凝提供脱稳颗粒，絮凝是凝聚的后续强化，共同实现固液分离。2.优点：①微生物附着生长，污泥龄长，可处理低浓度污水；②抗冲击负荷能力强，运行稳定性高；③无需污泥回流系统，简化工艺；④污泥产量少，降低处理成本；⑤适用于各种规模，尤其小型分散式处理。3.表面负荷（q）决定了沉淀池的沉淀效率，q越小，可沉淀的颗粒粒径越小，出水水质越好；停留时间（t）保证颗粒有足够时间完成沉淀，t过短会导致部分颗粒未沉淀即被带出。两者需同时控制，q一般取1~3m³/(m²·h)，t一般为1.5~3h，以平衡效率与经济性。4.主要因素：①活性炭性质（比表面积、孔径分布、表面官能团）；②水质特性（污染物浓度、pH、温度、共存物质）；③运行条件（接触时间、吸附方式、流速）；④污染物特性（分子量、极性、溶解度）。5.pH影响次氯酸（HClO）与次氯酸根（ClO⁻）的比例，HClO的杀菌能力是ClO⁻的80倍。pH降低，HClO比例增加，消毒效率提高；但pH过低（<5）会导致氯挥发损失。因此需控制pH在6~8.5，兼顾消毒效果与药剂利用率。四、计算题1.每日PAC固体投加量=（处理水量×投加量）/（PAC中Al2O3质量分数）=（30000m³/d×15mg/L）/（30%）=（30000×1000L×15×10⁻³g）/（0.3）=（450000g）/0.3=1500000g=1500kg。2.表面积A=处理水量/（q×24）=40000/(1.5×24)=40000/36≈1111.11m²；有效水深h=q×t=1.5×2=3m；池长L=水平流速×停留时间=0.01m/s×(2×3600s)=72m（或L=Q/(B×v)=(40000/24)/(10×0.01×3600)=(1666.67)/(360)≈4.63m，此处以水平流速计算更准确，正确应为L=v×t=0.01m/s×7200s=72m）。3.污泥龄θc=1/(Y×(S0-Se)/XvKd)，其中Xv=MLSS×0.75=2250mg/L=2.25kg/m³；(S0-Se)=250-20=230mg/L=0.23kg/m³；代入得θc=1/(0.6×0.23/2.250.05)=1/(0.06130.05)=1/0.0113≈88.5d。剩余污泥量ΔXv=Y×(S0-Se)×QKd×Xv×V，V=Q×t（假设t为曝气时间，此处需补充数据；或简化为ΔXv=Xv×V/θc，V=Q×t，若t=8h，则V=40000×8/24≈13333.33m³，ΔXv=2.25×13333.33/88.5≈337.5kg/d）。五、论述题1.异同点：①微生物环境：活性污泥法中微生物以悬浮絮体存在，需控制污泥沉降性；生物膜法中微生物附着生长，食物链更长，硝化菌等慢生菌易繁殖。②反应器构造：活性污泥法需曝气池、二沉池和污泥回流系统；生物膜法采用生物滤池、生物转盘等，无需污泥回流。③运行稳定性：生物膜法抗冲击负荷强，污泥龄长，适合低浓度污水；活性污泥法对水质波动敏感，需严格控制污泥膨胀。④适用场景：活性污泥法适用于大规模城市污水；生物膜法适用于小型污水、工业废水或脱氮除磷需求高的场景。2.综合处理工艺：预处理（格栅+沉砂池）→生物预处理（生物接触氧化池去除氨氮和