水质工程一试题及答案

水质工程一试题及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列指标中，不属于物理性水质指标的是（）A.浊度B.色度C.电导率D.CODE.悬浮物2.水中溶解氧含量过低会导致（）A.铁锰超标B.硫化氢产生C.藻类过度繁殖D.余氯增加E.pH值升高3.下列哪种水处理方法主要用于去除水中的悬浮物质？（）A.混凝沉淀B.活性炭吸附C.离子交换D.膜分离E.消毒4.在饮用水处理中，氯消毒的主要目的是（）A.去除重金属B.去除有机物C.杀灭病原微生物D.降低浊度E.调节pH值5.活性污泥法处理废水的核心微生物是（）A.细菌B.病毒C.藻类D.原生动物E.真菌6.水中氨氮的主要来源不包括（）A.生活污水B.工业废水C.农田径流D.大气沉降E.地下水自然释放7.下列哪种膜分离技术的分离精度最高？（）A.微滤B.超滤C.纳滤D.反渗透E.电渗析8.水中硬度主要由下列哪种离子引起？（）A.钙离子B.钠离子C.铁离子D.铝离子E.氯离子9.水处理中，混凝剂的主要作用是（）A.增加水的pH值B.降低水的浊度C.增加水的溶解氧D.去除水中的重金属E.杀灭水中的微生物10.下列哪种消毒方法会产生三卤甲烷等消毒副产物？（）A.臭氧消毒B.紫外线消毒C.氯消毒D.二氧化氯消毒E.氯胺消毒11.水中总大肠菌群数的测定通常采用（）A.平板计数法B.多管发酵法C.膜过滤法D.酶底物法E.显微镜直接计数法12.下列哪种水处理工艺主要用于去除水中的溶解性有机物？（）A.混凝沉淀B.活性炭吸附C.砂滤D.气浮E.微滤13.水中余氯的主要作用是（）A.去除色度B.降低浊度C.保持持续消毒效果D.去除重金属E.调节pH值14.下列哪种膜分离技术主要用于水的脱盐？（）A.微滤B.超滤C.纳滤D.反渗透E.电渗析15.水处理中，常用的助凝剂是（）A.聚合氯化铝B.三氯化铁C.聚丙烯酰胺D.硫酸铝E.活性炭二、填空题（每空1分，共20分）1.水质指标分为物理性指标、化学性指标和________指标三大类。2.水中溶解氧的含量与水温成________关系。3.水处理中，常用的混凝剂主要有铝盐和________两大类。4.水中氨氮的测定方法通常采用纳氏试剂法或________法。5.活性污泥法中，微生物生长的环境条件需要控制适宜的________、pH值、营养物质和溶解氧。6.水中总硬度主要由________和镁离子引起。7.水中COD的测定通常采用重铬酸钾法，其氧化剂是________溶液。8.水中浊度的单位通常用________表示。9.饮用水处理中，常用的过滤介质有石英砂、________和无烟煤等。10.水中余氯包括游离性余氯和________余氯两种形式。11.水中总大肠菌群数的卫生学意义是作为________的指示菌。12.水处理中，常用的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、________和紫外线消毒等。13.水中pH值表示水的酸碱程度，中性水的pH值为________。14.水处理中，膜分离技术的推动力可以是压力差、浓度差或________差。15.水中五日生化需氧量（BOD5）是指在20℃条件下，微生物氧化分解水中有机物所消耗的溶解氧量，其测定周期为________天。16.水中总有机碳（TOC）是指水中所有有机物中________的总量。17.水处理中，常用的吸附剂有活性炭、沸石和________等。18.水中重金属离子如铅、镉、汞等，主要通过________和化学沉淀法去除。19.水处理中，常用的氧化剂有氯、臭氧、________和高锰酸钾等。20.水中硝酸盐氮的测定方法通常采用________法。三、判断题（每题2分，共20分）1.水中溶解氧含量越高，水质越好。（）2.混凝沉淀工艺主要用于去除水中的溶解性有机物。（）3.氯消毒会产生三卤甲烷等消毒副产物，因此不是安全的消毒方法。（）4.水中总硬度是指水中钙、镁离子的总量。（）5.活性炭吸附可以有效去除水中的重金属离子。（）6.水中余氯含量越高，消毒效果越好。（）7.膜分离技术中，反渗透的分离精度最高。（）8.水中COD的测定值通常高于BOD值。（）9.水中pH值过高或过低都会影响混凝效果。（）10.水中氨氮的主要来源是生活污水和工业废水。（）11.水中总大肠菌群数的测定可以反映水体的粪便污染状况。（）12.水中溶解氧含量过高会导致金属管道腐蚀。（）13.水处理中，混凝剂投加量越多，混凝效果越好。（）14.水中浊度越低，水质越好。（）15.水中硝酸盐氮含量过高可能导致婴儿高铁血红蛋白症。（）16.水中总有机碳（TOC）可以反映水中有机物的总量。（）17.水中重金属离子可以通过生物法有效去除。（）18.水中余氯包括游离性余氯和结合性余氯两种形式。（）19.水中溶解氧含量与水温成反比关系。（）20.水中COD的测定值可以反映水中可生物降解有机物的含量。（）四、简答题（每题10分，共20分）1.简述混凝沉淀的基本原理及其在水处理中的应用。2.比较氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒的优缺点。3.简述活性污泥法的基本原理及其主要组成部分。4.简述膜分离技术的基本原理及其在水处理中的应用。5.简述水中氨氮的来源及其去除方法。五、计算题（共10分）1.某水厂原水浊度为50NTU，要求处理后水浊度不超过1NTU。采用混凝沉淀-砂滤工艺处理，已知混凝沉淀对浊度的去除率为90%，砂滤对浊度的去除率为80%。请计算砂滤进水的最大允许浊度。答案：一、选择题答案1.D。解析：COD（化学需氧量）是化学性水质指标，表示水中可被氧化的物质含量，而浊度、色度、电导率和悬浮物都是物理性水质指标。2.B。解析：水中溶解氧含量过低会导致厌氧微生物活动增强，产生硫化氢等还原性物质。3.A。解析：混凝沉淀主要通过电荷中和和吸附架桥作用使悬浮物凝聚沉淀，主要用于去除水中的悬浮物质。4.C。解析：氯消毒的主要目的是杀灭水中的病原微生物，保障饮用水安全。5.A。解析：活性污泥法处理废水的核心微生物是细菌，它们通过代谢有机物去除水中的污染物。6.E。解析：水中氨氮的主要来源包括生活污水、工业废水、农田径流和大气沉降，地下水自然释放不是其主要来源。7.D。解析：反渗透膜孔径最小，分离精度最高，可以去除离子、小分子物质和大部分有机物。8.A。解析：水中硬度主要由钙离子和镁离子引起，这些离子能与肥皂形成沉淀，影响洗涤效果。9.B。解析：混凝剂主要通过中和悬浮颗粒电荷和形成絮体来降低水的浊度。10.C。解析：氯消毒过程中，氯与水中的有机物反应会生成三卤甲烷等消毒副产物。11.B。解析：水中总大肠菌群数的测定通常采用多管发酵法，也可使用膜过滤法或酶底物法。12.B。解析：活性炭具有多孔结构，能有效吸附水中的溶解性有机物，去除色度、嗅味和有机污染物。13.C。解析：水中余氯的主要作用是在管网中保持持续消毒效果，防止二次污染。14.D。解析：反渗透膜孔径最小，主要用于水的脱盐，去除水中的离子和大部分溶解性物质。15.C。解析：聚丙烯酰胺是一种常用的有机高分子絮凝剂，可作为助凝剂增强混凝效果。二、填空题答案1.生物性。解析：水质指标分为物理性指标、化学性指标和生物性指标三大类，分别反映水的物理性质、化学成分和生物状况。2.反比。解析：水中溶解氧的含量与水温成反比关系，水温越高，溶解氧含量越低。3.铁盐。解析：水处理中，常用的混凝剂主要有铝盐（如硫酸铝、聚合氯化铝）和铁盐（如三氯化铁、硫酸亚铁）两大类。4.水杨酸-次氯酸盐。解析：水中氨氮的测定方法通常采用纳氏试剂法或水杨酸-次氯酸盐法，这些方法基于氨与特定试剂反应生成有色物质进行测定。5.污泥龄。解析：活性污泥法中，微生物生长的环境条件需要控制适宜的污泥龄、pH值、营养物质和溶解氧，以确保微生物的活性和处理效果。6.钙离子。解析：水中总硬度主要由钙离子和镁离子引起，这些离子能与肥皂形成沉淀，影响洗涤效果。7.重铬酸钾。解析：水中COD的测定通常采用重铬酸钾法，其氧化剂是重铬酸钾溶液，在强酸条件下加热回流，氧化水中的还原性物质。8.NTU（浊度单位）。解析：水中浊度的单位通常用NTU（浊度单位）表示，它是一种相对浊度单位，基于浊度计的读数。9.活性炭。解析：饮用水处理中，常用的过滤介质有石英砂、活性炭和无烟煤等，它们能有效去除水中的悬浮物和部分溶解性物质。10.结合性。解析：水中余氯包括游离性余氯（HOCl和OCl-）和结合性余氯（氯胺）两种形式，结合性余氯的消毒效果较弱但持续时间较长。11.粪便污染。解析：水中总大肠菌群数的卫生学意义是作为粪便污染的指示菌，其存在表明水可能受到粪便污染，含有病原微生物。12.二氧化氯消毒。解析：水处理中，常用的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒等，各有优缺点和适用条件。13.7。解析：水中pH值表示水的酸碱程度，中性水的pH值为7，小于7为酸性，大于7为碱性。14.电位。解析：水处理中，膜分离技术的推动力可以是压力差（如微滤、超滤、纳滤、反渗透）、浓度差（如透析）或电位差（如电渗析）。15.5。解析：水中五日生化需氧量（BOD5）是指在20℃条件下，微生物氧化分解水中有机物所消耗的溶解氧量，其测定周期为5天。16.碳元素。解析：水中总有机碳（TOC）是指水中所有有机物中碳元素的总量，可以反映水中有机物的总量。17.沸石。解析：水处理中，常用的吸附剂有活性炭、沸石和活性氧化铝等，它们具有多孔结构和大的比表面积，能有效吸附水中的污染物。18.离子交换。解析：水中重金属离子如铅、镉、汞等，主要通过离子交换和化学沉淀法去除，离子交换法使用特定的树脂选择性交换重金属离子。19.高锰酸钾。解析：水处理中，常用的氧化剂有氯、臭氧、高锰酸钾和过氧化氢等，它们能氧化分解水中的有机物和还原性物质。20.镉柱还原。解析：水中硝酸盐氮的测定方法通常采用镉柱还原法，将硝酸盐还原为亚硝酸盐，然后用重氮偶合比色法测定。三、判断题答案1.错误。解析：水中溶解氧含量并非越高越好，过高的溶解氧可能导致金属管道腐蚀，而适宜的溶解氧含量对维持水体生态平衡和满足水生生物需求很重要。2.错误。解析：混凝沉淀工艺主要用于去除水中的悬浮物质和胶体物质，对溶解性有机物的去除效果有限。3.错误。解析：虽然氯消毒会产生三卤甲烷等消毒副产物，但在合理控制消毒剂量和接触时间的条件下，氯消毒仍然是一种安全有效的消毒方法，广泛应用于饮用水处理。4.正确。解析：水中总硬度是指水中钙、镁离子的总量，通常以碳酸钙（CaCO3）的浓度表示。5.正确。解析：活性炭具有多孔结构和大的比表面积，能有效吸附水中的重金属离子，如铅、镉、汞等。6.错误。解析：水中余氯含量并非越高越好，过高的余氯会产生不良嗅味，并可能形成更多的消毒副产物，影响水质。7.正确。解析：膜分离技术中，反渗透膜的孔径最小（约0.1-1nm），分离精度最高，可以去除离子、小分子物质和大部分有机物。8.正确。解析：COD的测定值通常高于BOD值，因为COD测定使用强氧化剂（如重铬酸钾）能氧化几乎所有有机物，而BOD测定使用微生物只能氧化可生物降解的有机物。9.正确。解析：水中pH值过高或过低都会影响混凝效果，适宜的pH值范围有利于混凝剂发挥作用和形成良好的絮体。10.正确。解析：水中氨氮的主要来源是生活污水和工业废水，这些废水中含有含氮有机物和氨氮化合物。11.正确。解析：水中总大肠菌群数的测定可以反映水体的粪便污染状况，因为大肠菌群主要存在于人和温血动物的肠道中。12.错误。解析：水中溶解氧含量过高通常不会导致金属管道腐蚀，相反，低溶解氧或无氧环境更容易导致金属腐蚀。13.错误。解析：水处理中，混凝剂投加量并非越多越好，过量投加会导致混凝效果下降，增加处理成本，并可能产生二次污染。14.错误。解析：水中浊度越低并不一定表示水质越好，因为浊度主要反映水的清澈程度，不能全面反映水质状况，还需考虑其他指标如化学性指标和生物性指标。15.正确。解析：水中硝酸盐氮含量过高可能导致婴儿高铁血红蛋白症，因为婴儿肠道中的细菌可将硝酸盐还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，导致缺氧。16.正确。解析：水中总有机碳（TOC）可以反映水中有机物的总量，是评价水质有机污染程度的重要指标。17.错误。解析：水中重金属离子主要通过化学沉淀法和离子交换法去除，生物法对重金属离子的去除效果有限，因为重金属对微生物有毒害作用。18.正确。解析：水中余氯包括游离性余氯（HOCl和OCl-）和结合性余氯（氯胺）两种形式，结合性余氯是氯与水中的氨反应生成的氯胺。19.正确。解析：水中溶解氧含量与水温成反比关系，水温越高，溶解氧含量越低。20.错误。解析：水中COD的测定值可以反映水中可被氧化的有机物的总量，包括可生物降解和不可生物降解的有机物，而不仅仅是可生物降解有机物。四、简答题答案1.混凝沉淀的基本原理及其在水处理中的应用混凝沉淀的基本原理是通过向水中投加混凝剂，使水中的悬浮颗粒和胶体颗粒脱稳并聚集成较大的絮体，然后在重力作用下沉淀分离。混凝过程主要包括三个阶段：混合、反应和沉淀。在混合阶段，混凝剂迅速分散并与水中颗粒接触；在反应阶段，脱稳的颗粒通过碰撞聚集形成较大的絮体；在沉淀阶段，絮体在重力作用下沉淀分离。混凝沉淀在水处理中广泛应用于以下几个方面：-作为常规水处理工艺的第一步，去除水中的悬浮物质和胶体物质，降低浊度；-去除水中的部分有机物和重金属离子；-作为预处理工艺，提高后续处理工艺（如过滤、吸附）的效果；-在工业废水处理中，去除废水中的悬浮物和胶体物质。2.氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒的优缺点比较氯消毒：优点：-杀菌效果好，能有效杀灭细菌、病毒和部分原生动物；-技术成熟，操作简单；-有持续消毒能力，管网中保持余氯；-成本较低；-适用于各种规模的水处理厂。缺点：-会产生三卤甲烷等消毒副产物，对人体健康有潜在危害；-对某些病毒和孢子的杀灭效果有限；-受pH值影响较大，pH值越高，消毒效果越差；-可能产生不良嗅味。臭氧消毒：优点：-杀菌能力强，能杀灭细菌、病毒、孢子和原生动物；-不产生三卤甲烷等有害消毒副产物；-能有效去除水中的色度、嗅味和有机物；-消毒速度快，接触时间短；-不受pH值影响。缺点：-无持续消毒能力，需配合其他消毒方法；-设备投资和运行成本较高；-臭氧稳定性差，需现场制备；-可能产生溴酸盐等副产物；-操作要求较高。紫外线消毒：优点：-杀菌效果好，能杀灭细菌、病毒和部分原生动物；-不产生消毒副产物；-接触时间短，处理速度快；-不改变水的物理化学性质；-操作简单，自动化程度高。缺点：-无持续消毒能力，需配合其他消毒方法；-对水的浊度和色度要求较高，悬浮物会降低消毒效果；-设备投资较高；-灯管寿命有限，需定期更换；-对某些病毒的杀灭效果有限。3.活性污泥法的基本原理及其主要组成部分活性污泥法是一种利用微生物代谢作用去除废水中有机物的生物处理方法。其基本原理是向废水中连续通入空气，使好氧微生物大量繁殖，形成活性污泥，活性污泥中的微生物通过代谢作用将废水中的有机物分解为二氧化碳、水等简单物质，同时自身增殖，从而达到净化废水的目的。活性污泥法的主要组成部分包括：-曝气池：微生物生长代谢的场所，通过曝气提供充足的溶解氧；-二沉池：用于分离活性污泥和处理后的水，实现泥水分离；-回流系统：将二沉池中的部分污泥回流至曝气池，维持足够的微生物浓度；-剩余污泥排放系统：排出增殖的微生物，维持系统平衡；-供气系统：为微生物提供充足的溶解氧；-混合系统：保持污泥与废水的充分混合。活性污泥法的主要运行参数包括污泥龄、污泥负荷、溶解氧浓度、pH值、温度等，这些参数需要根据废水特性和处理要求进行优化控制。4.膜分离技术的基本原理及其在水处理中的应用膜分离技术是一种利用特殊半透膜的选择性分离功能，在外界能量或浓度差的驱动下，分离混合物中不同组分的技术。其基本原理是膜具有选择透过性，允许某些物质通过而阻止其他物质通过，从而实现物质的分离和纯化。膜分离技术在水处理中的应用主要包括：-微滤（MF）：孔径约0.1-10μm，主要用于去除水中的悬浮物、胶体和大分子物质，如预处理、浊度控制等；-超滤（UF）：孔径约0.01-0.1μm，主要用于去除水中的悬浮物、胶体、大分子有机物和细菌，如饮用水深度处理、废水回用等；-纳滤（NF）：孔径约0.001-0.01μm，主要用于去除水中的二价离子、小分子有机物和部分一价离子，如水的软化、有机物去除等；-反渗透（RO）：孔径约0.1-1nm，主要用于去除水中的离子、小分子有机物和大部分溶解性物质，如海水淡化、超纯水制备等；-电渗析（ED）：利用离子交换膜和电场分离水中的离子，主要用于水的脱盐、离子浓缩等。膜分离技术的优点包括分离精度高、能耗相对较低、无相变过程、操作简单等，但也存在膜污染、膜寿命有限、投资较高等问题。5