2026年污水处理自动化控制应用知识竞赛试题及答案

2026年污水处理自动化控制应用知识竞赛试题及答案一、单项选择题（本大题共40小题，每小题1分，共40分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填在题后的括号内。）1.在污水处理自动化系统中，用于测量溶解氧（DO）浓度的传感器最常用的工作原理是（）。A.电导率法B.荧光法或原电池法/极谱法C.浊度法D.紫外吸收法2.某PLC控制系统的模拟量输入模块接收4-20mA的标准电流信号，对应的数字量范围为0-27648。若输入电流为12mA，则转换后的数字量约为（）。A.6912B.13824C.20736D.82943.在活性污泥法工艺中，为了实现节能曝气控制，通常采用（）作为主控制变量。A.混合液悬浮固体浓度（MLSS）B.出水CODC.好氧池末端溶解氧（DO）D.污泥沉降比（SV30）4.下列关于PID控制中积分作用（I）的描述，正确的是（）。A.主要用于消除系统的稳态误差B.主要用于加快系统的响应速度C.主要用于抑制系统的超调量D.对系统的变化趋势进行预测5.在污水处理厂SCADA系统中，负责现场设备数据采集与直接控制的底层设备通常称为（）。A.上位机B.数据库服务器C.远程终端单元（RTU）或PLCD.Web发布服务器6.为了防止潜水泵在无水情况下运行导致烧毁，自动化控制系统中必须设置（）。A.流量控制B.液位保护与电机过热保护C.变频器限速D.软启动器7.ModbusTCP/IP协议是在以太网基础上实现的，其默认端口是（）。A.21B.80C.502D.80808.在氧化沟工艺中，用于推动和混合污水同时充氧的设备是（）。A.离心鼓风机B.表面曝气机（转刷/转碟）C.潜水搅拌器D.格栅机9.某在线pH计的输出信号为4-20mA，对应pH值0-14。若测得电流为8mA，则当前的pH值为（）。A.3.5B.4.0C.7.0D.10.510.污水处理厂中，粗格栅与进水泵房的联动控制主要是为了（）。A.调节曝气量B.防止进水泵堵塞及保证进水流量均衡C.调节污泥回流比D.控制出水水质11.在污泥脱水环节，离心脱水机的差速控制对于脱水效果至关重要，差速通常通过调节（）来实现。A.主电机转速B.辅助电机（或背压）转速C.进泥流量D.加药量12.下列哪种通信协议通常用于连接智能仪表与PLC，且支持数字通信在4-20mA模拟信号线上叠加？（）A.ProfibusDPB.HARTC.ModbusRTUD.EtherCAT13.某厌氧反应器通过ORP（氧化还原电位）仪监测运行状态，一般认为厌氧环境适宜的ORP范围是（）。A.+200mV~+400mVB.0mV~+100mVC.-100mV~-300mVD.-500mV~-600mV14.在SBR（序批式活性污泥法）工艺的自动控制中，各个阶段（进水、反应、沉淀、滗水、闲置）的转换主要依据（）。A.连续的流量信号B.设定的时间程序或液位/水质在线信号C.恒定的DO值D.操作人员的手动指令15.变频器（VFD）在污水泵控制中的应用，除了节能外，最主要的优点是（）。A.提高水泵的扬程B.实现流量的平滑调节和软启动C.增加水泵的过载能力D.减少管路阻力16.在A2/O工艺中，为了提高除磷效果，需要控制厌氧区的（）。A.溶解氧（DO）和硝酸盐氮浓度B.温度C.pH值D.污泥浓度17.精密过滤器（如膜处理系统前的保安过滤器）的自动控制主要监测（）。A.进水压力B.出水浊度C.进出水压差（PDI）D.流量18.某PLC程序中使用定时器（TON）来控制反冲洗过程，设定值PT为100ms，时基为10ms，则定时时间为（）。A.1秒B.10秒C.100秒D.1毫秒19.在分布式控制系统（DCS）中，现场控制站（FCS）的主要功能是（）。A.数据存储与报表生成B.过程控制、数据采集与I/O处理C.人机界面交互D.网络通信管理20.紫外线（UV）消毒自动控制系统中，为了维持恒定的消毒强度，通常需要根据（）自动调节灯管功率或开启数量。A.进水流量和透光率（UVT）B.进水温度C.进水pH值D.进水总氮21.污泥回流比的自动调节通常是为了维持生化池恒定的（）。A.溶解氧B.混合液悬浮固体浓度（MLSS）C.水力停留时间（HRT）D.污泥负荷（F/M）22.仪表的“二线制”是指（）。A.两根电源线，两根信号线B.两根线既传输电源又传输信号（通常为4-20mA）C.两根通信线D.两根接地线23.在PLC编程中，用于比较两个整数大小的指令是（）。A.MOVB.ADDC.CMPD.JMP24.某污水处理厂进水COD突然升高，曝气池DO迅速下降，此时自动控制系统应优先执行的动作是（）。A.减小曝气量以节能B.增大曝气量以防止污泥膨胀C.增加剩余污泥排放D.停止进水25.下列关于现场总线（Fieldbus）技术的描述，错误的是（）。A.是一种全数字化、双向、多站的通信系统B.可以节省大量线缆C.互操作性差，必须使用同一厂家设备D.支持故障诊断功能26.在化学除磷加药系统中，计量泵的冲程调节通常属于（）。A.开关量控制B.比例控制C.累积控制D.滞后控制27.液位计中，利用超声波脉冲发射与接收的时间差来测量液位的仪表是（）。A.压力式液位计B.雷达液位计C.超声波液位计D.浮球液位计28.为了保证数据的安全性，SCADA系统中的历史数据库通常采用（）。A.纯文本文件存储B.循环冗余校验（CRC）存储C.工业实时数据库（如SQLServer,IHistorian等）D.内存临时存储29.在曝气量控制中，若采用“前馈+反馈”复合控制，前馈信号通常取自（）。A.出水氨氮B.进水流量和进水COD负荷C.曝气池压力D.大气压30.某仪表的精度等级为1.0级，量程为0-10mg/L，在测量5mg/L时的最大允许绝对误差是（）。A.±0.1mg/LB.±0.5mg/LC.±1.0mg/LD.±0.05mg/L31.梯形图（LAD）是PLC最常用的编程语言，其触点符号“-||-”表示（）。A.常开触点B.常闭触点C.线圈D.定时器32.在膜生物反应器（MBR）系统中，维护性反冲洗的周期通常根据（）设定。A.进水流量B.跨膜压差（TMP）和运行时间C.出水SSD.气温33.工业以太网交换机中，用于构成环形网络以提高网络冗余度的技术是（）。A.VLANB.RSTP（快速生成树协议）或MRP（介质冗余协议）C.QoSD.NAT34.污水处理厂中控室操作员站（HMI）的主要功能不包括（）。A.实时显示工艺流程图B.发出控制指令C.直接执行底层的I/O扫描D.报警记录与查询35.某PLC系统需要扩展大量数字量输入点，最经济的方式是（）。A.增加CPU模块B.增加数字量输入扩展模块C.更换为DCS系统D.使用远程I/O站36.沉淀池污泥界面的监测通常使用（）。A.MLSS仪B.污泥界面仪（泥位计）C.DO仪D.流量计37.在自动控制系统中，死区（DeadBand）的作用主要是（）。A.放大信号B.滤除微小波动，防止执行机构频繁动作C.积分运算D.微分运算38.电磁流量计测量污水流量的前提条件是（）。A.流体必须具有导电性B.流体必须是纯净的C.管道必须垂直安装D.流体必须处于层流状态39.污水处理厂自动化系统的接地电阻一般要求小于（）。A.10ΩB.4ΩC.1ΩD.100Ω40.在PLC的存储器中，V区或M区通常用于存储（）。A.系统程序B.输入映像寄存器C.输出映像寄存器D.中间变量或用户数据二、多项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题列出的五个备选项中有两个或两个以上是符合题目要求的，请将其代码填在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。）1.污水处理自动化系统的主要组成部分包括（）。A.现场仪表与传感器B.可编程逻辑控制器（PLC）或远程终端单元（RTU）C.执行机构（泵、阀、风机等）D.监控与数据采集系统（SCADA/HMI）E.办公软件系统2.下列哪些参数是活性污泥法系统需要重点监测和控制的关键参数？（）A.溶解氧（DO）B.污泥回流比（R）C.混合液悬浮固体浓度（MLSS）D.水力停留时间（HRT）E.污泥龄（SRT）3.常见的现场总线/工业以太网通信协议有（）。A.ProfibusB.ModbusC.ProfinetD.EtherNet/IPE.HTTP4.关于DO（溶解氧）自动控制策略，常见的有（）。A.恒定DO控制B.恒定曝气量控制C.基于进水负荷的前馈控制D.基于出水氨氮的反馈控制E.随机控制5.PLC控制系统的I/O模块类型包括（）。A.数字量输入模块（DI）B.数字量输出模块（DO）C.模拟量输入模块（AI）D.模拟量输出模块（AO）E.通信处理模块（CP）6.在选择在线分析仪表时，需要考虑的技术指标有（）。A.测量范围和精度B.响应时间C.维护校准周期D.传感器材质的耐腐蚀性E.仪表的外观颜色7.变频器（VFD）的主要控制参数包括（）。A.运行频率B.加速时间和减速时间C.转矩提升D.上限频率和下限频率E.屏幕亮度8.污泥脱水间的自动化控制通常涉及（）。A.污泥进泥泵的流量控制B.PAM（聚丙烯酰胺）加药量的配比控制D.脱水机的主辅转速差控制E.泥饼输送系统的联动控制9.造成在线DO仪读数异常波动的原因可能有（）。A.传感器膜头污染B.电解液消耗殆尽C.曝气强度剧烈波动导致气泡干扰D.信号线路屏蔽不良受电磁干扰E.大气压变化10.SCADA系统报警级别的分类通常包括（）。A.提示信息B.一般报警C.重要报警D.紧急/critical报警E.系统日志11.为防止泵站发生水锤效应，自动化控制系统中应采取的措施包括（）。A.设置缓闭止回阀B.变频器软启动/软停止C.合理设定泵的启停顺序D.增加管道流速E.瞬间全速停泵12.关于梯形图编程规则，正确的有（）。A.梯形图从左到右，从上到下按顺序绘制B.触点可以无限次使用C.线圈不能重复输出D.同一梯级中，常开和常闭触点可以混用E.必须在每个网络中写注释13.污水处理中常用的化学除磷药剂投加控制方式有（）。A.流量比例投加B.根据出水总磷反馈投加C.根据进水总磷前馈投加D.定时定量投加E.根据pH值投加14.下列哪些设备通常需要通过模拟量输出（AO）信号进行控制？（）A.变频器（速度给定）B.调节阀（开度给定）C.计量泵（冲程/频率给定）D.普通离心泵（直接启停）E.电磁阀（开关）15.SBR工艺的自动控制程序中，滗水阶段需要监控的条件包括（）。A.当前时间是否达到预设滗水时间B.沉淀阶段是否已完成C.滗水器位置是否在最低位D.滗水器是否遇到机械故障E.进水泵是否运行16.工业控制计算机（IPC）与普通商用电脑相比，主要特点是（）。A.采用加固型机箱和抗振硬盘B.具有较高的电磁兼容性（EMC）C.配备专用的watchdog（看门狗）电路D.散热系统更强E.外观更时尚17.数据库在污水处理SCADA系统中的作用包括（）。A.存储实时历史数据B.存储报警记录C.存储用户操作记录D.生成生产报表E.编译PLC程序18.关于PID参数整定，描述正确的有（）。A.比例系数（P）越大，系统响应越快，但容易超调B.积分时间（Ti）越短，积分作用越强，消除误差越快C.微分时间（Td）越大，微分作用越强，能改善系统动态性能D.纯比例控制存在稳态误差E.PID参数可以一劳永逸，不需要调整19.氧化沟曝气设备（转碟/转刷）的自动控制方式主要有（）。A.双速电机控制（高速/低速）B.变频调速控制C.开关控制D.依据DO值自动调节转速E.依据水位调节转速20.智能化污水处理厂（智慧水务）涉及的关键技术包括（）。A.物联网（IoT）B.大数据分析C.云计算D.人工智能（AI）算法模型E.机械维修技术三、判断题（本大题共20小题，每小题0.5分，共10分。请判断各题的正误，正确的在括号内填“√”，错误的填“×”。）1.4-20mA电流信号比0-10V电压信号更适合远距离传输，因为电流信号不受线路电阻产生的压降影响。（）2.PLC的扫描周期越长，系统的控制响应速度越快。（）3.在曝气控制中，单纯依靠PID控制DO值完全可以解决进水负荷波动带来的所有问题。（）4.所有的工业仪表都必须定期进行校准，以保证测量数据的准确性。（）5.ModbusRTU协议通常使用RS-485串行通信接口。（）6.污水处理厂的自控系统可以完全脱离人工干预实现无人值守，不需要任何维护。（）7.液位开关主要用于连续液位的测量，输出为模拟信号。（）8.变频器在节能改造中，通过降低电机转速来减小轴功率，节能效果显著。（）9.紫外线消毒系统的自动清洗主要是为了清洗灯管表面的灰尘，保持透光率。（）10.SCADA系统中的实时数据库是动态的，不断刷新；而历史数据库是静态的，用于存储。（）11.梯形图中的线圈可以并联，但不能串联。（）12.仪表的防护等级IP68表示该设备可以长期浸没在水中工作。（）13.进水COD在线分析仪通常采用重铬酸钾氧化法，测量周期较长。（）14.模糊控制不需要精确的数学模型，适合于大滞后、非线性的污水处理过程。（）15.热继电器主要用于电路的短路保护。（）16.工业以太网采用的是TCP/IP协议栈，因此可以直接与互联网连接，非常安全。（）17.在A2/O工艺中，好氧段的DO浓度通常控制在2.0mg/L以上。（）18.剩余污泥排放量的控制通常采用间歇排泥，排泥量由泵运行时间决定。（）19.信号隔离器的主要作用是隔离干扰信号，提高系统可靠性。（）20.PLC的输出模块驱动交流接触器时，可以直接连接，不需要中间继电器。（）四、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。请将正确答案填在题中的横线上。）1.某温度变送器量程为0-100℃，输出4-20mA，当温度为50℃时，输出电流为______mA。2.在PID控制算法中，P代表______，I代表积分，D代表微分。3.某液位计测量高度为5m的水池，对应的压力值为______Pa（取重力加速度g=9.8m/s²）。4.PLC的CPU工作模式主要有STOP模式、______模式和TERM模式。5.工业自动化中，RS-485通信接口的最大传输距离在不加中继器的情况下约为______米。6.污泥体积指数（SVI）是指曝气池混合液沉淀30分钟后，1g干污泥所形成的污泥体积，其单位是______。7.在梯形图逻辑中，逻辑“与”的关系表现为触点______联，逻辑“或”的关系表现为触点并联。8.某变频器的额定功率为37kW，若其效率为95%，则其最大输入电流约为______A（假设三相380V，功率因数0.9，估算值保留整数）。9.氧化还原电位（ORP）的计量单位是______。10.SCADA系统的英文全称是SupervisoryControland______Acquisition。11.为了防止格栅机被大块垃圾卡死，控制系统中通常设置了______保护，即当电机电流超过设定值时自动反向运行。12.在SBR工艺控制中，滗水器在滗水阶段必须跟随水位下降而下降，通常使用______或超声波液位计来实现跟随。13.仪表的响应时间是指从被测参数发生变化到仪表指示达到该变化值的______%所需的时间。14.在工业网络中，环网交换机利用______协议（如RSTP）来防止数据风暴并提供冗余路径。15.某PLC模拟量输入模块接收0-10V电压信号，分辨率为12位，则该模块能分辨的最小电压变化约为______mV。16.污水处理中，硝化反应需要消耗______，反硝化反应需要缺氧环境。17.化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）的比值通常用来衡量污水的______。18.在自动控制系统中，当测量值与设定值相等时，偏差为______。19.执行机构中，气动调节阀通常需要接收______的标准气源信号才能工作。20.为了保证PLC在断电后数据不丢失，重要的中间变量和设定参数应存储在______区域。五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分。）1.简述在污水处理曝气控制中，采用“前馈-反馈”复合控制策略相比单纯反馈控制的优势。2.请列出至少五种常见的污水处理在线分析仪表，并简述其测量的目标参数。3.什么是PLC的扫描周期？它主要由哪几个阶段组成？4.简述变频器在污水泵站控制中的主要应用目的及其节能原理。5.在污泥脱水机（如带式压滤机或离心机）的自动控制流程中，加药系统（PAM）为何需要与进泥流量联动？6.简述RS-485通信标准的主要特点及其在工业现场的应用优势。六、计算与分析题（本大题共4小题，共40分。）1.（10分）某污水处理厂好氧池采用DO自动控制系统。已知DO控制器的PID参数设定为：比例系数=2，积分时间=2min设DO设定值SP在采样时刻，测量值P=1.5mg/L在采样时刻（距离为1分钟），测量值P=1.8m假设采用位置式PID算法，且采样间隔Δt请计算时刻时控制器的输出（不考虑积分限幅和输出限幅）。2.（10分）某进水泵站安装了一台超声波液位计测量集水井液位。已知超声波探头安装标高为10.0m（相对于地面），集水井底标高为−5.0m(1)求当前的液位高度（以井底为基准）。(2)若该液位计对应的PLC模拟量输入模块（0-20mA对应0-27648）接收到的电流信号为I。请推导液位高度H（单位m）与电流信号I（单位mA）之间的线性关系表达式（假设0mA对应0m液位，20mA对应15m液位）。(3)若当前电流读数为12mA，计算对应的液位高度。3.（10分）某污水处理厂有一条日处理量为Q=20000/d的生产线，进水COD平均浓度为400mg/(1)计算该生化系统的容积负荷（单位：kg(2)计算该生化系统的污泥负荷（单位：kg(3)若自控系统根据进水流量和COD负荷调节曝气量，当进水流量突然增加至30000/4.（10分）分析题：某污水处理厂氧化沟的溶解氧（DO）控制系统出现振荡现象，即鼓风机（或转刷）的频率忽高忽低，导致DO值在设定值上下大幅波动。请从仪表、执行机构、PID参数三个方面分析可能造成振荡的原因，并提出相应的解决措施。参考答案一、单项选择题1.B2.D3.C4.A5.C6.B7.C8.B9.A10.B11.B12.B13.C14.B15.B16.A17.C18.A19.B20.A21.B22.B23.C24.B25.C26.B27.C28.C29.B30.A31.A32.B33.B34.C35.B36.B37.B38.A39.B40.D二、多项选择题1.ABCD2.ABCE3.ABCD4.ACD5.ABCD6.ABCD7.ABCD8.ABCDE9.ABCD10.ABCD11.ABC12.ABCD13.ABCD14.ABC15.ABD16.ABCD17.ABCD18.ABCD19.ABD20.ABCD三、判断题1.√2.×3.×4.√5.√6.×7.×8.√9.√10.√11.√12.√13.√14.√15.×16.×17.√18.√19.√20.×四、填空题1.122.比例3.490004.RUN5.12006.mL/g7.串8.65（或62-66之间，计算：P=9.伏特或mV10.Data11.过载/反转12.编码器13.63.2（或90，视定义而定，通常为63.2%）14.生成树/STP15.2.44（10/16.碱源/氧气17.可生化性18.019.0.02-0.1MPa（或标准气源）20.掉电保持/非易失性存储五、简答题1.答：单纯反馈控制（如PID）只能在偏差产生后才进行调节，存在滞后性，对于进水负荷变化剧烈的污水处理过程，容易导致DO波动大。前馈-反馈复合控制策略中，前馈控制利用进水流量和进水COD浓度等负荷信号，预先调节曝气量，及时抵消负荷扰动的影响；反馈控制（PID）则根据DO实测值与设定值的偏差进行微调，消除前馈模型未完全消除的偏差以及其他未知干扰。两者结合，既提高了系统的响应速度，又保证了控制的稳态精度。2.答：(1)pH计：测量溶液的酸碱度。(2)溶解氧（DO）仪：测量水体中的溶解氧浓度。(3)悬浮固体（SS/MLSS）仪：测量水体中悬浮固体或混合液污泥浓度。(4)污泥界面（泥位）计：测量沉淀池中污泥层的高度。(5)在线COD/CODcr分析仪：测量水体中的化学需氧量。(6)在线氨氮/总氮分析仪：测量水体中的氨氮或总氮含量。(7)超声波液位计：测量水池、渠道的液位高度。3.答：PLC的扫描周期是指PLC从当前扫描周期开始读取输入，到执行完用户程序并刷新输出，再进入下一周期所需的时间。主要组成阶段包括：(1)输入采样阶段：读取所有输入端子的状态并存入输入映像寄存器。(2)程序执行阶段：按照梯形图或指令表顺序执行用户程序，处理逻辑运算。(3)输出刷新阶段：将输出映像寄存器中的状态传送到实际输出端子，驱动外部负载。4.答：应用目的：(1)调节污水流量，保持进水水位稳定或满足工艺处理要求。(2)实现软启动，减少电机启动电流对电网的冲击。(3)节能降耗。节能原理：根据流体力学原理，离心泵的轴功率P与转速n的三次方成正比（P∝5.答：污泥脱水前的絮凝效果直接影响脱水效率和泥饼含水率。PAM（聚丙烯酰胺）的投加量需要与进泥的固体含量和流量相匹配。如果进泥流量增加而PAM投加量不变，会导致絮凝剂不足，污泥絮体细小，脱水效果变差，出水浑浊，甚至堵塞滤带/滤网；反之，加药过量则浪费药剂且可能造成系统堵塞。因此，自控系统通常将加药计量泵的频率或冲程与进泥泵的流量（及进泥浓度）建立比例控制关系，实现动态配比，保证稳定的絮凝效果。6.答：主要特点：(1)差分传输方式，抗共模干扰能力强。(2)支持多节点网络（通常可连接32个或更多设备）。(3)传输距离较远（最大1200米），传输速率较高（最高可达10Mbps以上，